Развитие ЭВМ

В отличие от вычислительной техники первых трех поколений ЭВМ четвертого поколения  правильнее было бы характеризовать  тремя основными показателями:

элементной базой (СБИС),

персональным  характером использования (ПК),

нетрадиционной  архитектурой (супер-ЭВМ). 

Первым ПК можно  считать Altair-8800, созданный на базе микропроцессора Intel-8080 в 1974 г. Э. Робертсом. Компьютер  рассылался по почте, стоил всего 397 $ и имел возможности для расширения периферийными устройствами. Для Altair-8800 П. Аллен и У. Гейтс создали  транслятор с популярного языка  Basic, существенно увеличив интеллектуальность первого ПК (впоследствии они основали теперь знаменитую компанию MicroSoft Inc). Доработка ПК цветным монитором привела к созданию конкурирующей модели ПК Z-2. Через год после появления первого Altair-8800 в производство ПК включилось более 20 различных компаний и фирм. Начала формироваться ПК-индустрия А уже в 1977 г. были запущены в серийное производство три модели ПК Apple-2 (фирма Apple Computers), TRS-80 (фирма Tandy Radio Shark) и PET (фирма Commodore), из которых в конкурентной борьбе сначала отстающая фирма Apple становится вскоре лидером производства ПК (ее модель Apple-2 имела огромный успех). К 1980 г. корпорация Apple выходит на Уолл-стрит с самым большим акционерным капиталом и годовым доходом в 117 млн. $.  

Но уже в 1981 г. фирма IBM, во избежание потери массового  рынка, начинает выпуск своих ныне широко известных серий ПК IBM PC/XT/AT и PS/2,открывших  новую эпоху персональной ВТ. Выход  на арену ПК-индустрии гиганта IBM ставит производство ПК на промышленную основу, что позволяет решить целый  ряд важных для пользователя вопросов (стандартизация, унификация, развитое программное обеспечение и др.), которым фирма уделяла большое внимание уже в рамках производства серий IBM/360 и IBM/370. 
 

2. Особенности ЭВМ Пятого поколения. 

Переход к компьютерам  пятого поколения предполагал переход  к новым архитектурам, ориентированным  на создание искусственного интеллекта. 

Считалось, что  архитектура компьютеров пятого поколения будет содержать два  основных блока. Один из них - собственно компьютер, в котором связь с  пользователем осуществляет блок, называемый "интеллектуальным интерфейсом". Задача интерфейса - понять текст, написанный на естественном языке или речь, и изложенное таким образом условие  задачи перевести в работающую программу. 

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 вычислительной техники; Создание новых архитектур компьютеров  и вычислительных комплексов. 

Новые технические  возможности вычислительной техники  должны были расширить круг решаемых задач и позволить перейти  к задачам создания искусственного интеллекта. В качестве одной из необходимых для создания искусственного интеллекта составляющих являются базы знаний (базы данных) по различным направлениям науки и техники. Для создания и использования баз данных требуется  высокое быстродействие вычислительной системы и большой объем памяти. Универсальные компьютеры способны производить высокоскоростные вычисления, но не пригодны для выполнения с  высокой скоростью операций сравнения  и сортировки больших объемов  записей, хранящихся обычно на магнитных  дисках. Для создания программ, обеспечивающих заполнение, обновление баз данных и работу с ними, были созданы специальные объектно ориентированные и логические языки программирования, обеспечивающие наибольшие возможности по сравнению с обычными процедурными языками. Структура этих языков требует перехода от традиционной фон-неймановской архитектуры компьютера к архитектурам, учитывающим требования задач создания искусственного интеллекта. 

К классу суперкомпьютеров относят компьютеры, которые имеют  максимальную на время их выпуска  производительность, или так называемые компьтеры 5-го поколения. 

Первые суперкомпьютеры  появились уже среди компьютеров  второго поколения (1955 - 1964, см. компьютеры 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 являются векторные процессоры, оснащенные аппаратурой  для параллельного выполнения операций с многомерными цифровыми объектами - векторами и матрицами. В них  встроены векторные регистры и параллельный конвейерный механизм обработки. Если на обычном процессоре программист выполняет операции над каждым компонентом вектора по очереди, то на векторном - выдаёт сразу векторые команды 

Компьютеры фирмы  Cray Research стали классикой в области векторно-конвейерных 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. 

Компьютер Cray-1, работа над которым была закончена в 1976 году относится к классу первых сверхвысокопроизводительных векторных компьютеров. К этому классу относятся также машины Иллиак-IV, STAR-100, ASC. Производительность Cray-1 составляла 166 Мфлоп/сек. Компьютер был собран на интегральных схемах. Выполнял 128 инструкций. В состав структуры компьютера Cray-1 входили: 

1. Основная память, объемом до 1048576 слов, разделенная  на 16 независимых блоков, емкостью 64К  слов каждый; 

2. Регистровая  память, состоящая из пяти групп  быстрых регистров, предназначенных  для хранения и преобразования  адресов, для хранения и обработки  векторных величин; 

3. Функциональные  модули, в состав которых входят 12 параллельно работающих устройств,  служащих для выполнения арифметических  и логических операций над  адресами, скалярными и векторными  величинами. 

