2.6. Покоління ЕОМ
EDVAC і EDSAC завершили перехід у конструкціях обчислювальних машин від пристроїв на основі електричних реле до пристроїв на основі електронних ламп. У подальшому електронні обчислювальні машини в своєму розвитку пройшли кілька етапів, які дістали назву покоління ЕОМ (рис. 2.76).
Перехід від одного покоління до іншого характеризується якісною зміною значень основних властивостей ЕОМ, до яких відносять елементну базу, програмне забезпечення, швидкодію, ємність оперативної і зовнішньої пам’яті, використання периферійних пристроїв і носіїв даних тощо.
ЕОМ першого покоління (1940-ві - середина 1950-х років) використовувалися для виконання громіздких обчислень. Можна сказати, що це були швидкодіючі потужні автоматичні арифмометри. Як елементна база в них використовувалися електронні лампи (рис. 2.77), десятки тисяч яких споживали дуже багато електроенергії, виділяли багато теплоти і займали багато місця. Крім того, надійність цієї елементної бази була низькою: кожні кілька хвилин виходила з ладу принаймні одна лампа. Швидкодія цих машин була близько 20 тисяч операцій за секунду, а ємність внутрішньої пам’яті - до 50 Кбайт. Але навіть ці ЕОМ працювали у 600 тисяч разів швидше, ніж електричні арифмометри на базі різних реле. Обмін даними із зовнішніми пристроями (накопичувачами на перфокартах, перфострічках, а пізніше - на магнітних стрічках) відбувався вкрай повільно. Програми для цих ЕОМ писалися «мовою нулів і одиниць» (мовою машинних кодів). Це було неймовірно складною і копіткою роботою, причому для кожного типу ЕОМ така мова була своя.
Приклади ЕОМ першого покоління:
- • у СРСР: МЭСМ, БЭСМ-1, М-1, Стрела, Минск-1, Урал-1, M-20, Сетунь, БЭСМ-2, Раздан;
- • в інших країнах: EDVAC, EDSAC, WHIRLWIND I, EVIDAC, IBM 701.
ЕОМ другого покоління з’явилися в кінці 1950-х років. Це було зумовлено насамперед появою напівпровідників і створенням на їх основі транзисторів (рис. 2.78), які замінили електронні лампи. ЕОМ на транзисторній елементній базі докорінно змінили більшість уявлень про можливості та роботу ЕОМ. Значно зросла їх надійність, вони могли вже працювати упродовж кількох діб без перерви. Скоротилися витрати електроенергії, зменшилися розміри окремих пристроїв і всієї машини в цілому.
Швидкодія ЕОМ другого покоління досягла 100 тисяч операцій за секунду, ємність внутрішньої пам’яті зросла до 300 Кбайт. Складнішою стала архітектура ЕОМ, з’явилися дисплеї та накопичувачі на магнітних дисках. У написанні програм стався перехід від мов машинних кодів до мов програмування низького рівня, які були універ- сальнішими. Це робило програмування простішим і доступнішим. З’явилися перші операційні системи, які дали змогу автоматизувати процеси обміну даними між пристроями ЕОМ, спростили обмін даними між самою ЕОМ і користувачем. Стрімко розширилося коло задач (математичних, статистичних, логічних та інших), для розв’язування яких почали використовувати ЕОМ.
Приклади другого покоління:
- • у СРСР: М-40, Урал-11, -14, %-16, Минск -2, -22, БЭСМ-6, М-222, МИР-1, Наири, Рута-110;
- • в інших країнах: Atlas Guidance Computer, NEAC 2201, Atlas, IBM 1401, IBM 7090, PDP-1.
Період 1960-х років характеризується народженням промислової технології створення інтегральних схем (ІС) (рис. 2.79) та їх широким застосуванням в електронній техніці. Інтегральні схеми були покладені в основу ЕОМ третього покоління, які почали з’являтися в середині 1960-х років. Швидкодія цих машин підвищилася до 10 мільйонів операцій за секунду, а ємність внутрішньої пам’яті розширилася до декількох мегабайтів.
Для машин третього покоління характерна поява мов програмування високого рівня. За своєю структурою вони наблизилися до звичайної
людської мови. Це спростило процес написання програм і спричинило появу великої кількості різноманітних прикладних програм. Машини третього покоління почали активно використовувати для опрацювання графічних і звукових даних.
Приклади ЕОМ третього покоління:
- • у СРСР: Днепр-2, ЕС-1010, ЕС-1050, ЕС-1060, МИР-2, Наири-2;
- • в інших країнах: IBM System/360, IBM System/370, ILLIAC IV.
