Комп'ютери з'явилися дуже давно в нашому світі, але тільки останнім часом їх почали так посилено використовувати в багатьох галузях людського життя. Ще десять років тому було рідкістю побачити який-небудь персональний комп'ютер - вони були, але були дуже дорогі, і навіть не кожна фірма могла мати в себе в офісі комп'ютер. А тепер? Тепер у кожнім третьому будинку є комп'ютер, що уже глибоко ввійшов у життя самих мешканців будинку.

Сама ідея створення штучного інтелекту з'явилася давним-давно, але тільки в XX сторіччі її почали здійснювати. Спочатку з'явилися величезні комп'ютери, що були частіше розміром з величезний будинок. Використання таких махин, як ви самі розумієте, було не дуже зручно. Але що поробиш? Але світ не стояв на одному місці еволюційного розвитку - мінялися люди, мінялося їхнє середовище, і разом з нею мінялися і самі технології, усе більше удосконалюючи. І комп'ютери ставали усе менше і менше по своїх розмірах, поки не досягли сьогоднішніх розмірів.

За час, що пройшов з 50-х років, цифрова ЕОМ перетворилася з «чарівного», але при цьому дорогого, унікального і перегрітого накопичення електронних ламп, проводів і магнітних сердечників у невелику по розмірах машину - персональний комп'ютер - малюсіньких напівпровідникових приладів, що складається з мільйонів, що упаковані в невеликі пластмасові коробочки.

У результаті цього перетворення комп'ютери стали застосовуватися всюди. Але це тільки мала частина можливостей сучасних комп'ютерів. Більш того, бурхливий прогрес напівпровідникової мікроелектроніки, що представляє собою базу обчислювальної техніки, свідчить про те, що сьогоднішній рівень, як самих комп'ютерів, так і областей їхнього застосування є лише слабкою подобою того, що наступить у майбутньому.

Обчислювальна техніка: від джерел до поколінь ЕОМ

Необхідність в обчисленнях завжди була нерозривно зв'язана з практичною діяльністю людини. Поняття числа виникло задовго до того, як з'явилася писемність. Люди дуже повільно і важко училися вважати, передаючи свій досвід з покоління в покоління. В міру росту потреб в обчисленнях і розвитку методів обчислень виникали і розвивалися пристосування для рахунка.

Найдавнішим рахунковим інструментом, що сама природа представила в розпорядження людини, була його власна рука. Для полегшення рахунка люди стали використовувати пальці - спочатку однієї руки, потім обох, а в деяких племенах і пальці ніг. Рахунок на пальцях використовувався дуже довго - час його виникнення визначити дуже важко. У XVII в. його прийоми ще викладалися в підручниках. У наш час їм користаються маленькі діти, що осягають поняття числа.

Ранньому розвитку письмового рахунка перешкоджала складність арифметичних дій при існуючих у той час способах запису чисел (римські). Крім того, писати вміли деякі, і був відсутній навчальний матеріал для листа - пергамент почав вироблятися прибл. з II в. до н.е., папірус був занадто доріг, а глиняні таблички незручні у використанні.

Ці обставини пояснюють поява спеціального рахункового приладу - абака, до V в. до н.е. він одержав широке розповсюдження в Єгипті, Греції, Римі. Абак являв собою дошку з желобками, у яких по позиційному принципі розміщувались які-небудь предмети - камінчики, кісточки і т.п. Історики думають, що абак був похідним інструментом купців, оскільки камінчики в желобках відповідали різним грошовим одиницям.

У Древньому Римі абак називався abaculi чи calculi. Латинське слово calculus означає камінчик (відкіля і відбулося слово calculator - перекладати камінчики, підраховувати).

Згодом абак був удосконалений: дошка перетворилася в рамку, камінчики в кульки, желобки в прутики, - так з'явилися рахівниця. Російська рахівниця виникли на рубежі XVI - XVII ст.

