Файл: История развития средств вычислительной техники (Четвертое и пятое поколение ЭВМ).pdf

Персональный компьютер PET (Personal Electronic Transactor) фирмы Commodore принадлежал к немногочисленным компьютерам, объединившим в одном модуле системный блок, монитор, накопители и клавиатуру. РЕТ содержал процессор, 14 Кбайт ПЗУ с Basic и операционной системой, 4 Кбайт ОЗУ, 9-дюймовый монитор и кассетный магнитофон. Этот компьютер считался идеальным решением для преподавателей и учащихся. Разработка первых персональных компьютеров фирмой IBM не имела большого успеха, лишь в 1981 году появился первый успешно продаваемый персональный компьютер фирмы IBM - IBM PC, успех этого компьютера привел к тому, что торговая марка PC стала нарицательным именем персональных компьютеров. В это время большинство компьютеров были 8-разрядными. Компьютер фирмы IBM был создан на 16-разрядном процессоре Intel 8088. Впервые была применена концепция открытой архитектуры в персональных компьютерах, что позволило пользователям добавлять новые компоненты, расширяя возможности компьютера без замены всего устройства. В 1983 году фирма IBM выпустила компьютер PC/XT, он был укомплектован жестким диском на 10 Мбайт, имел оперативную памятью до 640 Кбайт и операционную систему MS-DOS. Начиная с PC/XT произошел взрыв в индустрии персональных компьютеров. Первый, успешно продаваемый персональный компьютер, выпущенный в 1977 году фирмой Apple назывался Apple-II по имени фирмы, позже появился и Apple III. В 1983 году корпорация Apple Computers построила персональный компьютер "Lisa" - первый офисный компьютер, управляемый манипулятором "мышь".

И только в 1984 году был выпущен прославивший фирму персональный компьютер Apple Macintosh. Он имел графический интерфейс, 9- дюймовый экран, работал на частоте 8MГц и был построен на 32-битном микропроцессоре Motorola 68000. С его появлением вводятся в обиход "мышка" и иконки", облегчающие работу с компьютером. В 1988 году соучредитель Apple Стив Джобс оставил компанию Apple, чтобы сформировать собственную компанию и вскоре обнародовал следующий, созданный им компьютер, который потерпел неудачу, но были признаны важные новшества, примененные в нем. Компьютер был создан на микропроцессоре Motorola 68030, с 256 мегабайтами оптической памяти на диске для чтения - записи.

Это был первый персональный компьютер, включавший:

1. Дисковод для оптического диска;
2. Встроенный цифровой сигнальный процессор, который позволял распознавать голос;
3. Использовались объектно-управляемые языки, которые упрощали программирование.

В XXI веке за относительно короткий промежуток времени, в развитии вычислительной техники произошел большой скачок. Появились намного более мощные и транспортабельные персональные компьютеры. Например, 2017 персональный компьютер от Lenovo 720-18APR обладает уже следующими техническими характеристиками: процессор AMD Ryzen 3 2200G, частота 3500МГц, 4 ядра процессора, оперативная память 4 ГБ и объемом жесткого диска 1024ГБ.

Появились такие виды персональных компьютеров, как моноблок (несколько устройств в одном корпусе, позволяющее сокращать минимально занимаемую площадь) В 2019 вышел моноблок Apple iMac, с диагональю монитора 27 дюймов, процессором Intel Core i9-9900K, 8 ядер процессора, оперативной памятью 64 ГБ и объемом жесткого диска 1000Гб.

Суперкомпьютеры. Первые суперкомпьютеры появились уже среди компьютеров второго поколения, они были предназначены для решения сложных задач, требовавших высокой скорости вычислений. Это LARC фирмы UNIVAC, Stretch фирмы IBM и "CDC-6600"(семейство CYBER) фирмы Control Data Corporation, в них были применены методы параллельной обработки (увеличивающие число операций, выполняемых в единицу времени), конвейеризация команд (когда во время выполнения одной команды вторая считывается из памяти и готовится к выполнению) и параллельная обработка при помощи процессора сложной структуры, состоящего из матрицы процессоров обработки данных и специального управляющего процессора, который распределяет задачи и управляет потоком данных в системе. Компьютеры, выполняющие параллельно несколько программ при помощи нескольких микропроцессоров, получили название мультипроцессорных систем.

Отличительной особенностью суперкомпьютеров являлись векторные процессоры, оснащенные аппаратурой для параллельного выполнения операций с многомерными цифровыми объектами - векторами и матрицами. В них были встроены векторные регистры и параллельный конвейерный механизм обработки. Если на обычном процессоре программист выполнял операции над каждым компонентом вектора по очереди, то на векторном - выдавал сразу векторные команды.

Компьютеры фирмы Cray Research были классикой в области векторноконвейерных суперкомпьютеров. Существует легенда, что первый суперкомпьютер Cray был собран в гараже, однако этот гараж был размером 20 х 20 метров, а платы для нового компьютера заказывались на лучших заводах США.

В 1964 году был создан компьютер CDC6600, а в 1969 году - CDC7600, вошедшие в семейство CYBER. Для повышения быстродействия в суперкомпьютерах семейства CYBER использовались методы конвейерной и параллельной обработки при помощи процессора сложной структуры, состоящего из матрицы процессоров обработки данных и специального управляющего процессора, который распределял задачи и управлял потоком данных в системе.

