|
Історія розвитку ЕОМ
Лічильно-вирішальні засоби до появи ЕОМ
Історія обчислень йде глибоким корінням в далечінь століть так само, як і розвиток людства. Накопичення запасів, поділ видобутку, обмін - все подібні дії пов'язані з рахунком. Для підрахунку люди використовували власні пальці, камінчики, палички і вузлики. Потреба знаходити власні шляхи розв'язання все більш і більш складних і складних завдань і, як наслідок, все більш складних і тривалих обчислень, поставила людину перед необхідністю знаходити способи, винаходити пристосування, які могли б йому в цьому допомогти. Історично склалося так, що в різних країнах виникли власні грошові одиниці, міри ваги, довжини, обсягів і відстаней. Для перекладу з однієї системи вимірювання в іншу були потрібні обчислення, які найчастіше могли проводити спеціально навчені люди, яких іноді запрошували з інших країн. Це природно призвело до створення винаходів, які допомагають рахунком.
Одним з перших пристроїв (V-VI ст. До н. Е.), Що полегшують обчислення, можна вважати спеціальну дошку для обчислень, названу «абак». Обчислення на ній проводилися переміщенням камінчиків або кісток в поглиблення дощок з бронзи, каменя або слонової кістки. Згодом ці дошки стали розкреслюють на кілька смуг і колонок. У Греції абак існував вже в V столітті до н. е., у японців він називався «серобян», у китайців - «суанпан».
У Древній Русі за рахунку застосовувалося пристрій, схожий на абак, зване «російський шот». У XVII столітті цей прилад уже знайшов вид звичних російських рахунок.
На початку XVII століття, коли математика стала грати ключову роль в науці, все гостріше відчувалася необхідність у винаході лічильної машини. І в середині століття молодий французький математик і фізик Блез Паскаль створив «підсумовує» машину, названої паскалина, яка крім складання виконувала і віднімання.
У 1670-1680 рр. німецький математик Готфрід Лейбніц конструював лічильну машину, яка виконувала всі арифметичні дії. Протягом наступних двохсот років було винайдено і побудовано ще кілька подібних рахункових пристроїв, які, однак, через своїх недоліків, в тому числі з-за повільності в роботі, не набули широкого поширення.
Лише в 1878 році російський вчений П. Чебишев запропонував лічильну машину, що виконувала додавання і віднімання багатозначних чисел. Найбільшу популярність отримав тоді арифмометр, сконструйований петербурзьким інженером Однером в 1874 році Конструкція приладу виявилася вельми вдалою, так як дозволяла досить швидко виконувати всі чотири арифметичні дії.
У 30-і роки XX століття в нашій країні був розроблений більш досконалий арифмометр - «Фелікс». Ці рахункові пристрої використовувалися кілька десятиліть, ставши основним технічним засобом полегшення людської праці.
Створення перших комп'ютерів
У 1812 році англійський математик і економіст Чарльз Беббідж почав роботу над створенням, так званої «разностной» машини, яка, за його задумам, повинна була не просто виконувати арифметичний дії, а проводити обчислення за програмою, яка задає певну функцію. В якості основного елемента своєї машини Беббідж взяв зубчасте колесо для запам'ятовування одного розряду числа (всього таких коліс було 18). До 1822 році вчений побудував невелику діючу модель і розрахував на ній таблицю квадратів.
У 1834 році Беббідж приступив до створення «аналітичної» машини. Його проект містив понад 2000 креслень різних вузлів. Машина Беббіджа передбачалася як чисто механічний пристрій з паровим приводом. Вона складалася з сховища для чисел ( «склад»), пристрої для виробництва арифметичних дій над числами (Беббідж назвав його «фабрикою») і пристрої, керуючого операціями машини в потрібній послідовності, включаючи перенесення чисел з одного місця в інше; були передбачені кошти для введення і виведення чисел. Беббідж працював над створенням своєї машини до кінця свого життя (він помер в 1871 році), встигнувши зробити лише деякі вузли своєї машини, яка виявилася занадто складною для того рівня розвитку техніки.
У 1842 році в Женеві була опублікована невелика рукопис італійського військового інженера Л.Ф. Менабреа «Нарис про аналітичну машині, винайденої Чарльзом Беббідж», перекладена надалі ученицею і помічницею Беббіджа дочкою Дж. Г. Байрона - леді Адою Лавлейс. За сприяння Беббіджа Ада Лавлейс становила перші програми для вирішення систем двох лінійних рівнянь і для обчислення чисел Бернуллі. Леді Лавлейс стала першою в світі жінкою-програмістом.