З XVII століття в Західній Європі не зовсім мирно існували дві арифметичних школи - абакистов (від абака) і алгоритмиков (від аль Хорезми, великого математика й астронома IX в.). Після двох сторіч суперництва перемогли алгоритмики. Однак першим приладом для обчислень був абак, але він не дуже пристосований для розподілу і множення. Тому блискучим досягненням математики з'явився винахід логарифмів Джоном Непером (1550-1617), що дало можливість замінити множення і розподіл додаванням і вирахуванням і привело до створення набагато більш зробленого інструмента - логарифмічної лінійки. Числення за допомогою логарифмічної лінійки вироблялося швидко, просто, але приблизно. І, отже, вона не годить для точних розрахунків, наприклад, фінансових. Ескіз механічного підсумовуючого пристрою був розроблений ще Леонардо да Вінчі (1452-1519). Перша механічна рахункова машина була виготовлена в 1623 р. професором математики Вільгельмом Шиккардом (1592-1636). Але машина Шиккарда незабаром згоріла під час пожежі, а рукопису Леонардо да Вінчі були виявлені лише в 1967 р. Тому біографія механічних обчислювальних пристроїв ведеться від підсумовуючої машини, виготовленої в 1642 р. Блезом Паскалем (1623-1662), надалі великим математиком і фізиком.

У 1673 р. інший великий математик, Лейбниц, розробив рахунковий пристрій, на якому вже можна було множити і ділити. З деякими удосконаленнями ці машини, арифмометри, використовувалися донедавна.

Підсумовуючі машини, винайдені в XVII і XVIII в.в. були ненадійні, незручні в роботі і не були ще по-справжньому необхідними. Лише в XIX в. ріст промисловості, транспорту й і розширення комерційної діяльності банків зробили побудову швидкодіючих і надійних рахункових машин актуальною задачею. Перша фірма, що спеціалізувалася по випуску рахункових машин, була заснована в США в 1887 р. У Росії арифмометри стали вироблятися з 1894 р. і використовувалися бл. 70-ти років.

Всі обчислювальні пристрої, про які йшла мова, були ручними. Для виконання кожної операції потрібно було набрати вихідні дані і надати руху рахунковим елементам механізму.

Думка про створення автоматичної обчислювальної машини, що працювала б сама, без участі людини, уперше була висловлена англійським математиком Чарльзом Беббиджем (1781-1864) на початку XIX в. У 1820-1822 р. він побудував машину,що могла обчислювати таблиці значень багаточленів другого порядку. З 1834 р. і до кінця життя Ч. Беббидж працював над кресленнями універсальної обчислювальної машини (він називав її аналітичної). Саме він уперше додумався до того, що машина повинна містити пам'ять і керуватися за допомогою програм. Беббидж хотів побудувати свою машину як механічний пристрій, а програми збирався задавати за допомогою перфокарт - карт із щільного папера з інформацією, за допомогою отворів (вони в той час уже широко використовувалися в ткацьких верстатах). Однак складність розробки чисто механічного пристрою і фінансові труднощі не дозволили йому виготовити працюючий екземпляр.

Сутність ідеї Беббіджа полягала в тім, що машина могла б автоматично виконати арифметичні операції, якби їй яким-небудь образом було задано, які операції, з якими числами й у якій послідовності вона повинна виконати. Однак недостатній рівень розвитку техніки привів до того, що ідеї Беббиджа були здійснені тільки наприкінці 30-х років XX в. у машинах, що працювали на електромагнітних реле.

У 1883 р. Томас Альва Едисон, намагаючись продовжити термін служби лампи з вугільною ниткою, ввів у її вакуумний балон платиновий електрод і позитивна напруга, то у вакуумі між електродом і ниткою протікає струм.

Не знайшовши ніякого пояснення настільки незвичайному явищу, Едісон обмежується тим, що докладно описав його, про усякий випадок узяв патент і відправив лампу на Філадельфійску виставку. Про неї в грудні 1884 р. у журналі "Інженеринг" була замітка "Явище в лампочці Едісона".

Американський винахідник не розпізнав відкриття виняткової важливості (по суті, це було його єдине фундаментальне відкриття - термоелектронна емісія). Він не зрозумів, що його лампа накалювання з платиновим електродом власне кажучи була першої у світі електронною лампою.

Першим, кому спала на думку думка про практичне використання "ефекту Едисона" був англійський фізик Дж. А. Флеминг (1849-1945). Працюючи з 1882 р. консультантом едисоновской компанії в Лондоні, він довідався про "явище" з перших вуст - від самого Едисона. Свій діод - двухелектродну лампу Флейминг створив у 1904 р.

У жовтні 1906 р. американський інженер Лі де Форест винайшов електронну лампу - підсилювач, чи аудион, як він її тоді назвав, що мав третій електрод - сітку. Їм був уведений принцип, на основі якого будувалися всі подальші електронні лампи, - керування струмом, що протікає між анодом і катодом, за допомогою інших допоміжних елементів.

У 1910 р. німецький інженери Лібен, Рейнс і Штраус сконструювали тріод, сітка в який виконувалася у формі перфорованого листа алюмінію і містилася в центрі балона, а щоб збільшити емісійний струм, вони запропонували покрити нитку розжарення шаром окису чи барію кальцію.

