Покоління ПЕОМ

Перше покоління комп'ютерів (1945-1956 роки)

Важливий крок в удосконалюванні обчислювальної техніки зробив американський математик Джон фон Нейман. Ранні обчислювальні машини могли виконувати тільки команди, що надходять зовні, причому команди виконувалися по черзі. Хоча використання перфокарт дозволяло спростити процес введення команд, проте, часто процес настроювання обчислювальної машини і введення команд займав більше часу, чим власне рішення поставленої задачі. Фон Нейман запропонував включити до складу комп'ютера для збереження послідовності команд і даних спеціальний пристрій - пам'ять. Крім того, Джон фон Нейман запропонував реалізувати в комп'ютері можливість передачі керування від однієї програми до іншої. Можливість зберігати в пам'яті комп'ютера різні набори команд (програми), припиняти виконання однієї програми і передавати керування інший, а потім повертатися до вихідного значно розширювала можливості програмування для обчислювальних машин. Іншою ключовою ідеєю, запропонованою фон Нейманом, став процесор (центральний пристрій), що повинний був керувати усіма функціями комп'ютера. У 1945 році Джон фон Нейман підготував звіт, у якому визначив наступні основні принципи роботи й елементи архітектури комп'ютера:

1. Комп'ютер складається з процесора (центрального пристрою опрацювання інформації), пам'яті і зовнішніх пристроїв.

Єдиним джерелом активності (не вважаючи стартового чи аварійного втручання людини) у комп'ютері є процесор, що, у свою чергу, керується програмою, що знаходиться в пам’яті.

2. Пам'ять комп'ютера складається з комірок, кожна з яких має свою унікальну адресу.

3. Кожна комірка зберігає команду програми чи одиницю оброблюваної інформації, причому і команда і інформація мають однакове представлення.

4. У будь-який момент процесор виконує одну команду програми, адреса якої знаходиться в спеціальному регістрі процесора - лічильнику команд.

5. Обробка інформації відбувається тільки в регістрах процесора. Інформація в процесор надходить з пам'яті від зовнішнього пристрою.

6. У кожній команді програми зашифровані наступні розпорядження: з яких осередків взяти оброблювану інформацію; які операції зробити з цією інформацією; у які комірки пам'яті направити результат; як змінити вміст лічильника команд, щоб знати, відкіля взяти наступну команду для виконання.

7. Процесор виконує програму команда за командою відповідно до зміни вмісту лічильника команд доти, поки не одержить команду зупинитися.

Надалі архітектура фон Неймана незначно змінювалася і доповнювалася, але вихідні принципи керування роботою комп'ютера за допомогою програм, що зберігаються в пам'яті, залишилися недоторканими. Переважна більшість сучасних комп'ютерів побудовано саме по архітектурі фон Неймана.

У 1951 році був створений перший комп'ютер, призначений для комерційного використання, - УНІВАК (універсальний автоматичний комп'ютер), у якому були реалізовані всі принципи архітектури ФОН Неймана. У 1952 році за допомогою УНІВАК був спрогнозований результат виборів президента США. Роботи зі створення обчислювальних машин велися й у СРСР. Так, у 1950 році в Інституті електроніки Академії наук України під керівництвом академіка Сергія Олексійовича Лебедєва була розроблена і введена в експлуатацію МЕСМ (мала електронна рахункова машина). МЕСМ стала першою вітчизняною універсальною ламповою обчислювальною машиною в СРСР. У 1952-1953 роках МЕСМ залишалася самою, швидкодіючою (50 операцій у секунду) обчислювальною машиною в Європі. Принципи побудови МЕСМ були розроблені С. А. Лебедєв незалежно від аналогічних робіт на Заході.

У комп'ютерах першого покоління використовувалася машинна мова - спосіб запису програм, що допускає їхнє безпосереднє виконання на комп'ютері. Програма машинною мовою являє собою послідовність машинних команд, припустимих для даного комп'ютера. Процесор безпосередньо сприймає і виконує команди, виражені у виді двійкових кодів. Для кожного комп'ютера існувала своя власна машинна мова. Це також обмежувало область застосування комп'ютерів першого покоління.