Після Беббіджа значний внесок в розвиток техніки автоматизації рахунку вніс американський винахідник Г. Холлерит, який в 1890 році вперше побудував ручної перфоратор для нанесення цифрових даних на перфокарти і ввів механічну сортування для розкладки цих перфокарт в залежності від місця пробиваючи. Їм була побудована машина - табулятор, яка промацували отвори на перфокартах, сприймала їх як відповідні числа і підраховувала їх. Табулятори Холлерита були використані при перепису населення в США, Австрії, Канаді, Норвегії та в ін. Країнах. Вони ж використовувалися при першій Всеросійської перепису населення в 1897 році, причому Холлерит приїжджав до Росії для організації цієї роботи. У 1896 році Холлерит заснував всесвітньо відому фірму Computer Tabulating Recording, що спеціалізується на випуску лічильно-перфораційних машин і перфокарт. Надалі фірма була перетворена в фірму International Business Machines (IBM), що стала зараз передовим розробником комп'ютерів.
Новий інструмент - ЕОМ - служить людині поки лише трохи більше півстоліття. ЕОМ - одне з найбільших винаходів середини XX століття, що змінили людське життя в багатьох її проявах. Обчислювальна техніка перетворилася в один з важелів забезпечують розвиток і досягнення науково-технічного прогресу. Першим творцем автоматичної обчислювальної машини вважається німецький вчений К. Цузе. Роботи їм розпочаті в 1933 році, а в 1936 році він побудував модель механічної обчислювальної машини, в якій використовувалася двійкова система числення, форма представлення чисел з «плаваючою» коми, триадресну система програмування і перфокарти. В якості елементної бази Цузе вибрав реле, які на той час давно застосовувалися в різних областях техніки. У 1938 році Цузе виготовив модель машини Z1 на 16 слів; в наступному році модель Z2, а ще через два роки він побудував першу в світі діючу обчислювальну машину з програмним управлінням (модель Z3), яка демонструвалася в Німецькому науково-дослідному центрі авіації. Це був релейний двійковий комп'ютер, який має пам'ять на 64 22-розрядних числа з плаваючою комою: 7 розрядів для порядку і 15 розрядів для мантиси. На жаль, всі ці зразки машин були знищені під час бомбардувань під час Другої світової війни. Після війни Цузе виготовив моделі Z4 і Z5. К. Цузе в 1945 році створив мову Plankalkul (від німецького «обчислення планів»), який відноситься до ранніх форм алгоритмічних мов. Ця мова була більшою мірою машинно-орієнтованим, але по певних розділів перевершував АЛГОЛ.
Незалежно від Цузе побудовою релейних автоматичних обчислювальних машин займалися в США Д. Штібітц і Г. Айкен.
Д. Штібітц, тоді працював у фірмі Bell, зібрав на телефонних реле перші підсумовують схеми. У 1940 році разом з С. Вільямсом Штібітц побудував «обчислювач комплексних чисел», або релейний інтерпретатор, який надалі став відомий як спеціалізований релейний комп'ютер «Bell-модель 1». В цьому ж році машина демонструвалася на засіданні Американського математичного товариства, де були проведені її перший промислові випробування. У наступні роки були створені ще чотири моделі цієї машини. Остання з них розроблена Штібітцем в 1946 році (модель V) - це був комп'ютер загального призначення, що містить 9000 реле і займає площу майже 90 м 2, вага пристрою становила становив 10 т.
Іншу ідею релейного комп'ютера висунув в 1937 році аспірант Гарвардського університету Г. Айкен. Його ідеєю зацікавилася фірма IBM. На допомогу Айкен підключили бригаду інженерів на чолі з К. Лейком. Робота з проектування та побудови машини, названої «Марк-1», почалася в 1939 році і тривала 5 років. Машина складалася з стандартних деталей, що випускаються IBM в той час. Електронні лампи при створенні обчислювальної машини були вперше застосовані американським професором фізики і математики Д. Атанасовим. Атанасов працював над проблемою автоматизації рішення великих систем лінійних рівнянь. У грудні 1939 році Атанасов остаточно сформулював і здійснив на практиці свої основні ідеї, створивши разом з К. Беррі працює настільну модель машини. Після цього він приступив до створення машини, здатної вирішити систему з 29 невідомими.
Пам'ять машини була енергоємна - використовувалося 1632 паперових конденсатора. Всього використовувалося 300 електронних ламп. Навесні 1942 р коли монтаж машини був майже завершений, США вже знаходилося в стані війни з Німеччиною, і, на жаль, проект був згорнутий.
У 1942 році професор електротехнічної школи Мура Пенсільванського університету Д. Маучли представив проект «Використання швидкодіючих електронних пристроїв для обчислень», що поклав початок створенню першої електронної обчислювальної машини ENIAC. Близько року проект пролежав без руху, поки їм не зацікавилася Балістична дослідницька лабораторія армії США. У 1943 році під керівництвом Д. Маучли і Д. Еккерта були розпочаті роботи зі створення ENIAC, демонстрація відбулася 15 лютого 1946 року. Нова машина мала «вражаючі» параметри: 18000 електронних ламп, площа 90 × 15 м 2, важила 30 т і споживала 150 кВт. ENIAC працювала з тактовою частотою 100 кГц і виконувала складання за 0,2 мс, а множення - за 2,8 мс, що було на три порядки швидше, ніж це могли робити релейні машини. За своєю структурою ЕОМ ENIAC нагадувала механічні обчислювальні машини.
