Файл: Основная информация развития вычислительной техники.pdf
Добавлен: 17.06.2023
Просмотров: 35
Скачиваний: 2
В это время наблюдались такие две тенденции - распределение вычислительных ресурсов и оснащение персональными компьютерами рабочих мест с одной стороны и объединение вычислительных ресурсов для решения общих задач большого объема. Это привело к сетевому буму, бурно стали развиваться сетевые технологии, появились специальные компьютеры для организации сетей, получившие название серверы и рабочие станции.
В качестве рабочих станций компьютерных сетей стали использовать персональные компьютеры, а обслуживающие группы компьютеров серверы становились все более мощными и сравнялись по своим возможностям с универсальными компьютерами большой мощности (мэйнфреймами), появляется новый вид компьютеров — суперсерверы.
В 1986 году Дэниел Хиллис (Thinking Machines Corp.-Корпорация думающих машин) сделал шаг вперед в создании искусственного интеллекта, он разработал концепцию массового параллелизма, которую воплотил в машине соединений (Connection Machine). Машина использовала 16000 процессоров и могла совершать несколько миллиардов операций в секунду. Каждый процессор имел не большую собственную память, и был связан с другими процессорами через гибкую сеть, которую пользователи могли изменять, перепрограммируя структуру компьютера.
Система связей позволяла процессорам передавать информацию и запрашивать помощь других процессоров, как в модели мозга. Используя систему связей, машина могла работать быстрее чем любой другой компьютер при решении задач, которые можно распределить для параллельного решения на многих процессорах.
Примером отечественных компьютеров четвертого поколения может служить многопроцессорный вычислительный комплекс "Эльбрус". Эльбрус1 имел быстродействие до 5,5 млн. операций с плавающей точкой в секунду, а объем оперативной памяти до 64Мб. Пропускная способность каналов ввода-вывода достигала 120 Мб/с.
В 1978 году в Советском Союзе было начато производство универсальных многопроцессорных комплексов четвертого поколения Эльбрус-2. Эльбрус2 имел производительность до 120 млн. операций в секунду, емкость оперативной памяти до 144 Мб или 16 Мегаслов (слово 72 разряда).
В 1979 году была завершена разработка вычислительной системы ПС-2000. Поиск путей к рекордной производительности вычислительных систем требует нестандартных решений.
В 70е годы архитектура вычислительных машин строилась с использованием различных принципов параллелизма, которые позволяли сделать очередной рывок производительности. От миллиона операций в секунду к десяткам и сотне миллионов.
Основными пользователями советских супер-ЭВМ были организации, которые решали секретные задачи обороны, реализовывали атомную и ядерную программы.
В 1979 году в стенах Института проблем управления АН СССР (ИПУ) завершается разработка высокопроизводительной вычислительной системы ПС-2000, предназначавшейся для сугубо мирных нужд. Аббревиатура ПС означает «перестраиваемые структуры».
Так называемыми однородными решающими полями — структурами из однотипных процессорных элементов, способных параллельно обрабатывать данные, — в ИПУ начали заниматься в конце 60-х. Лидером этого направления был академик Ивери Варламович Прангишвили.
Через два года в активе молодых ученых были теоретически обоснованные принципы построения однородных решающих полей, авторское свидетельство, микроэлектронная реализация однородных структур, публикации в научных журналах и доклад на международном конгрессе.
С 1975 года началась разработка вычислительной системы ПС-2000 исключительно собственными силами. В работе приняло участие Северодонецке научно - промышленное объединение (НПО) «Импульс». Замечательно то, что найденные специалистами из ИПУ принципы однородных решающих полей не требовали сверхмощной элементной базы для создания высокопроизводительной параллельной машины.
Для ПС-2000 и последовавшей за ней системы ПС-3000 электронная промышленность не выпустила ни одной заказной микросхемы. При этом вычислительные комплексы ПС-2000 обгоняли дорогостоящие «Эльбрусы», обеспечивая быстродействие до 200 млн. операций в секунду. Проходившие испытания восемь опытных образцов машины продемонстрировали на геофизических задачах суммарную производительность порядка 1 млрд. операций в секунду.