У 1911 р. американський фізик Ч. Д. Кулідж запропонував застосувати як покриття вольфрамової нитки розжарення окис тория - оксидний катод - і одержав вольфрамовий дріт, що зробила переворот у ламповій промисловості.

У 1915 р. американський фізик Ірвинг Ленгмюр сконструював двухелектронну лампу - кенотрон, застосовувану як випрямну лампу в джерелах живлення. У 1916 р. лампова промисловість стала випускати особливий тип конструкції ламп - генераторні лампи з водяним охолодженням.

Ідея лампи з двома сотками - тетрода була висловлена в 1919 р. німецьким фізиком Вальтером Шоттки і незалежно від нього в 1923 р. - американцем Е. У. Халлом, а реалізована ця ідея англійцем Х. Дж. Раундом у другій половині 20-х років. У 1929 р. голландські вчені Г. Хольст і Б. Теллеген створили електронну лампу з 3-мя сітками - пентод. У 1932 р. був створений гептод, у 1933 - гексод і пентагрид, у 1935 р. з'явилися лампи в металевих корпусах. Подальший розвиток електронних ламп йшов по шляху поліпшення їхніх функціональних характеристик, по шляху багатофункціонального використання.

Покоління ЕОМ

Переходячи до оцінки і розгляду різних поколінь, необхідно насамперед помітити, що оскільки процес створення комп'ютерів відбувався і відбувається безупинно (у ньому беруть участь багато розроблювачів з багатьох країн, що мають справу з рішенням різних проблем), важко, а в деяких випадках і даремно, намагатися точно установити, коли те чи інше покоління чи починалося закінчувалося.

ЕОМ першого покоління

У 40-х р. XX в. відразу кілька груп дослідників повторили спробу Беббиджа на основі техніки ХХ в. - електоромеханічних реле. Деякі з цих дослідників нічого не чули про роботи Беббиджа і перевідкрили його ідеї заново. Першим з них був німецький інженер Конрад Цузе, що у 1941 році побудував невелику машину на основі декількох електромеханічних реле. Але через війну роботи Цузе не були опубліковані. А в США в 1943 році на одному з підприємств фірми IBM американець Говард Йкен створив більш могутню машину "Марко-1". Вона вже дозволяла проводити обчислення в сотні разів швидше, ніж за допомогою арифмометра і реально використовувалася для військових розрахунків.

Однак ці машини були ненадійними. Тому, починаючи з 1943 року в США, група фахівців під керівництвом Джона Мочли і Преспера Екерта початку конструювати комп'ютер ENIAC на основі електронних ламп. Створений комп'ютер працював у тисячу разів швидше, ніж "Марко-1". Однак виявилося, що велику частину часу цей комп'ютер простоював - адже для завдання методів розрахунків (програм) у цьому комп'ютері приходилося протягом декількох чи годин навіть днів приєднувати потрібним образом проводу. А сам розрахунок міг зайняти після цього кілька хвилин.

Проекти і реалізація машин '' Марко - 1 '', EDSAC і EDVAC в Англії і США, МЕСМ у СРСР заклали основу для розгортання робіт зі створення ЕОМ вакуумнолампової технології - серійних ЕОМ першого покоління.

Розробка першої електронної серійної машини UNIVAC (Universal Automatic Computer) почата приблизно в 1947 р. Еккертом і Мочлі, що заснували в грудні того ж року фірму ECKERT-MAUCHLI. Перший зразок машини (UNIVAC-1) був побудований для бюро перепису США і пущений в експлуатацію навесні 1951 р. Синхронна, послідовного дії обчислювальна машина UNIVAC-1 створена на базі ЕОМ ENIAC і EDVAC. Працювала вона з тактовою частотою 2,25 Мгц і містила близько 5000 електронних ламп. Внутрішній запам'ятовуючий пристрій, ємкістю 1000 12 -розрядних десяткових чисел було виконано на 100 ртутних лініях затримки.

Незабаром після введення в експлуатацію машини UNVIAC-1 її розроблювачі висунули ідею автоматичного програмування. Вона зводилася до того, щоб машина сама могла підготовляти таку послідовність команд, що потрібна для рішення даної задачі.

П'ятидесяті роки - роки розквіту комп'ютерної техніки, роки значних досягнень і нововведень, як в архітектурному, так і в науково - технічному відношенні. Відмінні риси в архітектурі сучасної ЕОМ у порівнянні з нейманівскою архітектурою вперше з'явилися в ЕОМ першого покоління.

