Поколения и виды ЭВМ. История развития и перспективы

В лаборатории электросхем энергетического института под руководством И. С. Брука  в 1951 г. построили макет небольшой ЭВМ первого поколения  под названием М-1.  В следующем году здесь была создана вычислительная маши на М - 2, которая положила начало созданию экономичных машин среднего класса. Одним из ведущих  разработчиков данной машины был  М. А. Карцев, внёсший впоследствии большой вклад в развитие отечественной вычислитель ной техники. В машине М - 2 использовались 1879 ламп, меньше, чем в  ’’ Стреле ’’, а средняя производительность составляла 2000 оп / с. Были задействованы 3 типа памяти : электростатическая на 34 трубках Вильямса, на магнитном бара бане и на магнитной ленте с использованием обычного для того времени магнитофона МАГ - 8.  В 1955 - 1956 г.г. коллектив лаборатории выпустил малую ЭВМ М - 3 с быстродействием 30 оп / с  и оперативной памятью на магнитном барабане. Особенность М - 3 заключалась в том,  что для центрального устройства  управления был использован  асинхронный принцип работы. Необходимо отметить, что в 1956 г. коллектив И. С. Брука  выделился из состава энергетического института и образовал Лабораторию управляющих машин и систем, ставшую впоследствии Институтом электронных управляющих машин ( ИНЭ УМ ). Ещё одна разработка малой вычислительной машины под названием ’’ Урал ’’ была закончена в 1954 г. коллективом сотрудников под руководством Рамеева.. Эта машина стала родоначальником целого семейства  ’’ Уралов ’’, последняя серия которых  ( ’’ Урал -16 ’’ ), была выпущена в 1967 г. Простота машины, удачная конструкция, невысокая стоимость обусловили её широкое применение.

В 1955 г. был создан Вычислительный центр Академии наук, предназначенный для ведения научной работы в области машинной математики и для предоставления  открытого вычислительного обслуживания другим организациям Академии. Во второй половине  50-х г.г. в нашей стране было выпущено ещё 8 типов машин по вакуумно-ламповой технологии. Из них наиболее удачной была  ЭВМ М - 20, созданная под руководством С. А. Лебедева,  который в 1954 г. возглавил ИТМ и ВТ. Машина отличалась высокой производительностью ( 20 тыс. оп / с ), что было достигнуто  использованием совершенной элементной базы и  соответствующей  функционально - структурной организации. Как отмечают А. И. Ершов и М. Р. Шура - Бура, ’’ эта солидная основа возлагала большую ответственность на разработчиков, поскольку машина, а более точно её архитектуре, предстояло воплотиться в нескольких крупных сериях ( М - 20, БЭСМ - 3М, БЭСМ - 4, М - 220, М - 222 )  ’’. Серийный выпуск ЭВМ М - 20 был начат в 1959 г.. В 1958 г. под руководством  В. М. Глушкова ( 1923 - 1982) в Институте кибернетики АН Украины была создана вычислительная машина ’’ Киев ’’, имевшая производительность 6 - 10 тыс. оп / с. ЭВМ ’’ Киев ’’ впервые в нашей стране использовалась для дистанционного управления технологическими процессами. В то же время в Минске  под руководством  Г. П. Лопато и  В. В. Пржиялковского начались работы по созданию первой машины известного в дальнейшем семейства ’’ Минск - 1 ’’. Она выпускалась минским заводом вычислительных машин в различных модификациях : ’’ Минск - 1 ’’, ’’ Минск - 11 ’’, ’’ Минск - 12 ’’, ’’ Минск - 14 ’’. Машина широко использовалась в вычислительных центрах нашей страны. Средняя производительность маши ны составляла 2 - 3 тыс. оп / с.

При рассмотрении техники  компьютеров первого поколения, необходимо особо остановиться на одном из устройств ввода - вывода. С начала появления первых компьютеров выявилось противоречие между высоким быстродействием центральных устройств и низкой скоростью работы внешних устройств. Кроме того, выявилось несовершенство и неудобство этих устройств. Первым носителем данных в компьютерах, как известно, была перфокарта. Затем появились перфорационные бумажные ленты или просто перфоленты. Они пришли из телеграфной техники после того, как в начале XIX в. отец и сын из Чикаго Чарлз и Говард Крамы изобрели телетайп. Перфоленты стали заменять перфокарты  в табуляторах, а затем в первых компьютерах - в релейных машинах Д. Штибитца и Г. Айкена, в английских машинах  ’’ Колосс ’’ из Блетчи - Парка и др.