Поява першого покоління комп'ютерів стала можливо завдяки трьом технічним нововведенням: електронним вакуумним лампам, цифровому кодуванню інформації і створенню пристроїв штучної пам'яті на електростатичних трубках. Комп'ютери першого покоління мали невисоку продуктивність: до декількох тисяч операцій у секунду. У комп'ютерах першого покоління використовувалася архітектура ФОН Неймана. Засобу програмування і програмне забезпечення ще не були розвиті, використовувалася низкоурівнева машинна мова. Область застосування комп'ютерів була обмежена.

Друге покоління комп'ютерів (1956-1963 роки)

Електронні вакуумні лампи виділяли велику кількість тепла, поглинали багато електричної енергії, були громіздкими, дорогими і ненадійними. Як наслідок, комп'ютери першого покоління, побудовані на вакуумних лампах, мали низьку швидкодію і невисоку надійність. У 1947 році співробітники американської компанії "Белл" Вільям Шокли, Джон Бардін і Уолтер Бреттейн винайшли транзистор. Транзистори виконували ті ж функції, що й електронні лампи, але використовували електричні властивості напівпровідників. У порівнянні з вакуумними трубками транзистори займали в 200 разів менше місця і споживали в 100 разів менше електроенергії. У той же час з'являються нові пристрої для організації пам'яті комп'ютерів - феритові сердечники. З винаходом транзистора і використанням нових технологій збереження даних у пам'яті з'явилася можливість значно зменшити розміри комп'ютерів, зробити їх більш швидкими і надійними, а також значно збільшити ємність пам'яті комп'ютерів.

У 1954 році компанія Texas Іnstruments оголосила про початок серійного виробництва транзисторів, а в 1956 році вчені Массачусетского технологічного інституту створили перший цілком побудований на транзисторах комп'ютер ТХ-О.

Машинна мова, що застосовувалася в першому поколінні комп'ютерів, була украй незручною для сприйняття людиною. Числове кодування операцій, адрес осередків і оброблюваної інформації, залежність виду програми від її місця в пам'яті не давали можливості стежити за змістом програми. Для подолання цих незручностей була придумана мова ассемблер. Для запису кодів операцій і оброблюваної інформації в ассемблері використовуються стандартні позначення, що дозволяють записувати числа і текст у загальноприйнятій формі, а для кодів команд - прийняті мнемонічні позначення. Для позначення величин, розташовуваних у пам'яті, можна застосовувати будь-як імена, що відповідають змісту програми. Після введення програми ассемблер сам заміняє символічні імена на адреси пам'яті, а символічні коди команд на числові. Використання ассемблера зробило процес написання програм більш наочним.

Наприкінці 50-х - початку 60-х років комп'ютери другого покоління стали інтенсивно використовуватися державними організаціями і великими компаніями для рішення різних задач. До 1965 року велика частина великих компаній обробляла фінансову інформацію за допомогою комп'ютерів. Поступово вони здобували риси сучасного нам комп'ютера. Так, у цей період були сконструйовані такі пристрої, як графопобудівник і принтер, носії інформації на магнітній стрічці і магнітних дисках і ін.

Розширення області застосування комп'ютерів зажадало створення нових технологій програмування. Програмне забезпечення, написане мовою ассемблер для одного комп'ютера, було непридатно для роботи на іншому комп'ютері. Зокрема, не вдавалося створити стандартну операційну систему - основну керуючу програму комп'ютера, тому що кожен виробник комп'ютерів розробляв свою операційну систему на своєму ассемблері.

Фахівці, що використовують у своїй діяльності комп'ютери, незабаром відчули потребу в більш природних мовах, які б спрощували процес програмування, а також дозволяли переносити програми з одного комп'ютера на іншій. Подібні мови програмування одержали назва мов високого рівня. Для їхнього використання необхідно мати компілятор (чи інтерпретатор), тобто програму, що переводить оператори мови в машинну мову даного комп'ютера.