Сильним стримуючим фактором у роботі конструкторів ЕОМ початку 50-х р.р. була відсутність швидкодіючої пам'яті. За словами одного з піонерів обчислювальної техніки - Д. Еккерта, "архітектура машини визначається пам'яттю". Дослідники зосередили свої зусилля на запам'ятовуючих властивостях ферритових кілець, нанизаних на дротові матриці.

17 сердечниками, що забезпечували збереження 2048 слів для 16-розрядних двоїчних чисел з одним розрядом контролю на парність.

У розробку електронних комп'ютерів уключилася фірма IBM. У 1952 р. вона випустила свій перший промисловий електронний комп'ютер IBM 701, що являв собою синхронну ЕОМ рівнобіжної дії, що містить 4000 електронних ламп і 12000 германиевих діодів. Удосконалений варіант машини IBM 704 відрізнялася високою швидкістю роботи, у ній використовувалися індексні регістри і дані представлялися у формі з плваючою крапкою.

Після ЕОМ IBM 704 була випущена машина IBM 709, що в архітектурному плані наближалася до машин другого і третього поколінь. У цій машині вперше була застосована непряма адресація і вперше з'явилися канали введення-висновку.

У 1956 р. фірмою IBM були розроблені магнітні голівки, що плавають, на повітряній подушці. Винахід їх дозволило створити новий тип пам'яті - дискові ЗУ, значимість яких була повною мірою оцінена в наступні десятиліття розвитку обчислювальної техніки. Перші ЗУ на дисках з'явилися в машинах IBM 305 і RAMAC. Остання мала пакет, що складався з 50 металевих дисків з магнітним покриттям, що оберталися зі швидкістю 12000 про/хв. На поверхні диска розміщалося 100 доріжок для запису даних, по 10000 знаків кожна.

Слідом за першим серійним комп'ютером UNIVAC-1 фірма Remington-Rand у 1952 р. випустила ЕОМ UNIVAC-1103, що працювала в 50 разів швидше. Пізніше в комп'ютері UNIVAC-1103 уперше були застосовані програмні переривання.

Співробітники фірми Remington-Rand використовували алгебраїчну форму запису алгоритмів за назвою "Short Cocle" (перший інтерпретатор, створений у 1949 р. Джоном Мочлі). Крім того, необхідно відзначити офіцера ВМФ США і керівника групи програмістів, у той час капітана (надалі єдина жінка у ВМФ - адмірал) Грейс Хопер, що розробила першу програму - компілятор ПРО. (До речі, термін "компілятор" уперше ввела Г. Хопер у 1951 р.). Ця програма, що компілює, робила трансляцію на машинну мову всієї програми, записаної в зручній для обробки алгебраїчній формі.

Щоб спростити й пошвидшити процес завдання програм, Мочлі і Екерт стали конструювати новий комп'ютер, що міг би зберігати програму у своїй пам'яті. У 1945 р. до роботи був притягнутий знаменитий математик Джон фон Нейман, що підготував доповідь про цей комп'ютер. Доповідь була розіслана вченим і одержала широку популярність, оскільки в ньому фон Нейман ясно і просто сформулював загальні принципи функціонування комп'ютера. І дотепер переважна більшість комп'ютерів зроблена відповідно до тих принципів, що він запропонував.

Перший комп'ютер, у якому втілені принципи фон Неймана, був побудований у 1949 р. англійським ученим Морісом Уілксом.

Свою ідею мікропрограмування М. Уілкс реалізував у 1957 р. при створенні машини EDSAC-2. М. Уилкс разом з Д. Уиллером і С. Гиллом у 1951 р. написали перший підручник по програмуванню "Складання програм для електронних рахункових машин" (російський переклад- 1953 р.).

У 1951 р. фірмою Ferranti початий серійний випуск машини "Марко-1". А через 5 років фірма Ferranti випустила ЕОМ "Pegasus", у якій уперше знайшла втілення концепція регістрів загального призначення (РЗП). З появою РЗП усунуте розходження між індексними регістрами й акумуляторами, і в розпорядженні програміста виявився не один, а кілька регістрів-акумуляторів.

У нашій країні в 1948 р. проблеми розвитку обчислювальної техніки стають загальнодержавною задачею. Розгорнулися роботи зі створення серійних ЕОМ першого покоління.

