История развития вычислительной техники

Новое поколение микропроцессоров идет на смену предыдущему каждые два  года и морально устаревает за 3-4 года. Микропроцессор вместе с другими  устройствами микроэлектроники позволяют  создать довольно экономичные информационные системы.

Причина такой популярности микропроцессора  состоит в том, что с их появлением отпала необходимость в специальных  схемах обработки информации, достаточно запрограммировать её функцию и  ввести в постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) микропроцессора.

Через короткий отрезок времени модель IBM PC была усовершенствована. Новая  модификация получила название «расширенного» IВМ РС/ХТ (Рersonal Соmрuter/еХТеnded version). В  данной модификации производители  отказались от использовании магнитофона  в качестве накопителя информации, добавили второй дисковод гибких дисков, а также возможность использования жесткого диска емкостью 10-30 МБ. В настоящее время наличие жесткого диска в ПК ХТ является практически обязательным. Модель базировалась на использовании того же микропроцессора – Intel 8088.

В 1982 году фирма Intel выпустила новый микропроцессор Intel 80286, который имел 134 тыс. транзисторов и был разработан по 1,5 микронной технологии (микрон – микрометр или мкм). Он мог работать с 16 Мб оперативной памяти на частотах: 8, 12 и 16 МГц. Его принципиальное новшество – защищенный режим и виртуальная память размером до 1 Гб – не нашли массового применения, процессор большей частью использовался как очень быстрый 8088.

В том  же году была выпущена новая модель компьютеров по названием IВМ РС/АТ (Рersonal Computer/Аdvanced Technology – «ПК усовершенствованной  технологии»). В связи с использованием нового микропроцессора с сопроцессором 80287 производительность системы возросла более чем вдвое. Она укомплектована дисководами гибких дисков нового типа (с утроенным объемом хранимой информации), жестким диском от 40 МБ и выше. Шина материнской платы  ПК расширена до 16 бит.

Накал конкурентной борьбы заставил разработчиков IВМ в конечном счете отказаться от принципа "открытой архитектуры". Новое семейство моделей ПК IВМ получило название РS/2 (Рersonal System 2 –  «персональная система/2»). Она абсолютно  несовместима с первым поколением на аппаратном уровне, но сохраняет совместимость  на уровне программного обеспечением. В модели РS/2 фирма IВМ заявила о  своем переходе на новую шинную архитектуру  – микроканальную (Мiсrо Сhannel Аrchitecture, МСА). Это позволило отгородиться от сторонних производителей, но ограничило потребителей в выборе: все дополнительные устройства для этих ПК выпускала  только сама IВМ; другие фирмы ее практически  не поддерживали. Первые модели семейства  РS/2 использовали микропроцессор Intel 80286 и фактически копировали ПК АТ, но на базе иной архитектуры.

В 1985 году появился Intel 80386SX и Intel 80386DX. Он открыл класс 32-разрядных процессоров. Микропроцессор Intel 80386 имел 275 тыс. транзисторов и изготавливался по технологии 1,5 мкм. Адресуемое пространство оперативной памяти увеличилось до 4 Гб вследствие увеличения разрядности процессора с 16 бит до 32 бит. Новый микропроцессор работал на частотах: 16, 20-40 МГц.

Новая модель ПК на базе очередном поколения  микропроцессоров Intel 80386 (ПК 386) была впервые  разработана уже не IВМ, а фирмой Соmpaq. Этот ПК может работать в реально  многозадачном и многопользовательском  режиме. С некоторым запозданием IВМ выпустила компьютер такого класса – новую модель семейства РS/2. На деле, надежды фирмы IВМ, возлагавшиеся на концепцию новой архитектуры РS/2 – так называемую микроканальную (действительно более прогрессивную в смысле скорости обмена данными), – пока коммерчески не оправдались. Пользователи-неспециалисты оказались практичнее профессионалов и не захотели приобретать ПК, новая конструкция которых не поддержана другими производителями дополнительных устройств. Другие производители (в их числе такие гиганты, как Соmpaq, Zenith, АSТ, Арricot и др.) разработали модели ПК 386 на основе использования прежней архитектуры. С этот момента фирма IВМ, породившая ПК как идеологию, перестала быть его самым популярным производителем. Сотни фирм в десятках стран мира производят модели клона IBМ, включая модель с микропроцессором Intel 80386, причем эти модели раскупаются едва ли не охотнее, чем РS/2 фирмы IВМ. Первое место среди различных вариантов модели ПК 386 (данные 1989 года) занимает микрокомпьютер Соmраq DeskPro/386.

В 1987 г. фирма Microsoft разработала версию 3.3 (3.30) операционной системы MS DOS, которая  стала фактическим стандартом на последующие 3-4 года. Эта версия весьма компактна и обладает достаточным  набором возможностей, так что  на «стандартной IВМ РС АТ» и теперь ее эксплуатация вполне целесообразна.

