Сообщение о поколениях ЭВМ , разбение поколений по элементной базе

Введение

Слово «поколение» в истории вычислительной техники означает этап развития компьютеров. Делят эти этапы по элементной базе. Элементная база — это набор деталей, из которых собраны логические схемы машины. Сначала это были лампы. Потом транзисторы. Затем микросхемы. Когда детали менялись, менялись и сами компьютеры. Они становились быстрее. Размеры их уменьшались. Энергии они потребляли меньше. Цена тоже падала. Вместе с этим менялось и применение техники.

Обычно выделяют пять поколений. Так пишут в учебниках И. Г. Семакин и Н. В. Макарова. Так же описывает историю В. П. Леонтьев. Границы между поколениями условные. Пятое поколение часто продлевают до сегодняшнего дня. Разобраться в этой схеме полезно. Она показывает, как успехи электроники меняли саму жизнь. Сначала компьютер был редким научным прибором. Теперь он есть почти в каждом доме.

Первое поколение: электронные лампы

Первое поколение занимает время с середины 1940-х до конца 1950-х годов. Основой служили электронные вакуумные лампы. Лампа — это стеклянный прибор, который усиливает и переключает сигнал. Лампы были крупными. Они сильно грелись. Энергии забирали много. Служили они недолго и часто выходили из строя.

Машины этого времени были огромными. В американском ENIAC стояло почти 17 тысяч ламп. Он занимал целый зал. Весил он около 30 тонн. Потреблял он примерно 150 киловатт. Советские МЭСМ и БЭСМ-1 тоже требовали много места. МЭСМ появилась в 1951 году. Она делала около 50 операций в секунду. Для своего времени это был хороший результат.

Программы писали в машинных кодах. Иногда использовали язык символического кодирования. Работа требовала от программиста большого опыта и внимания. Найти ошибку было трудно. Приходилось вручную переключать провода и тумблеры.

Применяли такие машины для научных и инженерных расчётов. Считали траектории снарядов. Решали задачи ядерной физики. Считали аэродинамику. Обычному человеку компьютер был недоступен. Слова «пользователь» тогда ещё не было.

Второе поколение: транзисторы

Второе поколение приходится на конец 1950-х и 1960-е годы. Его начало связано с изобретением транзистора. Транзистор — это полупроводниковый прибор. Он намного меньше лампы. Он почти не греется. Он надёжнее и служит дольше.

Размеры машин уменьшились. Энергопотребление упало. Надёжность выросла. Появились первые операционные системы. Появились языки программирования высокого уровня. Это Фортран, Алгол и Кобол. Быстродействие дошло до сотен тысяч операций в секунду.

Примеры машин этого времени — IBM 7090, БЭСМ-6 и «Минск-22». БЭСМ-6 делала около миллиона операций в секунду. Компьютеры начали применять шире. Их использовали для управления производством. На них обрабатывали экономические данные и вели бухгалтерию. Но стоили они дорого. Купить их могли только крупные организации и институты.

Третье поколение: интегральные схемы

Третье поколение охватывает 1960-е и 1970-е годы. Его основой стали интегральные схемы, то есть микросхемы. Сначала делали малые схемы, потом средние. На одном кристалле удавалось разместить десятки и сотни транзисторов.

Это дало новый скачок. Быстродействие выросло до миллионов операций в секунду. Габариты ещё уменьшились. Стоимость снизилась. Появились системы с разделением времени. За одной машиной могли одновременно работать несколько человек.

Типичная машина этого этапа — IBM System/360. В СССР выпускали серию ЕС ЭВМ. Программы стали сложнее. Появились операционные системы, базы данных, пакеты прикладных программ. Компьютеры пришли в университеты. Их начали ставить в научных центрах и банках. Но личными они ещё не были.

Четвёртое поколение: микропроцессор

Четвёртое поколение начинается с середины 1970-х и длится до 1980-х годов. Его основой стали большие интегральные схемы, а затем и сверхбольшие. На одном кристалле размещались уже тысячи и десятки тысяч транзисторов.

Главное событие этого этапа — создание микропроцессора. Это произошло в 1971 году. Первым стал Intel 4004. В нём было около 2300 транзисторов. Микропроцессор позволил собрать настольный компьютер.

В 1976 году вышел Apple I. В 1981 году появился IBM PC. Он стал образцом для массовых персональных машин. Быстродействие дошло до сотен миллионов операций в секунду. Цены резко упали. Компьютер стал доступен для дома и офиса.

Появился графический интерфейс. Появились локальные сети. Появились текстовые редакторы и электронные таблицы. Техника стала массовой. Слово «пользователь» вошло в обычную речь.

Пятое поколение: сверхбольшие схемы и искусственный интеллект

Пятое поколение начинают с 1980-х годов. Оно длится до наших дней. Его связывают со сверхбольшими интегральными схемами и с искусственным интеллектом. На одном чипе теперь помещаются миллиарды транзисторов.

Это дало высокие частоты. Появилась многоядерность. Стали обычными облачные вычисления и ускорители для нейросетей. Машины уже не только считают. Они распознают образы. Они понимают речь. Они играют в шахматы. Они управляют автомобилями.

Историки информатики под редакцией А. Н. Тихонова пишут, что это поколение ещё не закончилось. Оно развивается в сторону квантовых вычислений и нейроморфных систем. Компьютеры теперь везде. Это смартфоны и суперкомпьютеры. Это медицина и развлечения.

Коротко все пять этапов можно свести в таблицу.

Заключение

Деление компьютеров на поколения по элементной базе удобно. Оно показывает главное. Каждая смена деталей давала резкий скачок. Машины становились меньше. Работали быстрее. Стоили дешевле. Применять их можно было всё шире.

Сначала компьютер был штучным научным прибором. Сегодня он часть жизни миллиардов людей. Понимать эту историю полезно. Она объясняет, откуда взялись современные устройства. Она же показывает, куда идёт техника дальше. Учёные ждут новых материалов и новых архитектур. Это квантовые, оптические и нейроморфные системы.

Деление по элементной базе не единственное. Но оно остаётся удобным и привычным. В. П. Леонтьев и авторы «Новой истории информатики» тоже его используют. Главное здесь — видеть общий ход событий. Техника развивается рывками. Каждый рывок открывает новые возможности для людей.