Двенадцать функциональных устройств машины Cray-1, играющие роль арифметико-логических преобразователей, не имеют непосредственной связи  с основной памятью. Так же как и в машинах семейства CDC-6000, они имеют доступ только к быстрым операционным регистрам, из которых выбираются операнды и в которые записываются результаты выполнения операций; 

4. Устройство, выполняющее  функции управления параллельной  работой модулей, блоков и устройств  центрального процессора; 

5. 24 канала ввода-вывода, организованные в 6 групп с максимальной пропускной способностью 500000 слов в секунду (2 млн. байт в сек.); 

6. Три группы  операционных регистров, непосредственно  связанных с арифметико-логическими  устройствами, называются основными.  К ним относятся восемь А-регистров,  состоящих из 24 разрядов каждый. А-регистры связаны с двумя  функциональными модулями, выполняющими  сложение (вычитание) и умножение  целых чисел. Эти операции используются  главным образом для преобразования  адресов, их базирования и индексирования. Они также используются для  организации счетчиков циклов. В  ряде случаев А-регистры используются  для выполнения арифметических  операций над целыми числами. 

До середины 80-х годов в списке крупнейших производителей суперкомпьютеров в  мире были фирмы Sperry Univac и Burroughs. Первая известна, в частности, своими мэйнфреймами UNIVAC-1108 и UNIVAC-1110, которые широко использовались в университетах и государственных организациях. 

После слияния  Sperry Univac и Burroughs объединенная фирма UNISYS продолжала поддерживать обе линии мэйнфреймов с сохранением совместимости снизу вверх в каждой. Это является ярким свидетельством непреложного правила, поддерживавшего развитие мэйнфреймов - сохранение работоспособности ранее разработанного программного обеспечения. 

В мире суперкомпьютеров известна и компания Intel. Многопроцессорные компьютеры Paragon фирмы Intel в семействе многопроцессорных структур с распределенной памятью стали такой же классикой, как компьютеры фирмы Cray Research в области векторно-конвейерных суперкомпьютеров. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Заключение 

Проделав свое исследование на основе полученных из интернета статей об истории развития ЭВМ, я могу заключить, что ЭВМ развивалось достаточно быстро. Цель, которую я ставил перед собой в начале моего исследования (проанализировать все основные этапы развития ЭВМ) считаю достигнутой. 

На начальном  этапе появление ЕС ЭВМ привело  к унификации компьютерных систем, позволило установить начальные  стандарты программирования и организовывать широкомасштабные проекты, связанные  с внедрением программ. До этого  программы, как правило, эксплуатировались  исключительно организацией-разработчиком, а внедрение было затруднительным  из-за разнородности компьютерной техники  по стране. Без подобного рода унификации постановка глобальных задач типа АСУ  была бы просто невозможна. 

В целом, внедрение  ЕС ЭВМ позволило сократить отставание отечественной компьютерной отрасли  от США по ряду позиций (проектирование архитектуры аппаратно-программных  комплексов, разработка программного обеспечения, системотехника, применение ЭВМ для управления данными), а  по отдельным направлениям даже выйти  на лидирующие позиции (разработка матричных  процессоров, разработка эффективных  методов интеграции нескольких ОС на одной ЭВМ). 

Ценой этого  было повсеместное свёртывание собственных  оригинальных разработок и попадание  в зависимость от идей и концепций  фирмы IBM. 

В 1980-е годы повсеместное внедрение ЕС ЭВМ превратилось в  серьёзный тормоз для развития отрасли. После дорогостоящих и заранее  спланированных закупок руководители предприятий были вынуждены эксплуатировать морально устаревшие компьютерные системы. Параллельно развивались системы на малых машинах и на персональных компьютерах, которые становились всё более и более популярны. В то время мало кто имел взвешенную оценку достоинств и недостатков различных архитектур, и точки зрения, как правило, сводились к двум полярным мнениям: "персоналки — это несерьёзно, солидные задачи надо решать на солидных машинах" и "большие ЭВМ — это каменный век, мы сейчас быстренько всё перепишем на персональном компьютере". К сожалению, у части специалистов такая однобокость во взглядах не преодолена до сих пор. 

На позднейшем этапе, в 1990-е годы, наступил переломный момент. Отечественная промышленность, вступившая в глубокий экономический  и структурный кризис, не смогла создать ни аналогов, ни заменителей  ЕС ЭВМ на новой элементной базе. В итоге произошёл полный переход  на импортные компьютеры и окончательное  свёртывание программы по разработке отечественных компьютеров, возникли проблемы переноса технологий на современные  компьютеры, модернизации технологий, трудоустройства и переквалификации сотен тысяч специалистов. 

За достаточно короткий промежуток времени Электронно-вычислительная техника сделала большой скачок вперед. Я уже не застал (равно  как и все мое поколение) тех  огромных компьютеров, которые занимали целые залы и аудитории, а иногда даже этажи. Те компьютеры работали медленно и создавались исключительно  в научных целях. Они упрощали подсчеты человека и брали часть  его функций (на момент появления  первой ЭФМ лишь малую часть) на себя. Компьютеры изначально разрабатывались  как помощники человека. Сегодня  я могу с уверенностью переделать известную фразу "Собака – друг человека" в "Компьютер – друг человека". Если совсем недавно техника  была подчиненным человека и выступала  с позиции крестьянина рядом  со своим помещиком, то теперь этот "крестьянин" стал выпрямляться и не далек тот день, когда "крепостное право" будет отменено. За те 50 лет, которые ЭВТ развивалась, компьютеры стали незаменимым подспорьем в жизни человека: ракеты запускаются в космос по показаниям компьютеров, погода на завтра определяется мощнейшим компьютером, скорость обработки данных которого запредельно высока даже для понимания продвинутого юзера, фабрики, заводы, даже больницы – везде важен процесс автоматизации. Сегодня многие операции проводятся специально созданными машинными роботами, которые появились на свет благодаря последним компьютерным разработкам. Да и невозможно человеку современному представить свою жизнь без ПК. Человечество не стоит на месте, и прогресс неумолимо бежит вперед. За последние сто лет мы так далеко ушли вперед, что тяжело даже осознать, что на это потребовалось всего лишь 100 лет.