История развития компьютерной техники

1991 г. – компания Apple выпустила первый монохромный ручной сканер.

1991 г. – фирма AMD представила усовершенствованные «клоны» процессоров Intel – 386DX с тактовой частотой 40 МГц и 486SX с частотой 20 МГц.

1991 г. – разработана первая стереомузыкальная карта – 8-битный Sound Blaster Pro.

1992 г. – компания NEC выпустила первый привод CD-ROM с удвоенной скоростью.

1993 г. – компания Intel представила новый стандарт шины и слота для подключения дополнительных плат – PCI.

1993 г. – создан первый процессор нового поколения процессоров Intel – 32-разрядный Pentium. Рабочая частота – от 60 МГ, быстродействие – от 100 млн операций в секунду.

1993 г. – компания Microsoft закончила разработку новой операционной системы Windows NT для работы с корпоративными приложениями, требующими повышенной надежности операционной системы.

1993 г. – Microsoft и Intel совместно с крупнейшими производителями персональных компьютеров выработали технологию Plug&Play («включи и работай»), допускающую автоматическое распознавание компьютером новых устройств, а также их конфигурацию.

1994 г. – компания Iomega представила диски и дисководы ZIP и JAZ – альтернативу существующим дискетам 1.44 Мб.

1995 г. – компания Microsoft закончила разработку операционной системы – Windows95.

1995 г. – фирма Compaq представила первый карманный компьютер.

1995 г. – фирма AMD выпустила последний процессор поколения 486 – AMD 486DX-120.

1995 г. – анонсирован стандарт новых носителей на лазерных дисках – DVD.

1995 г. – компания Intel представила процессор Pentium Pro, предназначенный для мощных рабочих станций.

1995 г. – фирма 3dfx выпустила набор микросхем Voodoo, который лег в основу первых ускорителей трехмерной графики для домашних персональных компьютеров.

1995 г. – созданы первые очки и шлемы «виртуальной реальности» для домашних персональных компьютеров.

1996 г. – рождение шины USB.

1996 г. – Intel выпустила процессор Pentium MMX с поддержкой новых инструкций для работы с мультимедиа.

1996 г. – компания Be Incorporated закончила разработку операционной системы BeOS.

1996 г. – начало производства  массовых жидкокристаллических  мониторов для домашних персональных компьютеров.

1997 г. – появление процессоров Pentium I, и альтернативных процессоров AMD K6.

1997 г. – на рынок выпущены первые дисководы DVD.

1997 г. – представлен новый графический порт AGP.

1997 г. – выпуск первых звуковых плат формата PCI.

1998 г. – компания Microsoft закончила разработку операционной системы Windows98.

1998 г. – фирма Apple выпустила новый компьютер IMac, отличающийся своей мощью и дизайном.

1998 г. – выпуск процессоров  Celeron с урезанной кэш-памятью второго  уровня.

1998 г. – «трёхмерная революция»: на рынке появилось множество новых моделей трёхмерных ускорителей, интегрированных в обычные видеокарты. В течение года прекращён выпуск видеокарт без 3D-ускорителей.

1999 г. – выпуск новых процессоров Pentium III.

2000 г. – компания Microsoft закончила разработку операционных систем Windows Millenniem и Windows 2000.

2001 г. – компания Microsoft завершила разработку операционной системы Windows XP.

2005 г. – компания IBM разработала суперкомпьютер Blue Gene производительностью свыше 30 триллионов операций в секунду. Он содержит 12000 процессоров. Компания IBM и исследователи из Швейцарского политехнического института в Лозанне впервые предприняли попытку моделирования человеческого мозга.

2000 – 2009 г.г. – жесткая конкурентная борьба между фирмами Intel и AMD.

3.2. Информационные революции. Поколения электронно-вычислительных машин

В истории развития цивилизации  произошло несколько информационных революций – преобразований общественных отношений из-за кардинальных изменений  в сфере обработки информации, информационных технологий. Следствием подобных преобразований являлось приобретение человеческим обществом нового качества.

