Поколения компьютеров

До середины 80-х годов процесс эволюции вычислительной техники принято делить на поколения.

1-е поколение (1945-1954 гг.) – время становления машин с фон-неймановской архитектурой. Машины этого поколения работали на ламповой элементарной базе, из-за чего поглощали огромное количество энергии и были очень ненадежны. С их помощью решались научные задачи. Программы для этих машин можно было составлять не на машинном языке, а на языке ассемблера.

2-е поколение (1955-1964 гг.). Смену поколений определило изобретение в 1948 г. транзисторов, которые смогли заменить в компьютерах электронные лампы. Компьютеры, основанные на транзисторах, были в сотни раз меньше ламповых компьютеров такой же производительности. Единственная часть компьютера, где транзисторы не смогли заменить электронные лампы – это блоки памяти, но там вместо ламп стали использовать изобретенные к тому времени схемы памяти на магнитных сердечниках. Появились языки высокого уровня Fortran, Algol, Cobol. Для эффективного управления ресурсами машины стали использоваться операционные системы.

3-е поколение (1965-1970 гг.). Смена поколений обусловлена использованием вместо транзисторов в различных узлах ЭВМ интегральные микросхемы различной степени интеграции. В 1958 г. Джек Килби придумал, как на одной пластине полупроводника получить несколько транзисторов. В 1959 г. Роберт Нойс (будущий основатель фирмы Intel) изобрел более совершенный метод, позволивший создавать на одной пластине и транзисторы, и все необходимые соединения между ними. Полученные электронные схемы стали называться интегральными схемами, или чипами. В дальнейшем количество транзисторов, которые удавалось разместить на единицу площади интегральной схемы, увеличивалось приблизительно вдвое каждый год. В том же году был сделан еще один важный шаг на пути к персональному компьютеру – Маршиан Эдвард Хофф из фирмы Intel сконструировал интегральную схему, аналогичную по своим функциям центральному процессору большой ЭВМ. Так появился первый микропроцессор. Микросхемы позволяли разместить десятки элементов на одной пластине размером в несколько сантиметров. Это не только повысило производительность ЭВМ, но и снизило их габариты и стоимость. Появились сравнительно недорогие и малогабаритные мини-ЭВМ. Увеличение мощности сделало возможным одновременное выполнение нескольких программ на одной ЭВМ. Создаются пакеты прикладных программ. Создаются семейства ЭВМ, то есть машины становятся совместимыми снизу вверх на программно-аппаратном уровне. Примерами таких семейств была серия IBM System 360 и наш отечественный аналог – ЕС ЭВМ.

4-е поколение (1970-1984 гг.). В 70-е годы активно ведутся работы по созданию больших и сверхбольших интегральных схем (БИС и СБИС), которые позволили разместить на одном кристалле десятки тысяч элементов. Это повлекло дальнейшее снижение размеров и стоимости ЭВМ. В начале 70-х годов фирмой Intel был выпущен микропроцессор i4004, который представлял собой 4-разрядное параллельное вычислительной устройство, мог производить четыре основные арифметические операции и применялся поначалу только в карманных калькуляторах. Если до этого в мире вычислительной техники были только три направления (суперЭВМ, большие ЭВМ и мини-ЭВМ), то теперь к ним прибавилось еще одно – микропроцессорное. В общем случае под процессором понимают функциональный блок ЭВМ, предназначенный для логической и арифметической обработки информации на основе принципа микропрограммного управления. По аппаратной реализации процессоры можно разделить на микропроцессоры (полностью интегрирующие все функции процессора) и процессоры с малой и средней интеграцией. Конструктивно это выражается в том, что микропроцессоры реализуют все функции процессора на одном кристалле, а процессоры других типов реализуют их путем соединения большого количества микросхем. В 1972 г. был разработан 8-разрядный микропроцессор i8008. Этот микропроцессор имел довольно развитую систему команд и умел делить числа. Именно он был использован при создании персонального компьютера Альтаир, для которого Билл Гейтс написал один из своих первых интерпретаторов языка Basic. Именно с этого момента следует вести отсчет 5-го поколения.

5-е поколение можно назвать микропроцессорным. В 1976 г. фирма Intel закончила разработку 16-разрядного микропроцессора i8086. В 1982 г. был создан i80286, который представлял собой улучшенный вариант i8086. Первые компьютеры на базе этого микропроцессора появились в 1984 г. В 1985 году фирма Intel представила первый 32-разрядный микропроцессор i80386. Вскоре появился и i80486. C 1993 г. стали выпускаться микропроцессоры Intel Pentium. Вскоре появились и микропроцессоры Pentium Pro, Pentium II, Pentium III, Pentium IV.