Довгий час вважалося, що ENIAC єдиний електронний комп'ютер, але в 1975 році Великобританія повідомила про те, що вже з грудня 1945 року в державному інституті Блетчлі-Парк працював перший програмований ЕОМ «Колос», але для правильної оцінки комп'ютера Англія не надала багато даних.
З точки зору архітектури ЕОМ з зберiгається в пам'ятi революційними були ідеї американського математика, члена Національної АН США і американської академії мистецтв і наук Джона фон Неймана (1903-1957). Ці ідеї були викладені в статті «Попередній розгляд логічної конструкції електронного обчислювального пристрою», написана вшити з А. Берксом і Г. Голдстайном і опублікована в 1946 році.
Ось як уявляв фон Нейман свою ЕОМ:
- Машина повинна складатися з основних органів: орган арифметики, пам'яті, управління і зв'язку з оператором, щоб машина не залежала від оператора.
- Вона повинна запам'ятовувати не тільки цифрову інформацію, а й команди, що керують програмою, яка повинна проводити операції над числами.
- ЕОМ повинна розрізняти числовий код команди від числового коду числа.
- У машини повинен бути керуючий орган для виконання команд, що зберігаються в пам'яті.
- У ній також має бути арифметичний орган для виконання арифметичних дій.
- І, нарешті, в її склад повинен входити орган введення-виведення.
У 1945 р Англія приступила до створення першої машини з неймовскім типом пам'яті. Робота була очолена Т. Кілбрном з Манчестерського університету і Ф. Вільямса з Кембріджського. Вже 21 червня 1948 року Т. Кілбрн і Ф. Вільямс прорахували першу програму на ЕОМ «Марк-1» (однакову назву з машиною Айкена).
Інша група на чолі з М.Уилксом 6 травня 1949 року виробила перші розрахунки машині того ж типу - EDSAC.
Незабаром були побудовані ще машини EDVAC (1950 г.), BINAC і SEAC.
В листопаді місяці того ж року в Київській лабораторії моделювання та обчислювальної техніки Інституту електротехніки АН УРСР під керівництвом академіка С. А. Лебедєва була створена перша радянська ЕОМ - МЕСМ. МЕСМ була принципово новою машиною, так як професор Лебедєв застосував принцип паралельної обробки слів.
лампові ЕОМ
Розробка першої серії електронної машини UNIAC (Universal Automatic Computer) почата приблизно в 1947 році. Д. П. Еккертом і Д. Маучли, що заснували фірму Eckert-Mauchly. Перший зразок UNIAC-1 був побудований для Бюро перепису США в 1951 р UNIAC був створений на базі ЕОМ ENIAC і EDVIAC. Працювала з тактовою частотою 2,25 МГц і містила близько 5000 електронних ламп. Ємність пам'яті - 1000 12-розрядних десяткових чисел.
Наступним кроком було збільшення швидкодія пам'яті, для чого вчені стали досліджувати властивості феритових кілець. Вперше пам'ять на магнітних сердечниках була застосована в машині «Whirlwind-1». Вона представляла собою два куба з 32 × 32 × 17 сердечниками, що забезпечують зберігання 2048 слів для 16-розрядних двійкових чисел.
У розробку електронних комп'ютерів включилася і фірма IBM, яка в 1952 році випустила перший промисловий комп'ютер IBM-701. Машина містить 4000 електронних ламп і 12 000 германієвих діодів. У 1956 році IBM випустила новий серійний комп'ютер - IBM-704, який відрізнявся високою швидкістю роботи.
Після ЕОМ IBM-704 була випущена машина IBM-709, в архітектурному плані наблизилася до машин другого і третього покоління.
У 1956 році IBM розробила плаваючі магнітні головки на повітряній подушці, винахід яких дозволило створити новий тип пам'яті - дискові запам'ятовуючі пристрої (ЗУ). Вперше ЗУ на дисках з'явилися в машині IBM-305 і RAMAC-650, яка мала пакет з 50 металевих дисків з магнітним покриттям, що обертаються зі швидкістю 1 200 об / хв. На поверхні диска розміщувалося 100 доріжок для запису даних 10 000 знаків кожна.
Слідом за першим серійним комп'ютером UNIAC-1 фірма REMINGTON-RAND в 1952 році випустила ЕОМ UNIAC-1103, яка працювала в 50 разів швидше.
У жовтні 1952 року гурт співробітників фірми REMINGTON-RAND запропонувала алгебраїчну форму запису алгоритмів; на основі цього офіцер військово-морських сил США і керівник групи програмістів, капітан Грейс Хопперт розробила першу програму-компілятор A-0.