 

 

ЗНАЧЕНИЕ КОМПЬЮТЕРА В НАШИ ДНИ.

 

    Современные  вычислительные машины представляют одно из самых значительных достижений человеческой мысли, влияние которого на развитие научно-технического прогресса трудно переоценить. Области применения ЭВМ непрерывно расширяются. Этому в значительной степени способствует распространение персональных ЭВМ, и особенно микроЭВМ. За время, прошедшее с 50-х годов, цифровая ЭВМ превратилась из “волшебного”, но при этом дорого го, уникального и перегретого нагромождения электронных ламп, проводов и магнитных сердечников в небольшую по размерам машину - персональный компьютер - состоящий из миллионов крошечных полупроводниковых приборов, которые упакованы в небольшие пластмассовые коробочки. В результате этого превращения компьютеры стали применяться повсюду. Они управляют работой кассовых аппаратов, следят за работой автомобильных систем зажигания, ведут учёт семейного бюджета, или просто используются в качестве развлекательного комплекса. Но это только малая часть возможностей современных компьютеров. Более того, бурный прогресс полупроводниковой микроэлектроники, представляющей собой базу вычислительной техники, свидетельствует о том, что сегодняшний уровень как самих компьютеров, так и областей их применения является лишь слабым подобием того, что наступит в будущем.

Компьютеры начинают затрагивать жизнь каждого человека. Если вы заболеете, и если вас направят в больницу, то попав туда, вы окажетесь в мире, где от компьютеров зависят жизни людей (в части современных больниц вы даже встретите компьютеров больше, чем самих пациентов, и это соотношение будет со временем расти, перевешивая число больных). Постепенно изучение компьютерной техники пытаются вводить в программы школьного обучения как обязательный предмет, чтобы ребёнок смог уже с довольно раннего возраста знать строение и возможности компьютеров. Даже в начальной школе компьютеры внедряются для изучения курсов элементарной математики и физики. Сами микропроцессоры получили не менее широкое распространение чем компьютеры — они встраиваются в кухонные плиты для приготовления пищи, посудомоечные машины и даже в часы. Очень широкое распространение получили игры, построенные на основе микропроцессоров. Сегодня игровая индустрия занимает очень большую часть рынка, постепенно вытесняя с него другие раз влечения детей. Но для детского организма очень вредно сидеть часами за монитором и отчаянно нажимать на клавиши, так как у ребёнка может развиться своеобразная болезнь — когда у него только одно на уме - компьютер, и больше ничего. Дети с такой болезнью обычно становятся агрессивными, если их начинают ограничивать в доступе к играм. У таких детей сразу пропадает какое-либо желание делать что-то, что не относится к компьютеру и что им не интересно — так они начинают забрасывать свою учёбу, что ведёт к не очень хорошим последствиям. Уже сейчас компьютеры могут чётко произносить различные фразы, словосочетания, проигрывать музыку и.т.д. Человек теперь может сам записать какие-нибудь слова, предложения и даже музыкальные композиции на своём компьютере для того, чтобы потом компьютер мог их воспроизводить в любое назначенное время. Компьютеры способны также воспринимать устную речь в качестве сигналов, однако им приходится выполнять большую работу по расшифровке услышанного, если форма общения жестко не установлена. Ведь одну и ту же команду один и тот же человек может произнести несколькими способами, и всё время эта команда будет звучать по-разному; а в целом мире — миллиарды людей, и каждый произносит одну и ту же команду несколькими различными способами. Поэтому в данное время довольно сложно создать компьютер, который будет управляться при помощи голоса человека. Многие фирмы пытаются решить эти проблемы. Некоторые фирмы делают небольшие шажки на пути к данной цели, но всё равно эти шажки пока ещё почти незаметные. Но проблема распознавания речи является частью более широкой проблемы, называемой распознаванием образов. Если компьютеры смогут хорошо распознавать образы, они будут способны анализировать рентгенограммы и отпечатки пальцев, а также выполнять многие другие полезные функции (сортировкой писем они занимаются уже сейчас). Следует заметить, что человеческий мозг прекрасно справляется с распознаванием образов даже при наличии различных шумов и искажений, и исследования в этой области, направленные на приближение соответствующих возможностей компьютера к способностям человека, представляются весьма перспективными. Если компьютеры смогут достаточно качественно распознавать речь и отвечать на неё в словесной форме, то, по-видимому, станет возможным вводить в них в этой форме программы и данные. Это позволит в буквальном смысле слова говорить компьютеру, что он должен делать, и выслушивать его мнение по этому поводу при условии, конечно, что выдаваемые ей указания чёткие, не содержат противоречий и.т.д. Устное общение с компьютерами позволит упростить его программирование, однако остаётся нерешённая проблема, на каком именно языке следует с ним общаться. Многие предлагают для этих целей английский язык, но он не обладает точностью и однозначностью, необходимыми с точки зрения компьютера и исполняемых в нём программ. В этой области уже многое сделано, но ещё много предстоит сделать.