В 1972 году был создан сверхпроизводительный компьютер ILIAC4 (США) с конвейерной архитектурой, включавшей 64 процессора. Это был наиболее крупный проект среди компьютеров третьего поколения. Разрабатывали компьютер сотрудники Илинойского университета во главе с Д.Слотником. Компьютер был предназначен для решения системы уравнений в частных производных при помощи итерационных разностных схем. Решение такой задачи могло быть ускорено в 64 раза по сравнению с последовательным вычислением на однопроцессорном компьютере. Максимальное быстродействие компьютера составляло 200Млн.операций в секунду.

Россия по данным на ноябрь 2019 имеет 3 суперкомпьютера в перечне. Система Cray XC40, установленная в Росгидромете. Данная система была представленная на рынке в сентябре 2014 года. Суммарная производительность его 480000 процессов составляет 16 петафлопс.

Суперкомпьютер «Ломоносов-2» вычислительного центра МГУ. Создан в 2014 году, для него использовались сверхинтегрированные решения A-Class компании Т-Платформы. Данная система, состоящая из 1280 узлов (5 стоек) на базе процессоров Xeon E5 v3 и ускорителей Nvidia K40M, заняла 22 место в мировом рейтинге суперкомпьютеров TOP500, продемонстрировав производительность в 1,85 петафлопс на тесте HPL Linpack при энергопотреблении порядка 0.65 МВт в ноябре 2014 года.

Суперкомпьютер «Кристофари» , создан Сбербанком России и компанией Nvidia, по данным на ноябрь 2019 является самым мощным в России суперкомпьютером. Разработан дочерней компанией Сбербанка SberCloud и Nvidia на основе высокопроизводительных узлов NVIDIA DGX-2, оснащенных вычислительными ускорителями Tesla V100.

С конца XIX века развивается электронно-механический этап вычислительной техники, связанный с промышленным скачком и направленный на подсчет большого количества обрабатываемых числовых данных. В 1940 –1950 –е гг. появились первые электронно-вычислительные машины, которые в основном были направлены на решение задач связанных с военным делом, прогнозированием погоды и т.п. Машины были большими по площади, дорогостоящими и для каждой был разработан свой язык программирования. Однако в данный период были заложены основы таких понятий, как «программирование» и «компьютер». С 1960-1970гг. на смену ламповых компьютеров пришли микросхемы и микропроцессоры, стали использоваться языки программирования. Появляется новый вид компьютеров – суперсерверы, особое внимание уделяется мощности, быстродействию и начинается эра персональных компьютеров. Компьютеры становятся более компактными, появляются планшетные компьютеры, ноутбуки и моноблоки. Со стороны пользователей большое внимание уделяется не только мощности, но простоте управления и дизайну.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

С течением времени появилась потребность фиксировать полученный результат вычислений, например с помощью палочек, камешков, узелков и т.п. в результате чего появился абак и в последующем более известные и понятные нам счеты. Человечество стремилось облегчить и упростить вычислительный процесс, появляются первые научные труды в части арифметический действий и возникает новая система нумерации, более известная как «арабская».

С развитием механики и техники человечество стало задумываться над созданием счетных машин, которые выполняли был не только простейшие действия сложения, но вычитание, деление и умножение. Были созданы в разное время машины, описанные в данной главе, в которых была заложена одинаковая суть. Они запоминали промежуточные результаты, некоторые повторяющиеся арифметические действия выполнялись автоматически, машины выводили конечный результат в определенном окошке и существенно облегчали вычислительные процессы для того времени. Однако они имели соответственно и ряд недостаток: высокая стоимость и доступность лишь небольшому количеству населения, большой объем и монотонность механических действий.

С конца XIX века развивается электронно-механический этап вычислительной техники, связанный с промышленным скачком и направленный на подсчет большого количества обрабатываемых числовых данных. В 1940 –1950 –е гг. появились первые электронно-вычислительные машины, которые в основном были направлены на решение задач связанных с военным делом, прогнозированием погоды и т.п. Машины были большими по площади, дорогостоящими и для каждой был разработан свой язык программирования. Однако в данный период были заложены основы таких понятий, как «программирование» и «компьютер». С 1960-1970гг. на смену ламповых компьютеров пришли микросхемы и микропроцессоры, стали использоваться языки программирования. Появляется новый вид компьютеров – суперсерверы, особое внимание уделяется мощности, быстродействию и начинается эра персональных компьютеров. Компьютеры становятся более компактными, появляются планшетные компьютеры, ноутбуки и моноблоки. Со стороны пользователей большое внимание уделяется не только мощности, но простоте управления и дизайну.

БИБИЛИОГРАФИЯ

Бутру Э. Паскаль. Великий мыслитель XVII столетия – математик, физик и философ. – М.:Едиториал УРСС, 2019 – 216 с.

Гашков С.Б. Системы счисления и их применение. – М.: МЦНМО, 2012 – 68 с.

Герстнер Л. Кто сказал, что слоны не могут танцевать? Жестки реформы для выживания компании. М.: Альпина Паблишер. 2018, - 320 с.

Гутер Р. С., Полунов Ю. Л. От абака до компьютера. – М.: Знание, 1981. – 240 с.

Даль В.И. Толковый словарь живого великорусского языка. – М.: ИГ «Весь», 2004. – 736 с.

Зайцев Г., Федюкин В., Атрошенко С. История техники и технологии. – М.: Политехника СПб, 2007, - 416 с.

Келим Ю. М. Вычислительная техника. – М.: Academia, 2013, - 368 с.