Основним активним елементом ЕОМ першого покоління є електронна лампа. Машини вітчизняного виробництва: ВЕРМ-1 (Велика Електронно-Рахункова Машина), ВЕРМ-2, "Стріла", "Урал-1", "Урал-2", "Урал-4", М-1, М-3, М-20. Ці машини дуже громіздкі, споживають велику кількість енергії, мають невисоку надійність і слабке програмне забезпечення.

Швидкодія цих машин не перевищувало 10 тис. операцій у секунду. Ємність оперативної пам'яті - 4Кб машинних слів. Але зате уже вони продемонстрували широкі можливості обчислювальних робіт в області комічних досліджень, ядерної фізики і т.д.

У 1950 р. в Інституті точної механіки й обчислювальної техніки (ИТМ і ОТ) організований відділ цифрових ЕОМ для розробки і створення великий ЕОМ. У 1951 р. тут була спроектована машина ВЕРМ (Велика Електронна Рахункова Машина), а в 1952 р. почалася її досвідчена експлуатація.

З цього часу і почався дуже енергійний розвиток обчислювальної техніки. Лампові машини не відрізнялися високою надійністю - щодня перегоряло 20-30 ламп (з декількох десятків тисяч). Крім того, вони споживали багато енергії і займали площу приблизно з баскетбольну площадку.

У проекті спочатку передбачалося застосувати пам'ять на трубках Вільямса, але до 1955 р. як елементи пам'яті в ній використовувалися ртутні лінії затримки. По тим часам ВЕРМ була дуже продуктивною машиною - 800 оп/с. Вона мала триадресну систему команд, а для спрощення програмування широко застосовувався метод стандартних програм, що надалі поклав початок модульному програмуванню, пакетам прикладних програм. Серійно машина стала випускатися в 1956 р. за назвою ВЕРМ-2.

У цей же період у КБ, керованому М.А.Лесечко, почалося проектування інший ЕОМ, що одержало назву "Стріла". Освоювати серійне виробництво цієї машини було доручено московському заводу САМ. Головним конструктором став Ю.А. Базилевский, а одним з його помічників - Б.И. Рамеєв, надалі конструктор серії "Урал". Проблеми серійного виробництва визначили деякі особливості "Стріли": невисоке в порівнянні з ВЕРМ швидкодія, просторий монтаж і т.д. У машині як зовнішню пам'ять застосовувалися 45-дорожечние магнітні стрічки, а оперативна пам'ять - на трубках Вільямса. "Стріла" мала велику розрядність і зручну систему команд.

Перша ЕОМ "Стріла" була встановлена у відділенні прикладної математики Математичного інституту АН (МІАН), а наприкінці 1953 р. почалося серійне її виробництво.

У лабораторії електросхем енергетичного інституту під керівництвом И.С. Брука в 1951 р. побудували макет невеликий ЕОМ першого покоління за назвою М-1.

У наступному році тут була створена обчислювальна машина М-2, що поклала початок створенню економічних машин середнього класу. Одним з ведучих розроблювачів даної машини був М.А. Карцев, який вніс згодом великий внесок у розвиток вітчизняної обчислювальної техніки. У машині М-2 використовувалися 1879 ламп, менше, ніж у "Стрілі", а середня продуктивність складала 2000 оп/с. Були задіяні 3 типи пам'яті: електростатична на 34-х трубках Вільямса, на магнітному барабані і на магнітній стрічці з використанням звичайного для того часу магнітофона МАГ-8.

У 1955-1956 р.м. колектив лабораторії випустив малу ЕОМ М-3 зі швидкодією 30 оп/з і оперативною пам'яттю на магнітному барабані. Особливість М-3 полягала в тім, що для центрального пристрою керування був використаний асинхронний принцип роботи. Необхідно відзначити, що в 1956 р. колектив И. С. Брука виділився зі складу енергетичного інституту й утворив Лабораторію керуючих машин і систем, що стала згодом Інститутом електронних керуючих машин (ІНЕКМ).[1]

ЕОМ другого покоління

З'явилися наприкінці 50-х років. Елементна база цих машин - напівпровідникові діоди і транзистори, що дозволило збільшити швидкодію і надійність ЕОМ, а також ємність оперативної пам'яті. Зменшилися габарити, маса і споживана потужність. У них широко використовувався друкований монтаж, при якому необхідні електричні з'єднання створювалися методом утравлювання мідної фольги, наклееної на ізоляційний матеріал. Конструктивно технологічна й елементна база дозволили створити більш складні ЕОМ. Розширилося середовище застосування: не тільки для наукових, але і для інженерних розрахунків, а також для рішення економічних задач і керування роцесами.