В 1989 году Intel выпустила новый микропроцессор 80486SX/DX/DX2, имевшие 1,2 млн транзисторов на кристалле, изготовленному по технологии 1 мкм. От 386-го существенно отличается размещением на кристалле первичного кэша и встроенного математического сопроцессора 80487. Микропроцессоры 80486 по-прежнему могли адресовать до 4 Гб оперативной памяти и работали на частотах: 25, 33, 50 и 66 МГц.

После освоения производства процессора Intel 80486 в выпуске моделей ПК 486 лидировали Арricot и Соmpaq, затем – АSТ, Zenith и  другие, а сама IВМ неохотно выпускала  ПК с этими микропроцессорами.

В июне 1991 года Microsoft выпускает MS-DOS 5.0, который  имеет свои особенности: обладает улучшенными  интерфейсами меню оболочки, полноэкранным  редактором, утилитами на диске и  возможностью смены задач. Последующие  версии MS-DOS 6.0, MS-DOS 6.21 и MS-DOS 6.22 кроме  стандартного набора программ имеют  в своем составе программы  для резервного копирования, антивирусную программу и другие усовершенствования в операционной системе.

В 1992 году появляется процессор Intel 80486DX4, который работает на учетверенной частоте внешней шины, что позволило увеличить тактовую частоту процессора до 100 МГц.

Следующие основные даты развития операционных систем фирмы Microsoft шли одновременно с развитием аппаратной части  персонального компьютера.

6 апреля 1992 – выход Windows 3.1. В ней исправлено  множество ошибок, повышена стабильность, добавлены некоторые новые возможности,  в том числе масштабируемые  шрифты TrueType. Windows 3.x становится самой  популярной в США (по числу  инсталляций) операционной средой  для ПК и остается таковой  до 1997г.

27 октября 1992 - выход Windows for Workgroups 3.1. В ней интегрируются функции, ориентированные на обслуживание сетевых пользователей и рабочих групп, в том числе доставки электронной почты, совместного использования файлов и принтеров и календарного планирования. Версия 3.1 стала предвестником бума малых локальных сетей, но потерпела коммерческую неудачу, получив обидное прозвище «Windows for Warehouse» («Windows для складов»).

24 мая  1993 – выпуск Windows NT (сокращение от New Technology – новая технология). Для функционирования первой версии 3.1, изначально ориентированной на аудиторию взыскательных пользователей и рынок серверов, требуется ПК высокого класса; кроме того, продукт не свободен от шероховатостей. Однако Windows NT хорошо принята разработчиками благодаря ее повышенной защищенности, стабильности и развитому API – интерфейсу Win32, упрощающему составлению мощных программ. Проект начинается как OS/2 3.0, но в итоге исходный текст продукта был полностью переработан.

8 ноября 1993 – выпуск Windows for Workgrounds 3.11. В ней обеспечена более полная совместимость с NetWare и Windows NT; кроме того, в архитектуру ОС внесены многие изменения, направленные на повышение производительности и стабильности и позднее нашедшее применения в Windows 95. Продукт был гораздо более доброжелательно встречен корпоративной Америкой.

В 1993 году появились первые процессоры Pentium с частотой 60 и 66 МГц – это были 32-разрядные процессоры с 64-битной шиной данных. Pentium имел 3,1 млн. транзисторов, и был изготовлен по технологии 0,8 мкм; питание 5В. От 486-го его принципиально отличается суперскалярной архитектурой – способностью за один такт выпускать с конвейеров до двух инструкций. Интерес к процессору со стороны производителей и покупателей PC сдерживался его очень высокой ценой. Кроме того, возник скандал с обнаружением ошибки сопроцессора. Хотя фирма Intel математически обосновала не высокую вероятность ее проявления (раз в несколько лет), она все-таки пошла на бесплатную замену уже проданных процессоров на исправленные.

Процессоры Pentium с частотой 75, 90 и 100 МГц, появившиеся  в 1994 году, представили уже второе поколение процессоров Pentium (семейство P6). При почти том же числе транзисторов они выполнялись по технологии 0,6 мкм, что позволило снизить потребляемую мощность. От первого поколения они  отличались внутреннем умножением частоты  и имели другой тип корпуса. Была введена новая шина, которой до этого оснащались большие ЭВМ  и в одном ПК могли присутствовать до 4-х процессоров Р6. Появились  версии (75 МГц в миниатюрном корпусе) для мобильных применений (блокнотные ПК). Процессоры Pentium второго поколения  стали весьма популярны в PC. В 1995 году появились процессоры на 120 и 133 МГЦ, выполненные уже по технологии 0,35 мкм. 1996-й называют годом Pentium –  появились процессоры на 150, 166 и 200 МГц, и Pentium стал рядовым процессором  для PC широкого применения.

