Поколения компьютеров (эвм)

Поколения компьютеров, как и поколения людей, пересекаются во времени – в одно и то же время существуют компьютеры – "дедушки", "дети" и "внуки". Время жизни одного поколения компьютеров – примерно 20 лет. За время от создания компьютеров 1-го поколения до настоящего времени можно говорить о шести поколениях (по некоторым данным – о пяти). Вот эти поколения:

Таблица 1. Поколения компьютеров (ЭВМ)
Поколение(№, годы)	Элементная база	Программное обеспечение	Данные	Интерфейс	Типы компьютеров
1, 40-60 гг. 20 в.	ЭВП (электровакуумные приборы)	Двоичный код,мнемокод	Двоичные числа	Командный (коммутируемая программа)	Уникальные ЭВМ коллективного пользования
2, 50-70 гг.	Транзисторы (полупроводники), микросборки	Мнемокод, ассемблер, алгоритмические языки; операционные системы (ОС)	Двоичные, десятичные числа	Командный (хранимая программа)	Уникальные ЭВМ, мини-ЭВМ
3, 60-80 гг.	ИС (интегральные схемы), БИС (большие ИС)	ОС, алгоритмические языки, ассемблер, библиотеки программ	Числа и тексты	Командный (хранимая программа)	Серии ЭВМ, мини-ЭВМ, микро-ЭВМ
4, 70-90 гг.	МП (микропроцессор), СБИС (сверхбольшие ИС)	ОС, алгоритмические языки, ассемблер, ППП(пакеты прикладных программ), сети, утилиты	Числа, тексты, графика	WIMP (графический: W – Window I – Image M – Menu P – Pointer)	ПК (персональный компьютер), суперкомпьютер, графическая станция, сетевой компьютер
5, 80 -2000 гг.	Несколько МП("многоядерный" компьютер), СБИС, оптоэлектроника	ОС, ППП, ИТ( информационные технологии ), сети, утилиты, искусственный интеллект, мультимедиа	Любые данные, включая изображения, анимацию, звук; базы данных	WIMP	ПК разных модификаций, суперкомпьютеры, интеллектуальные терминалы
6, 90 гг. - ?	Оптоэлектроника, биомолекулы, квантовая техника	Сети, искусственный интеллект, мультимедиа, квантовые алгоритмы	Любые данные, знания; базы знаний	SILK (S – Speech I – Image L – Language K – Knowledge)	Типаж не определен

Таким образом, поколения компьютеров отличаются друг от друга элементной базой, программным обеспечением, используемыми данными, интерфейсом и типажом компьютеров. Эти признаки являются основными, но можно использовать (в дополнение к ним) и другие признаки, более тонкие (например, выполняемые функции, подключаемые периферийные устройства, потребляемая мощность и др.).

Этапы развития по

Как следует из таблицы 1, программное обеспечение начиналось с представления команд и данных в машинном коде, каким до настоящего времени является двоичный код. Это не значит, что двоичный код оптимален во всех смыслах, но он оказался наиболее простым и надежным для импульсных устройств компьютера, что совсем немаловажно. Поэтому двоичный код и используется в качестве языка, понятного компьютеру (в алфавите кода всего два символа – 0 и 1, из которых, тем не менее, комбинируются любые закодированные "машинные слова").

Но двоичный язык непонятен подавляющему большинству людей. Поэтому двоичные команды стали представлять в более "читабельном" (для человека-программиста) буквенно-цифровом виде³⁾. Так появился мнемокод.

В компьютерах 2-го поколения микрокоманды стали объединять в блоки – ассемблировать (собирать). Появился ассемблер (сборщик). Двоичный код, мнемокод, ассемблер – это машиннозависимые языки. Их достоинство – ориентируясь на систему команд и адресации конкретной машины, эти языки максимально используют возможности данной машины. Но чтобы использовать машиннозависимую программу на другой машине, надо быть уверенным, что система команд и адресации на второй машине абсолютно такая же, как и на первой машине. Если это не так, программа не сработает – ее надо адаптировать под другую машину (эмулировать).