До машин вітчизняного виробництва відносять: ВЕРМ-3. ВЕРМ-4, ВЕРМ-6, "Урал-14", "Урал-16", "Мінськ-22", "Мінськ-32", М-220, М-222, "Наири", "Світ", "Раздон".

Швидкодія не перевищувала 20-30 тис. операцій у секунду. Ємність оперативної пам'яті - 32Кб машинних слів.

Виключення складає ВЕРМ-6: 100 тис. оп/з, ємність оперативної пам'яті - 128Кб. Розробка малої обчислювальної машини за назвою "Урал" була закінчена в 1954 р. колективом співробітників під керівництвом Рамеєва.. Ця машина стала родоначальником цілого сімейства "Уралов", остання серія яких ("Урал -16"), була випущена в 1967 р. Простота машини, удала конструкція, невисока вартість обумовили її широке застосування.

У 1955 р. був створений Обчислювальний центр Академії наук, призначений для ведення наукової праці в області машинної математики і для надання відкритого обчислювального обслуговування іншим організаціям Академії.

В другій половині 50 - х м.м. у нашій країні було випущено ще 8 типів машин за вакуумно-ламповою технологією. З них найбільш удалої була ЕОМ М-20, створена під керівництвом С.А. Лебедєва, що у 1954 р. очолив ИТМ і ВТ.

Машина відрізнялася високою продуктивністю (20 тис. оп/с), що було досягнуто використанням зробленої елементної бази і відповідної функціонально-структурної організації. Як відзначають А.И.Єршов і М.Р.Шур-Бура, "ця солідна основа покладала велику відповідальність на розроблювачів, оскільки машина, а більш точно її архітектурі, стояло втілитися в декількох великих серіях (М-20, ВЕРМ-3М, ВЕРМ-4, М-220, М-222)". Серійний випуск ЕОМ М-20 був початий у 1959 р. У 1958 р. під керівництвом В.М.Глушкова (1923-1982) в Інституті кібернетики АН України була створена обчислювальна машина "Київ", що мав продуктивність 6-10 тис. оп/с. ЕОМ "Київ" вперше в нашій країні використовувалася для дистанційного керування технологічними процесами.

У той же час у Мінську під керівництвом Г.П. Лопато і В.В. Пржиялковского почалися роботи зі створення першої машини відомого надалі сімейства "Мінськ"-1. Вона випускалася мінським заводом обчислювальних машин у різних модифікаціях: "Мінськ-1", "Мінськ-11", "Мінськ-12", "Мінськ-14". Машина широко використовувалася в обчислювальних центрах нашої країни. Середня продуктивність машини складала 2-3 тис. оп/с.

ЕОМ третього покоління

До середини 60-х м.м. були створені більш компактні зовнішні пристрої для комп'ютера, що дозволило фірмі Digital Equipment випустити в 1965 р. перший міні-комп'ютер PDP-8 розміром з холодильник і вартістю всего 20 тис.$ (комп'ютери в 40-50-х м.м. коштували мільйони $).

Після появи транзисторів найбільш трудомісткою операцією при виробництві комп'ютерів було з'єднання і спайка транзисторів для створення електронних схем. Але в 1959 р. Роберт Нойс (майбутній засновник фірми Intel) винайшов спосіб, що дозволяє створювати на одній пластині кременя транзистори і всі необхідні з'єднання між ними. Отримані з'єднання стали називатися інтегральними чи схемами чіпами.

Таким чином, елементна база ЕОМ третього покоління - мікроелектроніка, а також застосування інтегральних мікросхем (ІС). Інтегральна мікросхема - Функціонально закінчений блок, еквівалентний по можливостях досить складній транзисторній схемі.

Важливим параметром, що визначає рівень складності ІС, є ступінь інтеграції К=log N, де N - загальна кількість компонентів (транзисторів, діодів, резисторів), розташованих на кристалі мікросхеми і неразборно з'єднаних між собою. По величині К цифрові мікросхеми підрозділяють на:

Малі ІС (К \xF0A3 1)

Середні ІС (К \xF0A3 2) - СІС

Великі ИС (К \xF0A3 3) - ВІС

Надвеликі (К>3) - НВІС

Збільшилася швидкодія й оперативна пам'ять, зменшилася споживана потужність, маса, займана площа. Конструкція складається з типових модулів, що забезпечують високу щільність компонування елементів.

