Покоління і класифікація комп'ютерів.
Перше покоління (1945-1954) - комп'ютери на електронних лампах (на зразок тих, що були в старих телевізорах). Це доісторичні часи, епоха становлення обчислювальної техніки. Більшість машин першого покоління були експериментальними пристроями і будувалися з метою перевірки тих чи інших теоретичних положень. Вага та розміри цих комп'ютерних динозаврів, які нерідко вимагали для себе окремих будівель, давно стали легендою.
(У свій час слово "кібернетика" використовувалося для позначення взагалі всієї комп'ютерної науки, а особливо тих її напрямів, які в 60-і роки вважалися найперспективнішими: штучного інтелекту і робототехніки. Ось чому в науково-фантастичних творах роботів нерідко називають "кіберами" . А в 90-ті роки це слово знову спливло для позначення нових понять, пов'язаних з глобальними комп'ютерними мережами - з'явилися такі неологізми, як "кіберпростір", "кібермагазіни" і навіть "киберсекс".)
У другому поколінні комп'ютерів (1955-1964) замість електронних ламп використовувалися транзистори, а в якості пристроїв пам'яті стали застосовуватися магнітні сердечники і магнітні барабани - далекі предки сучасних жорстких дисків. Все це дозволило різко зменшити габарити і вартість комп'ютерів, які тоді вперше стали будуватися на продаж.
Але головні досягнення цієї епохи належать до області програм. На другому поколінні комп'ютерів вперше з'явилося те, що сьогодні називається операційною системою. Тоді ж були розроблені перші мови високого рівня - Фортран, Алгол, Кобол. Ці два важливих удосконалення дозволили значно спростити та прискорити написання програм для комп'ютерів; програмування, залишаючись наукою, набуває рис ремесла.
Відповідно розширювалася і сфера застосування комп'ютерів. Тепер уже не тільки вчені могли розраховувати на доступ до обчислювальної техніки; комп'ютери знайшли застосування в плануванні та управлінні, а деякі великі фірми навіть комп'ютеризували свою бухгалтерію, передбачаючи моду на двадцять років.
Нарешті, в третьому поколінні ЕОМ (1965-1974) вперше стали використовуватися інтегральні схеми - цілі пристрої та вузли з десятків і сотень транзисторів, виконані на одному кристалі напівпровідника (то, що зараз називають мікросхемами). В цей же час з'являється напівпровідникова пам'ять, яка і по всій день використовується в персональних комп'ютерах в якості оперативної.
У ці роки виробництво комп'ютерів набуває промисловий розмах. Пробилася в лідери фірма IBM першою реалізувала сімейство ЕОМ - серію повністю сумісних один з одним комп'ютерів від самих маленьких, розміром з невелику шафу (менше тоді ще не робили), до найбільш потужних і дорогих моделей. Найбільш поширеним в ті роки було сімейство System / 360 фірми IBM, на основі якого в СРСР була розроблена серія ЄС ЕОМ.
Ще на початку 60-х з'являються перші мінікомп'ютери - невеликі малопотужні комп'ютери, доступні за ціною невеликим фірмам або лабораторіям. Мінікомп'ютери представляли собою перший крок на шляху до персональних комп'ютерів, пробні зразки яких були випущені тільки в середині 70-х років. Відоме сімейство мінікомп'ютерів PDP фірми Digital Equipment послужило прототипом для радянської серії машин СМ.
Тим часом кількість елементів і з'єднань між ними, що вміщується в одній мікросхемі, постійно зростала, і в 70-і роки інтегральні схеми містили вже тисячі транзисторів. Це дозволило об'єднати в єдиній маленької детальці більшість компонентів комп'ютера - що і зробила в 1971 р фірма Intel. випустивши перший мікропроцесор, який призначався для щойно з'явилися настільних калькуляторів. Цьому винаходу судилося провести в наступному десятилітті справжню революцію - адже мікропроцесор є серцем і душею нашого з вами персонального комп'ютера.