Геофизика была основной сферой применения ПС-2000. Эта мощная машина позволила наконец просчитать залежи данных сейсморазведки, которые в огромных объемах накапливались ежегодно.
Доступные вычислительные мощности, в силу ограниченной производительности, просто не успевали их обрабатывать — для этого необходимо было быстродействие раз в сто больше того, что имелось в совокупности.
Поскольку такие задачи прекрасно поддавались распараллеливанию, их удалось с большой эффективностью решить на многопроцессорных комплексах ПС-2000.
Были сделаны специальные экспедиционные вычислительные комплексы ЭГВК ПС-2000, отлично приспособленные к работе в условиях геофизических экспедиций, — они не занимали большой площади, потребляли мало энергии и не требовали больших расходов на эксплуатацию.
В ПС-2000 реализована архитектура с одним потоком команд и многими потоками данных (SIMD). Центральным компонентом системы являлся мультипроцессор, включавший от 8 до 64 одинаковых процессорных элементов.
Процессорные элементы обрабатывали множество потоков данных по программе из общего модуля управления (один модуль на каждые восемь элементов).
К началу 80-х годов производительность персональных компьютеров составляла сотни тысяч операций в секунду. Мировой парк компьютеров превысил 100 млн.
Дальнейшее развитие вычислительной техники привело к широкому использованию ее во всех областях человеческой деятельности. Для автоматизации управления технологическими процессами в промыщленности стали широко применяться специальные промышленные компьютеры.
Специальные компьютеры управляют технологическими установками, работают в операционных или машинах скорой помощи, на ракетах, самолётах и вертолётах, вблизи высоковольтных линий передач или в зоне действия радаров, радиопередатчиков, в неотапливаемых помещениях, под водой на глубине, в условиях пыли, грязи, вибраций, взрывоопасных газов и т.п.
В 1982 году в Японии был учрежден комитет по разработке компьютеров новых поколений (ICOT), который разработал план создания компьютера пятого поколения.
Комитет определил следующие основные требования к компьютерам 5-го поколения: создание развитого человеко-машинного интерфейса (распознавание речи, образов); развитие логического программирования для создания баз знаний и систем искусственного интеллекта; создание новых технологий в производстве СБИС; создание новых архитектур компьютеров и вычислительных комплексов.
Логические интегральные схемы в компьютерах стали создаваться на основе униполярных полевых CMOS-транзисторов с непосредственными связями, работающими с меньшими амплитудами электрических напряжений.
Оперативная память стала строиться на интегральных CMOS-транзисторных схемах, причем непосредственно запоминающим элементом в них служила паразитная емкость между электродами (затвором и истоком) этих транзисторов.
- Пятое поколение ЭВМ (1990 – 2000-е) годы.
Компьютеры на сверхсложных микропроцессорах с параллельно-векторной структурой, одновременно выполняющих десятки последовательных инструкций программы.
Компьютеры с многими сотнями параллельно работающих процессоров, позволяющих строить системы обработки данных и знаний, эффективные сетевые компьютерные системы.
Сейчас компьютеры способны воспринимать информацию с рукописного или печатного текста, с бланков, с человеческого голоса, узнавать пользователя по голосу, осуществлять перевод с одного языка на другой.
Это позволяет общаться с компьютерами всем пользователям, даже тем, кто не имеет специальных знаний в этой области. Многие успехи, которых достиг искусственный интеллект, используют в промышленности и деловом мире.
Экспертные системы и нейронные сети эффективно используются для задач классификации (фильтрация СПАМа, категоризация текста и т.д.).
Добросовестно служат человеку генетические алгоритмы (используются, например, для оптимизации портфелей в инвестиционной деятельности), робототехника (промышленность, производство, быт – везде она приложила свою кибернетическую руку), а также многоагентные системы.
В 1993 году на рынок поступило крайне перспективное устройство – карманный компьютер Newton.
Проект Newton изначально не был нацелен на создание карманного компьютера. Такого устройства как КПК, в 1992 году просто не было. Устройство было по настоящему революционным.