Існували ЕОМ єдиної системи - ЄС ЕОМ (ЄС-1010, ЄС-1022, ЄС-1035, ЄС-1045, ЄС-1055, ЄС-1061 і т.д.) і малі обчислювальні машини міжнародної системи - СМ ЕОМ (СМ-4, СМ-1420, СМ-1300, СМ-1800, ТС СМ, СМ-1600, ДВК-2, "Електроніка НЦ -80-20/2", СМ-2М, "Електроніка-60" і ін.)

На базі СМ ЕОМ створені також засоби комплексування (об'єднання) ЄС і СМ ЕОМ - вимірювально-обчислювальні комплекси (ИВК) для автоматизації наукових досліджень, технологічних і інших процесів і установок, автоматизації робочих місць (АРМ технолога, конструктора, проектувальника).

Машини ЄС-1010, ЄС-1022 були малими моделями ЄС ЕОМ, всі інші відносять до великим, універсальним ЕОМ; зі зростанням номера моделі, як правило, росте потужність машини, і поліпшуються техніко-економічні показники (ЄС-1010 - 1 млн. оп/c, ЄС-1022 - 1.3 млн. оп/c).

Всі ЕОМ третього покоління крім елементної бази істотно відрізняються від ЕОМ попередніх поколінь і інших характеристик. Насамперед ЕОМ третього покоління оперують з літерно-цифровою інформацією, визначеної відповідними кодовими таблицями. Одиницею адресації пам'яті є байт, у якому може зберігається 8-розрядний двоичний код, що представляє собою один алфавітний символ, цифру, знак. Обсяг оперативної пам'яті в ЕОМ третього покоління звичайно вказують у байтах (для ЄС-1022 обсяг оперативної пам'яті 256-512Кбайт; для ЄС-1035 - 512Кбайт; для ЄС-1045 - 4096 Кбайт; для ЄС-1061 - 8192Кбайт).

Ці машини могли виконувати кілька програм. З'являється можливість роботи в режимі поділу часу й у режимі діалогу, з'являються локальні мережі.

У 1968 р. фірма Burroughs випустила перший комп'ютер на ІС, а в 1970 р. фірма Intel початку продавати ІС пам'яті. Надалі кількість транзисторів, що вдавалося розмістити на одиницю площі ІС збільшувалося приблизно вдвічі щороку, що і забезпечувало постійне зменшення вартості і підвищення швидкодії комп'ютерів.

ЕОМ четвертого покоління

Основа ЕОМ четвертого покоління - ВІС (великі інтегральні мікросхеми). У ВІС на одному напівпровідниковому кристалі (кремнієвій пластині) розміщаються до 103 схем, еквівалентних по своїх можливостях звичайним ІС. Високий ступінь інтеграції (К \xF0A3 3) БІС сприяє подальшому збільшенню щільності компонування електронної апаратури, підвищенню її надійності, збільшенню швидкодії і зниження вартості.

Швидкодія у великих ЕОМ - кілька десятків мільйонів операцій у секунду. Обсяг оперативної пам'яті - до 16Мб

Високий ступінь інтеграції, досягнутий у ВІС, забезпечив можливість створення нового класу ЕОМ - мікросхем.

З 1982 р. (коли був створений перший мікропроцесор) було створено 4 покоління мікроеом на основі процесорів ДО536, ДО550, ДО588, ДО589 ("Електроніка НЦ -80-20/2", (ДВК-2) "Електроніка-60", "Іскра-226" і ін.).

Обчислювальні машини створювалися спочатку для забезпечення і прискорення саме обчислень. Однак поступово ставало усе більш ясно, що на ЕОМ можна обробляти текстову, графічну, звукову й іншу інформацію.

ЕОМ п'ятого покоління

Основа й елементна база ЕОМ п'ятого покоління - НВІС (надвеликі інтегральні мікросхеми) і оптико-електронні елементи. Для оптичних машин носіями енергії служать не електрони, а фотони, що значно підвищує швидкість передачі сигналів, тому швидкодія цих машин - сотні мільйонів операцій у секунду.

Для перетворення і передачі оптичних сигналів застосовують лазери, проміневі діоди і різні фотоприймачі.

Подальший розвиток одержав процес, що почався в третім поколінні, - зрощування машин і обчислювальних центрів із системами зв'язку, утворення мереж ЕОМ. [1,4]

Поява і розвиток мікропроцесора і персональних комп'ютерів

У 1970 р. був зроблений перший важливий крок на шляху до персонального комп'ютера - Маршиан Едвард Хофф із фірми Intel сконструював ІС, аналогічну за своїми функціями центральному процесору великого комп'ютера.