Але і це ще не все - воістину, рубіж 60-х і 70-х років був доленосним часом. У 1969 р зародилася перша глобальна комп'ютерна мережа - зародок того, що ми зараз називаємо Інтернетом. І в тому ж таки 1969 р одночасно з'явилися операційна система Unix і мова програмування С ( "Сі"), що зробили величезний вплив на програмний світ і досі зберігають своє передове становище.
На жаль, далі струнка картина зміни поколінь порушується. Зазвичай вважається, що період з 1975 по 1985 рр. належить комп'ютерів четвертого покоління. Однак є й інша думка - багато хто вважає, що досягнення цього періоду не настільки великі, щоб вважати його рівноправним поколінням. Прихильники такої точки зору називають це десятиліття належить "третього-з половиною" покоління комп'ютерів, і тільки з 1985 р на їхню думку, слід відраховувати роки життя власне четвертого покоління, є здоровим і по сей день.
Так чи інакше, очевидно, що починаючи з середини 70-х все менше стає принципових новацій в комп'ютерній науці. Прогрес йде в основному по шляху розвитку того, що вже винайдено і придумано, - перш за все за рахунок підвищення потужності і мініатюризації елементної бази і самих комп'ютерів.
І, звичайно ж, найголовніше - що з початку 80-х, завдяки появі персональних комп'ютерів, обчислювальна техніка стає по-справжньому масовою і загальнодоступною. Складається парадоксальна ситуація: незважаючи на те, що персональні та мінікомп'ютери як і раніше в усіх відношеннях відстають від великих машин, левова частка нововведень останнього десятиліття - графічний користувальницький інтерфейс, нові периферійні пристрої, глобальні мережі - зобов'язані своєю появою і розвитком саме цієї "несерйозною" техніці. Великі комп'ютери і суперкомп'ютери, звичайно ж, зовсім не вимерли і продовжують розвиватися. Але тепер вони вже не домінують на комп'ютерній арені, як було раніше.
П'яте Покоління і Суперкомп'ютери
Перехід до комп'ютерів п'ятого покоління передбачав перехід до нових архітектур, орієнтованим на створення штучного інтелекту.
Вважалося, що архітектура комп'ютерів п'ятого покоління буде містити два основні блоки. Один з них - власне комп'ютер, в якому зв'язок з користувачем здійснює блок, званий "інтелектуальним інтерфейсом". Завдання інтерфейсу - зрозуміти текст, написаний на природній мові або мова, і викладене таким чином умову задачі перевести в працюючу програму.
Основні вимоги до комп'ютерів 5-го покоління: Створення розвинутого людино-машинного інтерфейсу (розпізнавання мови, образів); Розвиток логічного програмування для створення баз знань і систем штучного інтелекту; Створення нових технологій у виробництві обчислювальної техніки; Створення нових архітектур і обчислювальних комплексів.
Нові технічні можливості обчислювальної техніки повинні були розширити коло вирішуваних завдань і дозволити перейти до завдань створення штучного інтелекту. В якості однієї з необхідних для створення штучного інтелекту складових є бази знань (бази даних) з різних напрямків науки і техніки. Для створення і використання баз даних потрібна висока швидкодія обчислювальної системи і великий обсяг пам'яті. Універсальні комп'ютери здатні виробляти високошвидкісні обчислення, але не придатні для виконання з високою швидкодією порівняння і сортування великих обсягів записів, що зберігаються зазвичай на магнітних дисках. Для створення програм, що забезпечують заповнення, оновлення баз даних та роботу з ними, були створені спеціальні об'єктно орієнтовані і логічні мови програмування, що забезпечують найбільші можливості в порівнянні зі звичайними процедурними мовами. Структура цих мов вимагає переходу від традиційної фон-неймановской архітектури комп'ютера до архитектурам, що враховує вимоги завдань створення штучного інтелекту.
До класу суперкомп'ютерів відносять комп'ютери, які мають максимальну на час їх випуску продуктивність, або так звані Компьтери 5-го покоління.