Фірма IBM також зробила перші кроки в області автоматизації програмування, створивши в 1953 році для машини IBM-701 «Систему швидкого кодування». У 1957 році група Д. Бекуса завершила роботу над який став згодом популярним мовою програмування високого рівня фортрані. Він сприяв розширенню сфери діяльності комп'ютерів.
У 1951 році фірма Ferranti стала випускати машину «Марк-1». А через 5 років випустила ЕОМ «Pegasus», що використовує концепцію регістрів загального призначення.
В СРСР в 1948 році проблеми розвитку обчислювальної техніки стають загальнодержавною задачею.
У 1950 році в Інституті точної механіки та обчислювальної техніки (ІТМ і ВТ АН СРСР) організований відділ цифрових ЕОМ для розробки і створення великий ЕОМ. Цю роботу очолив С. А. Лебедєв (1902-1974). У 1951 році тут була спроектована машина БЕСМ, а в 1952 році почалася її експлуатація.
У проекті спочатку пропонувалося використовувати трубки Вільямса, але до 1955 р як елемент пам'яті використовували ртутні лінії. БЕСМ могла здійснювати 8 000 оп / с. Серійно вона стала випускатися з 1956 року під назвою БЕСМ-2.
транзисторні ЕОМ
В середині 50-их рр. XX століття, коли лампові комп'ютери досягли «насичення», ряд фірм оголосив про роботи зі створення транзисторних ЕОМ. Спочатку це викликало скептицизм через те, що виробництво напівпровідників буде складним і дорогим. Однак цього не сталося - постійно вдосконалювалися методи виробництва транзисторів. У 1955 році в США було оголошено про створення цифрового комп'ютера TRADIC, побудованого на 800 транзисторах і 11 000 германієвих діодах. В цьому ж році фірма оголосила про створення повністю транзисторної ЕОМ. Перша така машина «Philco-2000» була зроблена в листопаді 1958 року народження, вона містила 56 тис. Транзисторів, 1 200 діодів, але все ж в її складі було 450 електронних ламп. «Philco-2000» виконувала складання за 1,7 мкс, множення - за 40,3 мкс.
В Англії транзисторная ЕОМ «Elliot-803» була випущена в 1958 році, в ФРН - «Simens-2002» і в Японії H-1 - в 1958 році, у Франції та Італії - в 1960 році. В СРСР група розробників на чолі з Е. Л. Брусиловським в 1960 році в НДІ математичних машин в Єревані завершила розробку напівпровідникової ЕОМ «Раздан-2», її серійний випуск розпочато в 1961 році. В цей же час з'явилися комп'ютери і не на напівпровідниках. Так, в Японії була випущена ЕОМ «Senac-1» на параметронах, в СРСР - «Сетунь», а у Франції - CAB-500 на магнітних елементах. «Сетунь», розроблена в МГУ під керівництвом Н. П. Брусенцова, стала єдиною серійної ЕОМ, яка працювала в трійчастий системі числення.
Значною подією в конструюванні машин другого покоління стали ЕОМ «Atlas» (випущена в Англії в 1961 році), в якій були застосовані концепції віртуальної (уявної) пам'яті, «Stretch» і CDC-6600 (США) і БЕСМ-6 (СРСР).
У 1960 році фірма IBM розробила потужну обчислювальну систему «Stretch» (IBM-7030), розробники якої домоглися 100-кратного збільшення швидкодії: до її складу входило 169 тис. Дрейфовий транзисторів з тактовою частотою перемикання в 100 МГц.
Великий внесок у розвиток комп'ютерів другого покоління внесла фірма Control Data, яка розробила в 1960 році ЕОМ CDC-6600 (перший зразок був встановлений в Лос-Анжелесі в 1964 р).
В архітектурі CDC-6600 було використано нове рішення - многопроцессорная обробка: численні арифметико-логічні пристрої з десятьма периферійними процесорами, що забезпечувало машині продуктивність більш ніж 3 млн. Оп / с.
В СРСР після випуску першої серійної ЕОМ другого покоління «Раздан-2» було розроблено ще близько 30 моделей за такою ж технологією. Мінським заводом обчислювальної техніки ім. Серго Орджонікідзе в 1963 році була випущена перша транзисторная ЕОМ «Мінськ-2», а потім її модифікації: «Мінськ-22», «Мінськ-22М», «Мінськ-23» і в 1968 році - «Мінськ-32», які довгий час грали головну роль в автоматизації різних галузей народного господарства.
В Інституті кібернетики АН УРСР під керівництвом В. М. Глушкова в 60-і рр. ХХ століття розроблений ряд різних малих машин: «Промінь» (1962 р), «Мир», «Мир-1» (1965 р) і «Мир-2» (1969 р) - згодом застосовуються в вузах і науково дослідних організаціях.
У 1964 році в Єревані також були створені малі ЕОМ серії «Наірі», що відрізняються від ЕОМ «Мир» деякими структурними особливостями.