Третє покоління комп'ютерів (1964-1971 роки)

У 1958 інженер компанії Texas Іnstruments Джек Килби запропонував ідею інтегральної мікросхеми - кремнієвого кристала, на який монтуються мініатюрні транзистори й інші елементи. У тому ж році Килби представив перший зразок інтегральної мікросхеми, що містить п'ять транзисторних елементів на кристалі германія. Мікросхема Килби займала ледве більше сантиметра площі і була кілька міліметрів товщиною. Рік по тому, незалежно від Килби, Роберт Нойс розробив інтегральну мікросхему на основі кристала кремнію. Згодом Роберт Нойс заснував компанію "Интел" по виробництву інтегральних мікросхем. Мікросхеми працювали значно швидше транзисторів і споживали значно менше енергії.

Перші інтегральні мікросхеми складалися усього з декількох елементів. Однак, використовуючи напівпровідникову технологію, учені досить швидко навчилися розміщати на одній інтегральній мікросхемі спочатку десятки, а потім сотні і більше транзисторних елементів.

У 1964 році компанія ІBM випустила комп'ютер 1MB System 360, побудований на основі інтегральних мікросхем. Сімейство комп'ютерів ІBM System 360 - саме численне сімейство комп'ютерів третього покоління й одне із самих вдалих в історії обчислювальної техніки. Випуск цих комп'ютерів можна вважати початком масового виробництва обчислювальної техніки. Усього було випущено більш 20 000 екземплярів System 360.

ІMB System 360 відноситься до класу так званих мейнфреймів. Компанія DEC (Dіgіtal Equіpment Corporatіon) представила модель минікомп’ютера PDP-8. Міні-комп'ютери, чи комп'ютери середньої продуктивності, характеризуються високою надійністю і порівняно низькою вартістю. Низька в порівнянні з вартістю суперкомп'ютерів вартість міні-комп'ютерів дозволила почати застосовувати їх у невеликих організаціях - дослідницьких лабораторіях, офісах, на невеликих промислових підприємствах.

Основою для комп'ютерів третього покоління послужили інтегральні мікросхеми, що дозволило значно зменшити вартість і розміри комп'ютерів, почалося масове виробництво комп'ютерів. У даний період розвитку обчислювальної техніки продовжувалося збільшення швидкості обробки інформації. Комп'ютери третього покоління працювали зі швидкістю до одного мільйона операцій у секунду. З'явилися нові зовнішні пристрої, що полегшують взаємодію людини з комп'ютером. Область застосування комп'ютерів третього покоління надзвичайно широка: системи обробки даних, керування, проектування, рішення різних комерційних задач.

Четверте покоління комп'ютерів (з 1971 по 1986)

У 1965 році голова ради директорів компанії "Интел" Гордон Мур припустив, що кількість елементів на інтегральних мікросхемах повинна подвоюватися кожні 18 місяців. Надалі це правило, відоме як закон Мура, було застосовано до швидкості мікропроцесорів і дотеперне порушувалося.

У 1969 році компанія "Интел" випустила ще однин важливий для розвитку обчислювальної техніки пристрій - мікропроцесор. Конструкція мікропроцесора дозволяє застосовувати його для рішення широкого кола задач, створюючи при цьому різні функціональні пристрої. Використання мікропроцесорів значно спростило конструкцію комп'ютерів. Практично відразу мікропроцесори набули широкого застосування в різних системах керування від космічних апаратів до побутових приладів.

Протягом наступних десятиліть, дотримуючись закону Мура, продовжувалося усе більше збільшення швидкості й інтеграції мікропроцесорів. З'явилися зверхвеликі інтегральні схеми, що включають сотні тисяч і навіть мільйони елементів на один кристал. Це дозволило продовжити зменшення розмірів і вартості комп'ютерів і підвищити їхню продуктивність і надійність.

Практично одночасно з мікропроцесорами з'явилися мікрокомп'ютери, або персональні комп'ютери, відмінною рисою яких стали невеликі розміри і низька вартість. Завдяки своїм характеристикам персональні комп'ютери надали можливість практично будь-якій людині познайомитися з обчислювальною технікою. Комп'ютери перестали бути прерогативою великих компаній і державних установ, а перетворилися в товар масового споживання.

Одним з піонерів у виробництві персональних комп'ютерів була компанія Apple. Її засновники Стив Джобе і Стив Возняк зібрали першу модель персонального комп'ютера в 1976 році і назвали її Apple І.

У 1981 році найбільша комп'ютерна компанія ІBM представила свій перший персональний комп'ютер - ІBM PC.)

Дата добавления: 2014-10-15