Мы часто жалуемся, что другие люди не понимают нас; но пока и сами персональные компьютеры не способны до конца понять нас, или понять, что мы хотим сказать с полуслова. И в течение какого-то периода времени нам придётся довольствоваться такими машинами, которые просто следуют нашим указаниям, исполняя их “с точностью до миллиметра”. Для общения с компьютерами, ещё во времена перфокарт, тогдашние программисты использовали язык программирования, очень похожий на современный Ассемблер. Это такой язык, где все команды, поступающие к компьютеру пишутся подробно при помощи специальных слов и значков{?}. В наше время усиленно используются языки программирования более высокого уровня, работать с которыми намного легче чем с Ассемблером, так как в них одно слово может заменять сразу несколько команд. И притом большинство языков программирования высокого уровня в названиях команд, используемых при общении с компьютером, используют эквиваленты, названные на английском языке, что, естественно, облегчает программирование. Но в них есть один минус по сравнению с языками, подобными Ассемблеру — в Ассемблере все команды, поступаемые из программы чётко распределяются в памяти компьютера, занимая свободные места, тем самым значительно выигрывая в скорости; а языки высокого уровня не умеют этого, соответственно теряя в скорости исполнения программы. А в нашем сегодняшнем мире всем известно, что: “Время — деньги”. Робототехника также представляет собой перспективную область применения компьютеров. На промышленных предприятиях используется сейчас множество робототехнических устройств; неожиданные и удивительные виды роботов начинают заполнять и научно-исследовательские лаборатории. Существуют множество хирургических и точных производственных операций, которые могут и будут выполняться робота ми, управляемыми компьютерами (так как во многих случаях роботы справляются с этими действиями лучше чем люди). Возможность и целесообразность применения роботов в качестве слуг, официантов, билетных кассиров и в других ролях уже нашли своё отражение в продукции кино и телевидения, в книгах. Но, к сожалению, пока —  это всё мечты, которые люди постепенно пытаются воплотить в реальность. Но ведь не всеми качествами компьютер уступает своему создателю - человеку. Ведь он способен теперь решать задачи повышенной сложности в любых количествах за очень быстрый промежуток времени и притом без ошибок в вычислениях. Раньше, при компьютерах первых поколений, конечно, все тяжёлые вычисления легче было производить вручную, избегая привлечения ЭВМ в процесс решения. Это приносило много ошибок, но зато было менее хлопотно и главное - намного быстрее. С появлением компьютеров, начиная примерно, с 4-ого поколения проблема скорости расчётов отпала сама собой, и человек уступил свою пальму первенства своему ”детищу” - компьютерам. Но самый большой плюс, которым обладали компьютеры, ещё со времён ЭВМ - память компьютера. С самого начала память ЭВМ, благодаря мастерству разработчиков запоминающих устройств, начала вести конкуренцию с памятью человека, медленно, но уверенно превышая объём человеческой. На первых порах она была немного меньше чем объём памяти человека, но вскоре превысила эту планку, и теперь нам уже тяжело сравнить эти два пара метра, так как машина ушла от человека далеко вперёд. Хотя, пока компьютер уступает человеку с точки зрения творческой деятельности, потому что машина не наделена пока такими качествами, которые смогли бы ей помочь создать что-нибудь новое, что не введено в её память самим человеком. Большинство людей, по-видимому, считают, что термины “вычислительная машина” и “вы числительная техника” синонимами и связывают их с физическим оборудованием, как, например, микропроцессором, дисплеем, дисками, принтерами и другими устройствами, привлекающими внимание людей, когда человек видит компьютер. Хотя эти устройства и важны, всё-таки они составляют только “верхушку айсберга”. На начальном этапе использования современного компьютера мы имеем дело не с самим компьютером, а с совокупностью правил, называемых языками программирования, на которых указываются действия, которые должен выполнять компьютер. Важное значение языка программирования подчёркивается тем фактом, что сама вычислительная машина может рассматриваться как аппаратный интерпретатор какого-нибудь конкретного языка, который называется машинным языком. Для обеспечения эффективной работы ма шины разработаны машинные языки, использование которых представляет известные трудности для человека. Большинство пользователей не чувствуют этих неудобств, благодаря наличию одного или нескольких языков, созданных для улучшения связи человека с машиной. Гибкость вычислительной машины проявляется в том, что она может исполнять программы-трансляторы (в общем случае они называются компиляторами или интерпретаторами) для преобразования программ с языков, ориентированных на пользователей, в программы на машинном языке. (В свою очередь даже сами программы, игры, системные оболочки являются ни чем иным, как довольно простая программа-транслятор, которая по мере работы, или игры обращается при помощи своих команд к “компьютерным внутренностям и наружностям”, транслируя свои команды в машинные языки. Всё это происходит в реальном времени.)