Поэтому появились алгоритмические машиннонезависимые языки. Программы, написанные на этих языках, работали на любой машине, где можно было использовать транслятор (переводчик) с алгоритмического языка в двоичный код машины. Достоинство алгоритмического языка – в его универсальности; программисту не нужно знать досконально систему команд и адресации конкретных компьютеров – достаточно знать язык. Платой за такую универсальность (машиннонезависимость) программ стало неполное использование возможностей конкретного компьютера. Сознавая это, разработчики ПО, наряду с алгоритмическими языками и их трансляторами, оставили ассемблеры в составе ПО, исходя из потребностей тех программистов, которые писали наиболее эффективные программы для конкретных машин (кстати, для ассемблера тоже нужен транслятор). Первым алгоритмическим языком считается Fortran (Formula Translator) – 1954 г. После Фортрана были Algol-60 (1960 г.), BASIC (1964 г.) и др. В 1970 г. появились Pascal, С.

Алгоритмические языки называют также языками высокого уровня, т. к. они близки к человеческой речи (в отличие от машиннозависимых языков низкого уровня). Международный язык программирования – английский как исторически обусловленная дань уважения к англо-американским "пионерам" программирования.

Системы программирования на разных языках и трансляторы, изобретение периферийных и новых системных аппаратных средств потребовали диспетчеризации – комплексного управления аппаратурой и программным обеспечением. Так в компьютерах 2-го поколения появились первые операционные системы (ОС), предназначенные для диспетчерских функций. Появились автономные утилиты – вспомогательные (служебные) программы управления, но не в составе ОС, а отдельно от нее. В отличие от ОС, поставляемой централизованно, автономные утилиты приобретались индивидуально – по желанию пользователя, по необходимости.

Стандартные программы, часто используемые для решения сходных задач, например, в вычислительной (прикладной) математике, стали объединять в библиотеки программ, распространяемые подобно книжным изданиям, затем в пакеты прикладных программ (ППП), поставляемые централизованно вместе с приобретением компьютера (3, 4 поколения).

С распространением ПК и прочих мобильных компьютеров стало заманчивой идеей объединить их в миниатюрные цифровые системы связи, тем более что сетевые технологии уже были известны с 60-х гг. 20 в. (вначале они назывались многотерминальными и многомашинными комплексами; сеть ARPA, от которой произошел Интернет, начала эксплуатироваться в 1969 г.)

Так в компьютеры 4-го поколения были внедрены локальные, а затем и глобальные сетевые технологии, потребовавшие как аппаратного, так и программного обеспечения. Все последующие поколения компьютеров уже не мыслятся вне сетей. Можно провести аналогию с человеческим обществом: когда-то люди, если и перемещались в пространстве, то на небольшие расстояния. Но затем, с появлением транспортных средств и транспортных сетей люди стали перемещаться чуть ли не по всему земному шару, а "домоседы" – это скорее исключение, чем правило. Аналогично автономные компьютеры – чаще всего, "домоседы", хотя и существуют давно "домовые" сети.

Наконец, на современном этапе появились информационные технологии и системы искусственного интеллекта. Информационная технология – это программно-технический комплекс, предназначенный для обработки информации (в широком смысле). Можно считать, что информационная технология в своей программной части есть осовремененное название прежних ППП и библиотек программ. Границы между ними весьма условны. Например, Microsoft Office, с одной стороны, можно назвать пакетом прикладных программ, в котором, действительно, собраны разные стандартные программы – текстовые и графические редакторы, табличный процессор и СУБД, мастер презентаций и органайзер. В свою очередь, каждая из этих программ на самом деле содержит комплекс (под)программ и может считаться самостоятельным пакетом. С другой стороны, указанный комплекс программ предназначен для обработки любой информации, используемой в офисах, и поэтому вполне обоснованно может считаться офисной информационной технологией MS Office, поставляемой с компьютерами типа IBM PC ( информационная технология "MS Office – IBM РС").

Программное обеспечение, известное как "искусственный интеллект", сегодня, что называется, "на слуху", но возникло оно гораздо раньше. Многие ОС прошлого выполняли весьма интеллектуальные операции с файловой системой и хранимыми программами. Искусственный интеллект, согласно многим экспертным оценкам, составит ядро будущего ПО. История и проблемы развития искусственного интеллекта заслуживают отдельного рассмотрения (см. лекцию 4 ).

Программное обеспечение нейрокомпьютеров, биокомпьютеров и квантовых компьютеров, которые, по прогнозам, будут реализованы в обозримом будущем, пока не вышло из стадии исследований, опытных образцов и даже идей. Реально о его внедрении можно говорить лишь с появлением серийных аппаратно-программных средств. А между опытными образцами и серией – дистанция огромного размера.