У тому ж році в Пензі була розроблена і запущена у виробництво серія машин «Урал» (головний конструктор Б. І. Рилєєв), пізніше в 1965 і 1967 рр. з'явилися модифікації - «Урал-11» і «Урал-16». ЕОМ серії «Урал» мали уніфіковану систему зв'язку з периферійними пристроями.
Машина БЕСМ-6 складалася з 60 тис. Транзисторів і 200 тис. Напівпровідникових діодів, мала високу надійність і високу швидкодію - 1 млн. Оп / с.
При появі ЕОМ другого покоління розробники зайнялися розробкою і створення мов програмування, що забезпечують зручний набір програм.
Одним з перших мов програмування був АЛГОЛ (створений групою вчених американською Асоціацією з обчислювальної техніки).
У грудні 1961 року спеціальний комітет фірми IBM, вивчивши технічну політику фірми в області розробки обчислювальної техніки, представив план-звіт створення ЕОМ на мікроелектронної основі. На чолі реалізації плану встали два провідних розробника фірми - Д. Амдал і Г. Блау. Працюючи з проблемою виробництва логічних схем, вони запропонували при створенні сімейства використовувати гібридні інтегральні схеми, для чого при фірмі в 1963 році було відкрито підприємство з їх випуску. На початку квітня 1964 року фірма IBM оголосила про створення шести моделей свого сімейства IBM-360 ( «System-360»), поява якого ознаменувало поява комп'ютерів третього покоління.
За 6 років існування сімейства фірма IBM пустила більше 33 тис. Машин. Витрати на науково-дослідні роботи склали приблизно півмільярда доларів (за мірками того часу - сума була просто величезною).
При створенні сімейства «System-360» розробники зустрілися з труднощами при створенні операційної системи, яка повинна була відповідати за ефективне розміщення і використання ресурсів ЕОМ. Перша з них, універсальна операційна система називалася DOS, призначена для малих і середніх ЕОМ, пізніше була випущена операційна система OS / 360 - для великих. До кінця 60-х рр. фірма IBM в цілому випустила більш 20 моделей сімейства IBM-360. У моделі 85 вперше в світі був застосована кеш-пам'ять (від фр. Cache - тайник), а модель 195 стала першою ЕОМ на монолітних схемах.
В кінці 1970 року фірма IBM стала випускати нове сімейство обчислювальних машин - IBM-370, якою зберегло свою сумісність з IBM-360, але і мало ряд змін: вони були зручні для комплектування багатомашинних і багатопроцесорних обчислювальних систем, що працюють на загальному полі оперативної пам'яті.
Майже одночасно з IBM комп'ютери третього покоління стали випускати і інші фірми. У 1966-1967 рр. їх випускали фірми Англії, ФРН і Японії. В Англії фірмою ICL був заснований випуск сімейства машин «System-4» (продуктивність від 15 до 300 тис. Оп / с). У ФРН були випущені машини серії 4004 фірми Siemens (машини цього сімейства повністю копіювали ЕОМ сімейства «Spectra-70»), а в Японії - машини серії «Hytac-8000», розроблені фірмою Hitachi (це сімейство було модифікацією сімейства «Spectra-70» ). Інша японська фірма Fujitsu в 1968 році оголосила про створення серії ЕОМ «FACOM-230».
У Голландії фірма Philips Gloeilampenfabriken, утворена в 1968 році для випуску комп'ютерів, стала випускати комп'ютери серії P1000, порівнянної з IBM-360. У грудні 1969 року низка країн (НРБ, УНР, НДР, ПНР, СРСР і ЧССР, а також в 1972 році - Куба, а в 1973 році - СРР) підписали Угоду про співпрацю в області обчислювальних технологій.
На виставці «ЕСЕВМ-73» (1973 г.) були показані перші результати цієї співпраці: шість моделей комп'ютерів третього покоління і кілька периферійних пристроїв, а також чотири ОС для них.
З 1975 року почався випуск нових модернізованих моделей ЄС-1012, ЄС-1022, ЄС-1032, ЄС-1033, мають найкраще співвідношення продуктивність / вартість, в яких використовувалися нові логічні схеми і схеми напівпровідникової пам'яті.
Незабаром з'явилися машини другої серії співпраці. Найбільш яскравим представником його була потужна модель ЕО-1065, яка представляла собою многопроцессорную системи, що складається з чотирьох процесорів і мала пам'ять 16 Мбайт. Машина була виконана на інтегральних схемах ІС-500 і мала продуктивність 4-5 млн. Оп / с.
З машинами третього покоління пов'язано ще одна значна подія - розробка і впровадження візуальних пристроїв введення-виведення алфавітно-цифрової і графічної інформації за допомогою електронно-променевих трубок - дисплеїв, використання яких дозволило досить просто реалізувати можливості варіантного аналізу.