 

                                             

 

 

 

 

 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

 

На сегодняшний день в мире существует более 130 миллионов  компьютеров и более 80 % из них  объединены в различные информационно-вычислительные сети от малых локальных сетей  в офисах до глобальных сетей типа Internet. Всемирная тенденция к объединению компьютеров в сети обусловлена рядом важных причин, таких как ускорение передачи ин­формационных сообщений, возможность быстрого обмена информацией между пользователями, получение и передача сообщений ( факсов, E - Mail писем и прочего ) не отходя от рабочего места, возможность мгновенного получения любой информации из любой точки земного шара, а так же обмен информацией между компьютерами разных фирм производителей работающих под разным программным обеспечением.

Такие огромные потенциальные  возможности которые несет в  себе вычисли тельная сеть и тот  новый потенциальный подъем, который при этом испытывает информационный комплекс, а так же значительное ускорение производственного процесса не дают нам право не принимать это к разработке и не применять их на практике.

Так же хотелось бы подчеркнуть, что абсолютную надёжность и безопасность в компьютерных сетях не смогут гарантировать никакие аппаратные, программные и любые другие решения. В то же время свести риск потерь возможно лишь при комплексном подходе к вопросам безопасности. С достоверностью известно, что уже сейчас существуют системы обработки информации, пост роенные на объединении оптических и нейронных компьютеров, - это так называемые нейроно-оптические компьютеры. Для того чтобы создать мощную систему обработки информации, пришлось разработать гибридную систему, т. е. имеющую свойства как оптических, так и нейронных компьютеров. Можно предположить, что объединение квантовых и нейроно-оптических компьютеров даст миру самую мощную гибридную вычислительную систему. Такую систему от обычной будут отличать огромная производительность (за счет параллелизма) и возможность эффективной обработки и управления сенсорной информацией. Но это лишь предположение, которое никакими фактическими доказательствами в настоящее время не подкреплено. Но технология создания вычислительных систем не стоит на месте, и в ближайшем будущем на рынке возможно появление новых вычислительных систем.

 

 

 

ЛИТЕРАТУРА

 

1. Глазер В. “Световодная техника” М. Энегроатомиздат 2002г.

 

2. Оокоси Е. Оптоэлектроника и оптическая связь. М.: Мир, 2003г.

 

3. // PC Magazine ( Russian Edition ) N2 2002г.

 

4. М. ГУК “Аппаратные средства IBM PC” Питер Санкт-Петербург 2001г.

 

5. Малый толковый словарь по вычислительной технике. М., 2005 г.

 

6. Толковый словарь по вычислительным системам. М., 2008 г.

 

 

 

 

1. Паулин Г.  Малый толковый словарь по вычислительной технике. Пер. с нем. М., Энергия, 1975 г.

2.  Толковый словарь по вычислительным  системам. М., Пер. с англ. Машиностроение., 1990 г.