24 августа  1995 года после многочисленных  задержек и без беспрецедентной  для программного продукта рекламной  шумихи на рынке выходит Windows 95. Потеряв голову, в очередях  за ней стоят даже люди, не  имеющие компьютера. Windows 95 – самая  дружественная пользователю версия Windows для инсталляции которой  не требуется предварительно  устанавливать DOS; ее появление  делает ПК более доступным  массовому потребителю. Благодаря  значительно усовершенствованному  интерфейсу наконец-то ликвидировано  отставание от платформы Мас  и компьютеры Мас оказываются  окончательно оттесненными в  узкую нишу рынка. В Windows 95 имеется  встроенный набор протоколов TCP/IP, утилита Dial-Up Net-working и допускается  использование длинных имен файлов.

Параллельно с Pentium развился и процессор Pentium Pro, который отличался новшествами «динамического исполнения инструкций». Кроме того, в его корпусе разместили и вторичный кэш, для начала объемом 256 Кб. Однако на 16-битных приложениях, а также в среде Windows 95 его применение не дало преимуществ. Процессор содержал 5,5 млн. транзисторов ядра, и 15,5 млн. транзисторов для вторичного кэша объемом 256 Кб. Первый процессор с частотой 150 МГц появился в начале 1995 года (технология 0,6 мкм), а уже в конце года появились процессоры с частотой 166, 180, 200 МГц (технология 0,35 мкм), у которых кэш достигал 512 Кб.

После долгих обещаний в начале 1997 года появились  процессоры Pentium MMX. Расширение ММХ предполагает параллельную обработку группы операндов одной инструкцией. Технология ММХ призвана ускорять выполнение мультимедийных приложений, в частности операции с изображениями и обработку сигналов. Ее эффективность вызывает споры в среде разработчиков, поскольку выигрыш в самих операциях обработки компенсируется проигрышем на дополнительных операциях упаковки-распаковки. Кроме того, ограниченная разрядность ставит под сомнение применение ММХ в декодерах MPEG-2, в которых требуется обработка 80-битных операндов. Кроме расширения ММХ эти процессоры, по сравнению с обычным Pentium, имеют удвоенный объем первичного кэша, и некоторые элементы архитектуры, позаимствованные у Pentium Pro, что повышает производительность процессора Pentium ММХ и на обычных приложениях. Процессоры Pentium ММХ имеют 4,5 млн транзисторов и выполнены по технологии – 0,35 мкм. По состоянию на июнь 1997 года имеются процессоры с тактовыми частотами 166, 200 и 233 МГц.

Технология  ММХ была соединена с архитектурой Pentium Pro – и в мае 1997 года появился процессор Pentium II. Он представляет собой слегка урезанный вариант ядра Pentium Pro с более высокой внутренней тактовой частотой, в которое внесли поддержку ММХ. Трудности размещения вторичного кэша в одном корпусе с процессором преодолели нехитрым способом – кристалл с ядром процессора и набор кристаллов статической памяти и дополнительных схем, реализующих вторичный кэш, разместили на небольшой печатной плате-картридже. Все кристаллы закрыты общей специальной крышкой и охлаждаются специальным вентилятором. Тактовые частоты ядра – 233, 266 и 300 МГц.

Конечно же, перечисленным моделями не исчерпывается  весь мировой ассортимент микропроцессоров. Это только представители семейства  процессоров, имеющих обобщенное название х86. Ряд фирм (DEC, Motorola, Texas Instruments и  другие) имеют разработки, существенно  отличающиеся от данного семейства; есть другие классы процессоров и  у Intel. Среди них есть гораздо более  мощные процессоры относящиеся, к таким  классам как RISC, так и CISC архитектуру. Однако процессоры Pentium особенно с поддержкой ММХ, имеют самую сложную в  мире систему команд.

Процессоры, совместимые с семейством х86, выпускаются  не только фирмой Intel. Традиционный конкурент  – AMD – выпускает совместимые  процессоры обычного несколько позже, но заметно дешевле, иногда по ряду технических свойств они даже опережают аналогичные процессоры Intel. Фирма Cyrix славится своими быстрыми сопроцессорами.

7 июня 1998 компания Intel представила процессор  Celeron с тактовой частотой 300 МГц и снизила цену на ранее выпускавшуюся модель 266 МГц. Компания, однако, предпочитает не афишировать, что эти частоты – далеко не предел возможностей Celeron, и безо всяких переделок процессор способен на нечто большее.

Ядро Celeron изготовляется по последней 0,25 микронной  технологии и имеет кодовое название Deschutes. Оно такое же, как у процессоров Pentium II, предназначенных для работы на частотах 333, 350 и 400 МГц (в младших моделях Pentium II используется ядро Klamath с 0,35 микронной технологией).

25 июля 1998 корпорация Microsoft выпускает Windows 98 – последнюю версию Windows на базе  старого ядра, функционирующего  на фундаменте DOS. Система Windows 98 интегрирована  с интернет-браузером Internet Explorer 4 и совместима с многочисленными  – от USB до спецификаций управления  энергопотреблением ACPI. Последующие  версии Windows для рядового пользователя  будут построены на базе ядра NT.