Загальний якісний стрибок у розвитку науки і техніки відбувся наприкінці 1970-х - на початку 1980-х років. Він став основою створення нових машин, можливості та сфери застосування яких значно розширилися. Це спричинило появу четвертого покоління ЕОМ, які служать людям і сьогодні. Елементною базою машин цього покоління стали великі інтегральні схеми (ВІС) і надвеликі інтегральні схеми (НВІС), тобто мікросхеми з високою щільністю малих елементів. Різко зменшилися розміри ЕОМ, швидкодія зросла до сотень мільйонів операцій за секунду, а ємність внутрішньої пам’яті - до десятків і сотень мегабайтів.
Удосконалюються, також, зовнішні пристрої, значно розширюється їх коло. З’являються перші персональні комп’ютери, розроблені фірмами: МІТ8 (англ. Містоіпзітитепіаііоп апй Теїетеігу 8узіетз - системи телеметрії мікроінструментів) - комп’ютер Лііаіг 8800 (1975 р.); Арріе Сошриіег Сотрапу - комп’ютер Арріе (1976 р.); ІВМ - комп’ютер ІВМ РС (1981 р.). Широке розповсюдження персональних комп’ютерів значно розширює коло задач, що розв’язуються за допомогою ЕОМ. З’являються такі елементи штучного інтелекту, як розпізнавання символів і звуків, синтез мови. Комп’ютери стають доступними широкому колу користувачів і використовуються в різних сферах діяльності людини.
Приклади ЕОМ четвертого покоління:
• у СРСР: ЕС-1015, -1066, СМ-1420, -1700, Эльбрус, персональні – Электроника МС 0501, Электроника-85, Искра-226, Пошук;
• в інших країнах: IBM System/370 Extended Architecture, IBM RISC System/6000, AS/400, CYBER 205, Cray-2, персональні – IBM PC,
Apple II.
В останні роки комп’ютерний світ розвивається по шляху удосконалення апаратної і програмної складової комп’ютерів. Широке розповсюдження отримали персональні комп’ютери, а в останні п’ять років - мобільні персональні комп’ютери. Для ілюстрації цих тенденцій наведемо порівняльну характеристику персональних комп’ютерів, які випускалися у 2000 та у 2008 рр.
У найближчі роки розвиток комп’ютерів продовжиться шляхом підвищення їх швидкодії, збільшення ємності пам’яті та зменшення їх розмірів. Простішим стане підключення до мережі Інтернет, воно стане повністю бездротовим і користувач не втручатиметься в процес налагодження зв’язку. Завдяки використанню флеш-технологій вміст оперативної пам’яті не зникатиме при вимкненні комп’ютера і не потрібно буде витрачати час на підготовку комп’ютера до роботи, а, включивши комп’ютер, одразу можна буде продовжити не завершену вчора роботу. Реальним стане голосове введення текстових даних, спілкування з комп’ютером стане природнішим і простішим.
Історія розвитку обчислювальної техніки в Україні
У 1951 р. в Києві під керівництвом Сергія Олексійовича Лебедєва (1902-1973) (рис. 2.80) було введено в дію універсальну ЕОМ з програмою, що зберігається в пам’яті, - малу електронно-обчислювальну машину - М^СМ (рос. Малая ^лектронная Счетная Машина). Це була перша ЕОМ у континентальній Європі. Вона мала такі характеристики:
- загальна кількість електронних ламп - близько 6000;
- система числення - двійкова;
- кількість розрядів - 16 для кодування числа і один для кодування знака:
- ємність запам’ятовуючого пристрою - 31 число і 63 команди;
- швидкодія - близько 3000 операцій за хвилину;
- уведення даних за допомогою перфокарт або штекерного комутатора.
Перші програми для цієї ЕОМ були написані Катериною Логвинівною Ющенко (1919-2001) (рис. 2.81).
Ще через два роки вже в Москві Лебедєв розробляє Б^СМ - велику електронно-обчислювальну машину (рос. Большая ^лектронная Счетная Машина), найпотужнішу на той час у континентальній Європі. У Києві розробку обчислювальних машин було продовжено в Інституті кібернетики, який очолив видатний учений В.М. Глуш- ков.
Під його керівництвом завершено розробку ЕОМ Киев (1959 р., безпосередні розробники Б. В. Гнеденко, Л. М. Дашевський, К. Л. Ющенко), створено серію універсальних ЕОМ Днепр (1961 р., головний конструктор Б. М. Мали- новський), ЕОМ для інженерних розрахунків Промінь (1963 р.), серії ЕОМ для інженерних розрахунків МИР (1960-ті роки) та цілого ряду ЕОМ для військових цілей. За визначні досягнення в розвитку інформатики в 1996 р. Міжнародна комп’ютерна громада (ІЕЕЕ Сотриіег 8осіеіу) нагородила В. М. Глушкова медаллю «Піонер комп’ютерної техніки».