Первая  революция связана с изобретением письменности. Появилась возможность распространения знаний и сохранения их для передачи последующим поколениям.

Вторая революция вызвана изобретением книгопечатания, которое радикальным образом изменило общество, культуру.

Третья  революция обусловлена изобретением электричества, благодаря которому появились телеграф, телефон и радио, позволяющие оперативно передавать информацию.

Четвертая революция связана с изобретением персонального компьютера.

В истории вычислительной техники существует своеобразная периодизация ЭВМ по поколениям – выделяют пять поколений электронно-вычислительных машин (ЭВМ). В ее основу первоначально был положен физико-технологический принцип: машину относят к тому или иному поколению в зависимости от используемых в ней физических элементов или технологии их изготовления. Границы поколений условны, так как одновременно выпускались машины совершенно разного уровня. Когда приводятся даты, относящиеся к поколениям, то подразумевается период промышленного производства; проектирование велось существенно раньше.

В настоящее время  физико-технологический принцип  не является единственным при определении  принадлежности той или иной ЭВМ к поколению. Учитываются также уровень программного обеспечения, быстродействие и другие факторы.

Первым поколением стали ламповые ЭВМ (рис. 1).

Рис. 1. ЭВМ первого поколения

В нашей стране началом  выпуска таких машин можно считать начало 50-х годов, когда под руководством С. А. Лебедева была разработана «МЭСМ» (Малая электронная счетная машина). В 1952 – 1953 гг. на ее основе была разработана «БЭСМ-1» (Большая электронная счетная машина), а позднее «БЭСМ-2».

В это же время в  США выпустили машину «Эдвак». В 1953 г. под руководством Ю. Я. Базилевского была разработана машина «Стрела», а в Московском энергетическом институте под руководством академика И. С. Брука были изобретены ЭВМ, получившие название «М».

Структура ЭВМ первого поколения полностью соответствовала машине фон Неймана. Технические характеристики машин были значительно ниже характеристик современных персональных компьютеров. Программирование велось в машинных кодах. Емкость оперативного запоминающего устройства составляла 2000 слов, а ввод информации производился с перфоленты и кинопленки.

Ламповые ЭВМ имели  большие габариты и массу, потребляли много энергии и были очень  дорогостоящими, что резко сужало круг пользователей ЭВМ и объем производства этих машин.

Основными их пользователями были ученые, решавшие наиболее актуальные научно-технические задачи, связанные с развитием атомной энергетики, реактивной авиации, ракетостроения и т. п. Увеличению количества решаемых задач препятствовали низкие надежность и производительность ламповых машин, ограниченность их ресурсов и чрезвычайно трудоемкий процесс подготовки, ввода и отладки программ, написанных на языке машинных команд.

Повышение быстродействия ЭВМ шло за счет увеличения ее памяти и улучшения архитектуры: использование двоичных кодов для представления чисел и команд, а также размещение их в увеличивающейся памяти ЭВМ упростили структуру процессора и повысили производительность обработки данных. Для ускорения процесса подготовки программ стали создавать первые языки автоматизации программирования (языки символического кодирования и автокоды).

Второе поколение – ЭВМ на основе транзисторов, появились в конце 50-х гг., а к середине 60-х гг. XX в. были созданы более компактные внешние устройства (рис. 2).

Рис. 2. ЭВМ второго поколения

В 1948 г. физики-теоретики Джон Бардин и Уильям Шокли совместно с Уолтером Браттейном создали первый действующий транзистор. Это был точечно-контактный прибор, в котором три металлических усика контактировали с бруском из поликристаллического германия.

Самой удивительной способностью является то, что один транзистор способен трудиться за 40 электронных ламп и при этом работать с большей скоростью, выделять очень мало тепла и почти не потреблять электроэнергии. Одновременно с процессом замены электронных ламп транзисторами совершенствовались методы хранения информации. Увеличился объем памяти, а магнитную ленту начали использовать как для ввода, так и для вывода информации. В середине 60-х годов получило распространение хранение информации на дисках. Большие достижения в архитектуре компьютеров позволило достичь быстродействия в миллион операций в секунду. Примерами транзисторных компьютеров могут служить «Стретч» (Англия), «Атлас» (США). «БЭСМ-6» (СССР).