Історія появи перших прототипів сучасних дисплеїв відноситься до післявоєнним рокам. У 1948 році Г. Фуллер, співробітник лабораторії обчислювальної техніки Гарвардського університету, описав конструкцію нумероскопа. У цьому приладі, під керівництвом ЕОМ, на екрані електронно-променевої трубки з'являлася цифрова інформація.
Дисплей принципово змінив процесу введення-виведення даних і спростив спілкування з комп'ютером.
У 70-их рр.XX століття завдяки появі мікропроцесорів стало можливим здійснювати буферизацию як даних, прийнятих з екранного терміналу, так і даних, що передаються ЕОМ. Завдяки чому регенерацію зображення на екрані вдалося реалізувати засобами самого терміналу. З'явилася можливість редагування і контролю даних перед їх передачею в ЕОМ, що зменшило кількість помилок. На екрані з'явився курсор - рухома мітка, инициализирующая місце введення або редагування символу. Екран дисплея став кольоровим. З'явилася можливість відображення на екрані складних графічних зображень - це дало можливість для створення барвистих ігор (хоча перші комп'ютерні ігри з'явилися ще в 1950-ті, але були псевдографічні) і призначених для роботи з графікою програм.
Четверте покоління
Це покоління ЕОМ пов'язано з розвитком мікропроцесорної техніки. У 1971 році компанія Intel випустила мікросхему Intel-4004 - перший мікропроцесор і родоначальник домінуючого і найвідомішого сьогодні сімейства.
Історія четвертого покоління почалося з того, що японська фірма Busicom (нині вже не існує) замовила Intel Corporation виготовити 12 мікросхем для використання їх в калькуляторах різних моделей. Малий обсяг кожної партії мікросхем збільшував вартість їх розробки. Однак розробникам вдалося створити такий пристрій - мікропроцесор, який міг використовуватися у всіх мікрокалькуляторах. Його тактова частота - близько 0,75 МГц. Процесор був четирёхразрядним, тобто дозволяв кодувати всі цифри і спеціальні символи, що було досить для калькулятора.
Однак комп'ютери працюють не тільки з цифрами, але і з текстом. Для того щоб закодувати всі цифри, букви і спеціальний символи, потрібен був би 8-розрядний процесор. Він з'явився в 1972 році і називався Intel-8008, а в 1974 році з'явився процесор Intel-8080. Він був виконаний по NMOS-технології (англ. N-cannelMetalOxideSemiconductor), його тактова частота склала 2 МГц, при цьому в самому мікропроцесорі було реалізовано поділ чисел.
Таким чином, історія розвитку електроніки підійшла до створення персональних комп'ютерів (ПК). У другій половині 70-х рр. з'явилася потреба в комп'ютерах для одного робочого місця. Перші такі ПК базувалися на 8-розрядних процесорах - Intel-8080 і процесорах фірми Zilog Corporation - Z80. ОС для них розробила компанія Digital Research CP / M (англ. ControlProgramforMicrocomputers).
Творцями першого ПК були два молодих американських техніка: Стівен Джобс, який працював у фірмі Atari, і Стів Возняк з компанії HewlettPackard. Влітку 1976 року в гаражі батьків Джобса вони спорудили перший ПК і назвали його «Apple-I» - «яблуко». Для того щоб дістати необхідні деталі Джобсу довелося продати свій автомобіль «Фольксваген».
Apple-I не мав ні клавіатури, ні корпусу. У квітні 1977 року вони сконструювали ще один ПК - Apple-II (в цей же час з'явилася і знаменита емблема фірми Apple - надкушене різнокольорове яблуко), він мав Одноплатний конструкцію і шину розширення, що дозволяє приєднувати додаткові пристрої. Клавіатура була поміщена в окремий корпус. В якості центрального процесора був узятий надійний 8-розрядний 6502. Пам'ять становила всього лише 8 Кбайт, але для її збільшення використовувалася магнітофонний стрічка, яка запускається з звичайного касетного магнітофона. Надалі до Apple-II були розроблені графічні відеоадаптери, дискова ОС для управління ОП і нижній регістр для символів, який могли розташовуватися на екрані в 80 шпальтах.
За 10 з невеликим років ПК фірми Apple (утворена в 1977 році) завоював ринок - було продано більше 2 млн. Примірників. Ціна його коливалася в районі 1000 доларів.
Своїм комерційним успіхом він зобов'язаний в значній мірі його відкритій архітектурі і модульною системою, що дозволяє розширювати системи за рахунок додавання нових пристроїв.
До 1980 року став очевидним успіх ідеї ПК. Їх ринок досяг декількох десятків тисяч в рік. Найбільша електронна корпорація США IBM, лідер у виробництві комп'ютерів, вже зробила одну стратегічну помилку, поступившись ринок міні-ЕОМ компанії Digital Equipment Corporation (DEC). Ще одним приводом для занепокоєння став успіх комп'ютерів фірми Apple Computer. І IBM вирішує швидко захопити ринок ЕОМ. Сумнівів не було, що для цього потрібно створити нову модель ПК. Для цього потрібен був новий процесор (замість застарілого 6502 або Z80) - ним став процесор Intel-8088.