Пользователи получили возможность работать в любом месте. Хотя Apple Newton производился шесть лет, он так и не добился большого успеха.
Причин было несколько, во-первых, крайне высокая стоимость устройства. Во-вторых, устройство не было таким уж карманным, по размерам Newton превосходит тот же Iphone примерно в 2 раза.
Одним из новшеств, которые позже стали применятся повсеместно, стало распознавание рукописного текста. Эта функция работала далеко не всегда стабильно.
В результате Newton от Apple так и остался нишевым продуктом. Производился Newton с изменениями до 1998 года.
- Шестое поколение ЭВМ (2000 и в настоящее время).
К началу XXI века в мире сформировались гиганты компьютерной индустрии (как в производстве средств вычислительной техники, так и в производстве программного обеспечения), сложился глобальный рынок компьютерных технологий всего через 20 лет после создания IBM первого массового ПК.
Электронно-вычислительные машины шестого поколения имеют сотни параллельно работающих процессоров, позволяющих строить системы обработки данных и знаний, и являются эффективными сетевыми компьютерными системами.
Это электронные и оптоэлектронные компьютеры с массовым параллелизмом, нейронной структурой, распределенной сетью большого числа (десятки тысяч) микропроцессоров, моделирующих архитектуру нейронных биологических систем.
В 2004 году создан новейший планшетный ПК, компания Fujitsu, опиралась на свой многолетний опыт на рынках систем с перьевым вводом и ноутбуков.
Эта модель, оснащенная 12,1-дюйм экраном, напоминала тонкие и легкие переносные ПК серии S-Series.
Она оснащена 1,4-МГц процессором Pentium M с 400-МГц шиной и памятью от 256 Мбайт до 2 Гбайт. В стандартной версии предусмотрен адаптер беспроводной связи по стандарту 802.11b. По оценке изготовителя, батареи хватает на 4,5 ч работы, а заменять ее можно, не выключая компьютер. T3000 можно было легко использовать и как ноутбук, и как устройство с перьевым вводом данных.
Правда, масса Т3000, 1,9 кг, была довольно велика для планшетного ПК.
Apple MacBook Pro 2006 года выпуска.
Впервые iPhone был анонсирован на конференции MacWorld Expo 9 января 2007 года. В продажу он поступил 29 июня 2007 года и быстро завоевал существенную часть рынка смартфонов. Корни возникновения iPhone восходят к популярности iPod.
В период с 2002 по 2004 годы Apple решили сделать устройство, которое бы объединило в себе мобильный телефон, плеер и коммуникатор. Первое поколение iPhone не было лишено недостатков. Наиболее существенным, вызвавшим наибольшую критику, было отсутствие поддержки сетей третьего поколения 3G.
Из-за этого пользователям приходилось использовать гораздо более медленный протокол EDGE.
Ноутбук Apple MacAir. Уникальная портативность не жертвует размерами экрана и клавиатуры.
Благодаря использованию современного видеочипа и центрального процессора, помимо уникальной портативности этот продукт от Apple обладает еще и завидной функциональностью.
Еще одним уникальным продуктом 2008 года является MacPro. Восьмиядерная вычислительная мощность еще год назад (в 2007 году) была вершиной возможного на тот момент. Сегодня она доступна уже в стандартной конфигурации.
Производительность стала просто феноменальной: в два раза выше, чем у предыдущей модели Mac Pro. Новый Mac Pro основан на новейшей технологии Intel - четырехъядерные процессоры Intel Xeon «Harpertown».
Процессоры работают на скорости до 3,2 ГГц, построены по технологии 45 нм, благодаря этому обеспечивают низкое энергопотребление.
Помимо уникального процессора MacPro имеет на борту до 32 Гб оперативной памяти и общую дисковую ёмкость до 4 Тб.
- Седьмое поколение ЭВМ (будущие время).
Электронные и оптоэлектронные компьютеры с массовым параллелизмом, нейронной структурой, с распределенной сетью большого числа (десятки тысяч) микропроцессоров, моделирующих архитектуру нейронных биологических систем.