Появление ЭВМ, построенных  на транзисторах, привело к уменьшению их габаритов, массы, энергозатрат и стоимости, а также к увеличению надежности и производительности. Это сразу расширило круг пользователей и, следовательно, номенклатуру решаемых задач. Стали создавать алгоритмические языки для инженерно-технических (АЛГОЛ, ФОРТРАН) и экономических (КОБОЛ) расчетов.

Однако и на этом этапе основной задачей технологии программирования оставалось обеспечение экономии машинных ресурсов (машинного времени и памяти). Для ее решения стали создавать операционные системы.

Первые операционные системы (ОС) просто автоматизировали работу оператора ЭВМ, связанную  с выполнением задания пользователя: ввод в машину текста программы, вызов  нужного транслятора, вызов потребовавшихся  для программы библиотечных подпрограмм, вызов компоновщика для размещения этих подпрограмм и основной программы в памяти ЭВМ, ввод исходных данных и т. д. Теперь же вместе с программой и данными в ЭВМ вводилась еще и инструкция, где перечислялись этапы обработки и приводился ряд сведений о программе и ее авторе. Затем в ЭВМ стали вводить сразу по несколько заданий пользователей, так называемый пакет заданий. Операционные системы стали распределять ресурсы ЭВМ между этими заданиями, т. е. появился мультипрограммный режим обработки данных (например, пока выводятся результаты одной задачи, производятся расчеты для другой и в память вводятся данные для третьей).

Третье поколение – ЭВМ на интегральных микросхемах (рис. 3).

Рис. 3. ЭВМ третьего поколения

За счет создания технологии производства интегральных микросхем удалось добиться увеличения быстродействия и надежности полупроводниковых схем, а также уменьшения их габаритов, потребляемой мощности и стоимости. Интегральные микросхемы состоят из десятков электронных элементов, образованных в прямоугольной пластине кремния с длиной стороны не более 1 см. Такая пластина (кристалл) размещается в небольшом пластмассовом корпусе, размеры которого, как правило, определяются только числом «ножек» (выводов от входов и выходов электронной схемы, созданной на кристалле).

Это позволило не только повысить производительность и снизить  стоимость универсальных ЭВМ, но и создать малогабаритные, простые, дешевые и надежные машины – мини-ЭВМ.

Мини-ЭВМ первоначально  предназначались для замены аппаратно-реализованных контроллеров (устройств управления) в контуре управления каким-либо объектом, в автоматизированных системах управления технологическими процессами, системах сбора и обработки экспериментальных данных, различных управляющих комплексах на подвижных объектах и т. д.

Появление мини-ЭВМ позволило  сократить сроки разработки контроллеров. Вместо длительной процедуры разработки и создания сложной электронной  схемы надо было лишь купить готовый  универсальный «полуфабрикат» контроллера, чтобы потом запрограммировать его на выполнение требуемых функций.

В начале 1970-х годов с термином мини-ЭВМ связывали уже два существенно различных типа средств вычислительной техники:

• универсальный блок обработки данных и выдачи управляющих сигналов, серийно выпускаемый для применения в различных специализированных системах контроля и управления;
• универсальную ЭВМ небольших габаритов, проблемно-ориентированную пользователем на решение ограниченного круга задач в рамках одной лаборатории, технологического участка, т. е. задач, в решении которых оказывались заинтересованными 10 – 20 человек, работавших над одной проблемой.

Самое главное в тот  период: унификация ЭВМ по конструктивно-технологическим параметрам. ЭВМ третьего поколения начинают выпускаться сериями или семействами, совместимыми моделями. Дальнейшее развитие математического и программного обеспечения приводит к созданию пакетных программ для решения типовых задач, проблемно-ориентированных программных языков (для решения задач отдельной категории), а также созданию уникальных программных комплексов, операционных систем (разработаны IBM).