У 1976 році компанія Intel почала посилено працювати над мікропроцесором Intel-8086. Розмір його регістрів був збільшений удвічі, що дало можливість збільшити в 10 разів продуктивність в порівнянні з 8080. Крім того, розмір адресної шини був збільшений до 16 біт, ніж випередив свій час - йому додатково потрібна 16-розрядна мікросхема.
У 1979 році був розроблений новий процесор - Intel-8088, що що не відрізнявся від свого попередника, але він мав 8-розрядну шину даних - це дозволяло використовувати популярні в той час 8-розрядні мікросхеми. Спочатку процесор працював частотою в 4,77 МГц, але згодом інші фірми розробили сумісні з ним 8- і 10-мегагерцові процесори. Отже 12 серпня 1981 року IBM вперше представила свій ПК, який так і називався IBM PC (англ. PersonalComputer). Він мав процесор Intel-8088, що два дисковода для гнучких дисків по 160 Кбайт і ОП 64 КБ з можливістю розширення до 512 Кбайт. У ПЗУ PC був поміщений мову програмування Бейсік. IBM розробила свій власний дисплей, який мав хорошу контрастність, символи на ньому легко читали і не втомлювали око мерехтінням. У 1983 році IBM випустила нову модель PC XT (англ. EXtendedTechnology) з жорстким диском - вінчестером - ємністю 10 Мбайт і ОП 640 Кбайт. Працював PC під управлінням MS DOS компанії Microsoft - нині найбільшого виробника програмного забезпечення.
До 1982 року неймовірна популярність нового комп'ютера призвела до створення численних аналогів. До 1984 року IBM-сумісних комп'ютери випускали більше 50 компаній, а в 1986 році обсяг продажів клонів перевищив власний обсяг продажів фірми IBM. Архітектура IBM PC завоювала весь світ: ніякий інший фірмі, будь то Apple Macintosh, NeXT, Amiga або іншим, не вдалося зайняти місце поруч з IBM.
Презентація нового PC - IBM PC AT (англ. AdvancedTechnology) - відбулася в 1984 році. AT був побудований на основі нового мікропроцесора - Intel-80286, який був представлений в 1982 році. Мікропроцесор мав 16-розрядну шину даних і 16-бітний внутрішні регістри. Перший Intel-80286 працював на частоті в 6 МГц, згодом доведеної до 20 МГц. Загалом, AT в 5 разів був продуктивніше, ніж XT.
Головною перевагою Intel-80286 була здатність працювати з додатковою пам'яттю. Він мав 24-розрядну адресну шину, що дозволяло працювати з ОП до 16 Мбайт. Intel-80286 міг працювати з віртуальною пам'яттю розміром до 1 Гб.
Тим часом в січні 1984 р складалася презентація першого комп'ютера Macintosh компанії Apple Computer. Ці комп'ютери зіграли значну роль в розвиток PC. Він мав 9-дюймовий монітор з надзвичайно високою чіткість зображення і займав мало місце на робочому столі, число сполучних кабелів в системі було мінімальним.
В якості центрального процесора був використаний мікропроцесор 68000 компанії Motorola, в наступних моделях був використаний мікропроцесор Motorola 68030, а в деяких вони використовувалися спільно з математичним співпроцесором, а також кольоровий монітор. Такі PC були дуже зручні в домашній роботі. У 1985 році компанія Intel анонсувала перший 32-розрядний процесор Intel-80386 (Intel-80386DX). Він мав усі позитивні якості своїх попередників. Вся система команд Intel-80286 повністю сумісна з набором команд 386-го. Новий процесор був повністю 32-розрядним і працював на частоті в 16 МГц (пізніше з'явилися PC з 25, 33 і 40 МГц). Зі збільшенням шини даних до 32 біт число адресних ліній було також збільшено до 32, що дозволило мікропроцесору звертатися прямо до 4 Гбайт фізичної пам'яті або до 64 Тбайт (1 Терабайт = 1024 Гбайт) віртуальної пам'яті. Для підтримки сумісності з Intel-8086 процесор працював в захищеному режимі (англ. Protectmode), також підтримувався реальний режим (англ. Realmode), основною відмінністю була можливість переходити з одного режиму роботи в іншій без перезавантаження комп'ютера. З'явився також новий режим - віртуальний (англ. Virtualmode) - дозволяв процесору працювати так само, як і необмежену кількість Intel-8086. Це давало можливість процесору виконувати відразу кілька програм. Перша персональна ЕОМ на основі Intel-80386 була виготовлена фірмою Compaq Computers. У квітні 1987 року IBM оголосила про створення сімейства PS / 2 з шиною MCA (англ. MicroChannelArchitecture). До цього комп'ютери PC AT використовували шину ISA (англ. IndustryStandardArchitecture). Вона була 32-розрядна і мала частоту 10 МГц. У 1989 році дев'ять компаній-клонмейкеров (AST, Epson, HewlettPackard, NEC, Olivetti, Tandy, Wyse і Zenith) розробили шини EISA (англ. ExtendedIndustryStandardArchitecture). Вона, як і MCA, вона мала розрядність 32, але на відміну від неї EISA була повністю сумісна з ISA.
