46. История развития эвм. Поколения эвм. Современный этап развития вычислительной техники и ее перспективы

История же собственно электронных вычислительных машин (рис. 1) начинается в двадцатом веке и связана с изобретением в 1906 году американским инженером Ли де Форестом вакуумного триода. На основе триодов были созданы ЭВМ так называемого первого поколения, начинающего свою историю в 40-е годы. Это поколение компьютеров-монстров, занимавших по своим размерам целые комнаты и потреблявших мощности, достаточные для работы небольшого завода. Однако, несмотря на такую громоздкость, производительность этих машин была весьма скромной.

Качественное изменение ЭВМ произошло после еще одного эпохального открытия физики — изобретения в 1947 году Джоном Бардином, Уолтером Браттейном и Уильямом Шокли полевого транзистора. Применение полупроводниковых транзисторов вместо вакуумных ламп (триодов) позволило существенно уменьшить размеры и энергопотребление машин второго поколения и повысить их быстродействие и надежность.

Дальнейшее развитие компьютеров связано с использованием интегральных схем, впервые изготовленных в 1960 году американцем Робертом Нойсом. Интегральная схема — это множество, от десятков до миллионов, транзисторов, размещенных на одном кристалле полупроводника. Использование интегральных схем (компьютеры третьего поколения), больших и сверхбольших интегральных схем (четвертое поколение) привело к значительному упрощению процесса изготовления ЭВМ и увеличению их быстродействия. В 80-е годы началось изготовление персональных компьютеров, которые постепенно приобрели современный вид. Примерно тогда же появились первые мобильные компьютеры, или ноутбуки. Огромной производительности достигли многопроцессорные вычислительные комплексы — так называемые суперкомпьютеры.

Поколения ЭВМ.

Первая ЭВМ была создана в 1946 г. в Пенсильванском университете и называлась ENIAC (вес 30 т, 18 000 электронных ламп, 7200 кристаллических диодов, 4100 магнитных элементов и занимал площадь в 300 кв. метров). Ее создание положило начало развитию ЭВМ первого поколения. Основные черты этих ЭВМ: использование электронных ламп и реле, наличие параллельного арифметического устройства, применение перфолент и перфокарт в качестве носителей информации, среднее быстродействие - до десятка тысяч арифметических операций в секунду, невысокая надежность работы.

Первой отечественной ЭВМ была МЭСМ (малая электронная счетная машина), выпущенная в 1951 г. под руководством Сергея Александровича Лебедева. Её номинальное быстродействие—50 операций в секунду.

Первый шаг к уменьшению размеров и цены компьютеров стал возможен с изобретением в 1948 г. транзисторов. Через 10 лет, в 1958 г. Джек Килби придумал, как на одной пластине полупроводника получить несколько транзисторов, что послужило началом развития ЭВМ второго поколения. Основу их технической базы составили полупроводниковые приборы - диоды и транзисторы. Увеличилась надежность и быстродействие, уменьшилось количество потребляемой электроэнергии.

В 1959 г. Роберт Нойс (будущий основатель фирмы Intel) изобрел более совершенный метод, позволивший создать на одной пластинке и транзисторы, и все необходимые соединения между ними. Полученные электронные схемы стали называться интегральными схемами, или чипами. Они послужили базой для создания машин третьего поколения. В 1968 г. фирма Burroughs выпустила первый компьютер на интегральных схемах, а в 1970 г. фирмаIntelначала продавать интегральные схемы памяти.

В 1971 г. был сделан ещё один важный шаг на пути к персональному компьютеру—фирма Intel выпустила интегральную схему, аналогичную по своим функциям процессору большой ЭВМ. Так появился первый микропроцессор Intel-4004. Уже через год был выпущен процессорIntel-8008, который работал в два раза быстрее своего предшественника.Altair. Вначале эти микропроцессоры использовались только электронщиками-любителями и в различных специализированных устройствах. Первый коммерчески распространяемый персональный компьютер Altair был сделан на базе процессора Intel-8080, выпущенного в 1974 г. Разработчик Altair—крохотная компания MIPS из Альбукерка (шт. Нью-Мексико)—продавала машину в виде комплекта деталей за 397 долл., а полностью собранной—за 498 долл. У компьютера была память объёмом 256 байт, клавиатура и дисплей отсутствовали. Можно было только щёлкать переключателями и смотреть, как мигают лампочки.

Вскоре у Altair появились и дисплей, и клавиатура, и добавочная оперативная память, и устройство долговременного хранения информации (сначала на бумажной ленте, а затем на гибких дисках).

Достоинства ЭВМ третьего поколения - быстродействие и надежность, уменьшение габаритов и потребляемой энергии, высокая технологичность производства.

Они построены по принципу независимой параллельной работы различных их устройств. Благодаря этому появилась возможность выполнения одновременно серии операций.

ЭВМ четвертого поколения создают на больших и сверхбольших интегральных схемах. В одной такой схеме размещается блок, который в ЭВМ первого поколения занял бы целый шкаф. Все это способствует еще большему снижению потребляемой энергии, стоимости, габаритов, повышению надежности и технологичности. Производительность достигает нескольких десятков миллионов операций в секунду.

ЭВМ четвертого поколения можно разделить на 5 основных классов: микро-ЭВМ и персональные компьютеры; мини-ЭВМ; специализированные ЭВМ; ЭВМ общего назначения; супер-ЭВМ.

ЭВМ пятого поколения проектируются в крупнейших фирмах Японии, США и Англии. Это не просто ЭВМ, а вычислительная система, ориентированная на обработку знаний, которая должна удовлетворять качественно новым функциональным требованиям: возможность обучаемости (автоматическое накопление знаний), возможность ассоциативных построений и логических выводов (ассоциативное мышление человека), высокая адаптируемость к приложениям и надежность в эксплуатации; высокая производительность за счет параллельной обработки информации, системы ввода/вывода информации голосом, рукописными знаками, изображениями, диалоговая обработка информации с использованием естественных языков.

Современный этап развития вычислительной техники и ее перспективы

Так в 2002 году для Института наук о земле в городе Йокогама (Япония) корпорацией NEC был создан наимощнейший на сегодняшний день суперкомпьютер Earth Simulator.

Производительность новой машины, определенная при помощи стандартных тестов Linpack, составляет 35,6 TELOPS (триллионов операций с плавающей запятой в секунду).

Перспективы:

Сотрудникам Белловских лабораторий удалось создать транзистор размером в 60 атомов! Они считают, что транзисторы ко дню своего шестидесятилетия (2007 год) по ряду параметров достигнут физических пределов.

Так, размер транзистора должен стать чуть меньше 0,01 мкм (уже достигнут размер 0,05 мкм). Это означает, что на чипе площадью 10 кв. см можно будет разместить 20 000 000 транзисторов.

Описывая бурно развивающуюся в настоящее время технологию производства пластиковых транзисторов, ученые приходят к достаточно логичному выводу, что сумма всех усовершенствований приведет к созданию "финального компьютера", более мощного, чем современные рабочие станции. Компьютер этот будет иметь размер почтовой марки и, соответственно, цену, не превышающую цены почтовой марки.

В последнее время высказывались и мысли о том, что давно пора расстаться с электронами как основными действующими лицами на сценах микроэлектроники и обратиться к фотонам.

Использование фотонов якобы позволит изготовить процессор компьютера размером с атом. О том, что наступление эпохи таких компьютеров уже не за горами говорит тот факт, что американским ученым удалось на доли секунды остановить фотонный пучок (луч света).