Так з'явився перший мікропроцесор Intel-4004, що був випущений у продаж у 1971 р. Це був дійсний прорив, тому що мікропроцесор Intel-4004 розміром менш 3-х див був гігантської машини ENIAC. Правда, можливості Intel-4004 були куди скромніше, ніж у центрального процесора великих комп'ютерів того часу - він працював набагато повільніше і міг обробляти одночасно тільки 4 біти інформації (на великих 16 чи 32 біта), але і коштував він у десятки тисяч разів дешевше. Але ріст продуктивності мікропроцесорів не змусив себе чекати. У 1973 р. фірма Intel випустила 8-бітовий процесор Intel-8008, а в 1974 р. - його удосконалену версію Intel-8080, що до кінця 70-х м.м. стала стандартом комп'ютерної індустрії.

Спочатку мікропроцесори використовувалися в різних спеціалізованих пристроях, наприклад, у калькуляторах. Але в 1974 р. кілька фірм оголосили про створення на основі мікропроцесора Intel-8080 персонального комп'ютера, тобто пристрою, що виконує тієї ж функції, що і великий комп'ютер, але розрахованого на одного користувача. На початку 1975 р. з'явився перший комерційно розповсюджуваний персональний комп'ютер Альтаир-8800 на основі мікропроцесора Intel-8080. Цей комп'ютер продавався за ціною близько 500$. І хоча можливості його були дуже обмежені (оперативна пам'ять 256 байт, клавіатура і монітор були відсутні), його поява було зустрінуто з великим ентузіазмом: у перші ж місяці було продано кілька тисяч комплектів машин.

Успіх Альтаір-8800 змусив багато фірм зайнятися виробництвом ПК. Вони стали продаватися вже в повній комплектації (із клавіатурою, монітором).

Наприкінці 70-х м.м. поширення ПК привело до деякого зниження попиту на великі комп'ютери і міні-евм. Це стурбувало фірму IBM (International Business Machines Corporation) - провідної компанії по виробництву великих комп'ютерів. И в 1981 р. новий комп'ютер IBM PC був офіційно представлений публіці і придбав широку популярність (16-розрядний мікропроцесор Intel-8088, 1Мб пам'яті). Через 1-2 року IBM PC зайняв ведуче місце на ринку, витиснувши моделі 8-бітових комп'ютерів.

Тепер, простеживши весь процес створення і розвитку обчислювальної техніки, можна сказати, що сучасні обчислювальні машини представляють одне із самих значних досягнень людської думки, вплив якого на розвиток науково-технічного прогресу важко переоцінити. Області застосування ЕОМ безупинно розширюються. Цьому в значній мірі сприяє поширення персональних ЕОМ, і особливо мікросхем.

Комп'ютери починають торкати життя кожної людини. Якщо ви занедужаєте, і якщо вас направлять у лікарню, то, потрапивши туди, ви виявитеся у світі, де від комп'ютерів залежать житті людей (у частині сучасних лікарень ви навіть зустрінете комп'ютерів більше, ніж самих пацієнтів, і це співвідношення буде згодом рости, переважуючи число хворих). Поступове вивчення комп'ютерної техніки намагаються вводити в програми шкільного навчання як обов'язковий предмет, щоб дитина змогла вже з досить раннього віку знати будівлю і можливості комп'ютерів. А в самих школах (в основному на заході й в Америці) уже багато років комп'ютери застосовувалися для ведення навчальної документації, а тепер вони використовуються при вивченні багатьох навчальних дисциплін, що не мають прямого відношення до обчислювальної техніки. Навіть у початковій школі комп'ютери впроваджуються для вивчення курсів елементарної математики і фізики. Самі мікропроцесори одержали не менш широке поширення, чим комп'ютери - вони вбудовуються в кухонні плити для готування їжі, ашини і навіть у годинник.

Робототехніка також являє собою перспективну область застосування комп'ютерів. На промислових підприємствах використовується зараз безліч робототехнічних пристроїв; несподівані і дивні види роботів починають заповнювати і науково-дослідні лабораторії. Існують безліч хірургічних і точних виробничих операцій, що можуть і будуть виконуватися роботами, керованими комп'ютерами (тому що в багатьох випадках роботи справляються з цими діями краще, ніж люди). Але поки комп'ютер уступає людині з погляду творчої діяльності, тому що машина не наділена поки такими якостями, що змогли б їй допомогти створити що-небудь нове, що не введено в її пам'ять самою людиною.

Розділ 2. Уроки