У 1988 році компанією Intel був розроблений мікропроцесор Intel-80386SX, в загальному, нічим не відрізнявся від Intel-80386DX, проте він коштував дешевше і використовував 16-розрядну зовнішню шину даних.
п'яте покоління
У 1989 році з'являється нова розробка компанії Intel - мікропроцесор Intel-80486 (Intel-80486DX). Цей процесор ознаменував початку п'ятого покоління. Цей процесор був повністю сумісний з PC сімейства Intel-80x86, крім того, містив у собі математичний співпроцесор і 8 Кбайт кеш-пам'яті. Цей процесор був більш досконалий порівняно з мікропроцесором Intel-80386, його тактова частота полягала 33 МГц.
У 1991 році Intel представила процесор Intel-80486SX, у якого був відсутній математичний співпроцесор.
А в 1992 році - процесор Intel-80486DX2, який працював з подвоєною тактовою частотою - 66 МГц. Згодом вийшли процесори з тактовою частотою в 100 МГц.
Крім компанії Intel 486-е процесори стали випускати і інші фірми, наприклад фірми AMD (англ. AdvancedMicroDevices) і Cyrix.
Ці фірми вносили деякі удосконалення в них і продавали за ціною від 100 доларів. Незабаром для 486-их систем стала стандартом шина VL-Bus, розроблена асоціацією VESA (Video Electronics Standard Association). Пропускна здатність склала 132 Мбайт / с.
Створення комп'ютерів на основі процесорів сімейства Intel-80486 дозволило численне програмне забезпечення.
Друге місце після PC фірми IBM займає фірма Apple Computer з PC Macintosh. Комп'ютери випускалися на основі процесорів фірми Motorola. Ці комп'ютери дуже зручні при використанні будинку, в офісі і для навчання в школі. Останні моделі - LC 475, LC 575 і LC 630 - засновані на процесорах Motorola 68LC040, оснащуються дисководом CD-ROM.
Найпродуктивніші комп'ютери Macintosh серії Quadra, оснащувалися процесором 68040 з тактовою частотою до 33 МГц, співпроцесором, мали можливість розширення ОЗУ до 256 Мбайт. Quadra в основному використовувалися в поліграфічному та рекламній справі, а також у створенні мультимедіа-додатків та інших завданнях, що вимагають великих обчислювальних потужностей і обробки значних обсягів даних; вони також підходять для створення програмного забезпечення. З 1993 року випускаються комп'ютери підродини AV, які мали стандартний відеовходи і відеовиходи, що давало можливість виводити інформацію, як на екран стандартного дисплея, так і на екран звичайного телевізора.
Крім перерахованих вище моделей Apple Computer випускає портативні комп'ютери серії PowerBook. Найбільшу популярність завоювали комп'ютери сімейства Performa, які оснащувалися факс-модемом, що, було зручно для надомної роботи.
У 1993 році компанія Intel почала промисловий випуск нового процесора - Intel Pentium (Intel не став привласнювати йому номер 80586). Перші моделі працювали на тактовій частоті 60 і 66 МГц і об'єднували в собі до 3,3 млн. Транзисторів. Pentium - це перший 64-розрядний суперскалярний процесор з RISC-ядром, виготовлений по 0,8-мікронної технології BiCMOS. Його основу становить два п'ятиступінчасті конвеєра, що дозволяють виконувати дві команди за один такт. Один конвеєр виконував будь-які операції, як з цілочисельними, так і з числами з плаваючою точкою, другий виконує частину цілочисельних команд. Всі арифметичні дії - додавання, віднімання, множення і ділення - реалізовані апаратно. Поєднання цих рішень різко підвищило продуктивність процесора, прискорити обчислення за рахунок зменшення звернень до ОЗУ. Забезпечують два внутрішніх буфера кеш-пам'яті - по 8 Кбайт для команд і даних, що дозволило працювати контейнерів команд не тільки по читання, але і по запис. Наступна новинка - система передбачення розгалужень, завдяки якій при переході в області пам'яті запам'ятовується адресу переходу і при повторному зверненні перехід за цією адресою відбувається швидше.
Згодом з'явилися моделі з частотою 90 і 100 МГц.Однак незабаром виявилася помилки в пристрої поділу, і компанії Intel довелося опублікувати докладний опис цього дефекту. Після цього скандалу практично всі процесори Pentium стали тестувати, і в прайс-листах з'явився напис BUG FREE !, що буквально можна перекласти як «вільно від помилок».
|