Перші суперкомп'ютери з'явилися вже серед комп'ютерів другого покоління (1955 - 1964, див. Комп'ютери другого покоління), вони були призначені для вирішення складних завдань, які вимагали високої швидкості обчислень. Це LARC фірми UNIVAC, Stretch фірми IBM і "CDC-6600" (сімейство CYBER) фірми Control Data Corporation. в них були застосовані методи паралельної обробки (збільшують число операцій, виконуваних в одиницю часу), конвейеризация команд (коли під час виконання однієї команди друга зчитується з пам'яті і готується до виконання) і паралельна обробка за допомогою процесора складної структури, що складається з матриці процесорів обробки даних і спеціального керуючого процесора, який розподіляє завдання і керує потоком даних в системі. Комп'ютери, що виконують паралельно кілька програм за допомогою декількох мікропроцесорів, отримали назву мультипроцесорних систем.
Відмінною особливістю суперкомп'ютерів є векторні процесори, оснащені апаратурою для паралельного виконання операцій з багатовимірними цифровими об'єктами - векторами і матрицями. У них вбудовані векторні регістри і паралельний конвеєрний механізм обробки. Якщо на звичайному процесорі програміст виконує операції над кожним компонентом вектора по черзі, то на векторному - видає відразу вектор команди
Комп'ютер Cray-1, робота над яким була закінчена в 1976 році відноситься до класу перших сверхвисокопроізводітельних векторних комп'ютерів. До цього класу належать також машини Ілліак- IV. STAR-100, ASC. Продуктивність Cray-1 становила 166 Мфлоп / сек. Комп'ютер був зібраний на інтегральних схемах. Виконував 128 інструкцій. До складу структури комп'ютера Cray-1 входили:
1. Основна пам'ять, об'ємом до 1048576 слів, розділена на 16 незалежних блоків, ємністю 64К слів кожен;
Дванадцять функціональних пристроїв машини Cray-1, які відіграють роль арифметико-логічних перетворювачів, не мають безпосереднього зв'язку з основною пам'яттю. Так само як і в машинах сімейства CDC-6000, вони мають доступ тільки до швидких операційним регістрів, з яких вибираються операнди і в які записуються результати виконання операцій;
4. Пристрій, що виконує функції управління паралельною роботою модулів, блоків і пристроїв центрального процесора;
5. 24 каналу введення-виведення, організовані в 6 груп з максимальною пропускною здатністю 500000 слів в секунду (2 млн. Байт в сек.);
До середини 80-х років в списку найбільших виробників суперкомп'ютерів у світі були фірми Sperry Univac і Burroughs. Перша відома, зокрема, своїми мейнфреймами UNIVAC-1108 і UNIVAC-1110, які широко використовувалися в університетах і державних організаціях.
Після злиття Sperry Univac і Burroughs об'єднана фірма UNISYS продовжувала підтримувати обидві лінії мейнфреймів зі збереженням сумісності знизу вгору в кожній. Це є яскравим свідченням незаперечного правила, який підтримував розвиток мейнфреймів - збереження працездатності раніше розробленого програмного забезпечення.
У світі суперкомп'ютерів відома і компанія Intel. Багатопроцесорні комп'ютери Paragon фірми Intel в сімействі багатопроцесорних структур з розподіленою пам'яттю стали такою ж класикою, як комп'ютери фірми Cray Research в області векторно-конвеєрних суперкомп'ютерів.
CISC - CompleteInstruction Set Computer - процесори (комп'ютери) з повним набором інструкцій. Такі процесори почали виготовлятися в 1971 році компанією Intel. Компанія швидко росла і розширювалася і її продукція стала користуватися великим попитом на світовому ринку. У 1978 році компанія випустила модель i8086, що поклало початок прозводства сімейства x86. Всі моделі цього сімейства можна віднести до С ISC процесорам так як 486 процесор мав комбінована архітектуру - CISC-процесор і RISC-ядро. 486 модель стала останньою в x86 сімействі, а на зміну йому прийшло нове - сімейство Pentium`ов. Крім компанії Intel існували і інші компанії-гіганти, що виробляють CISC-процесори, такі як AMD, Cyrix. IDT. Для зручності роботи на даних процесорах використовують такі операційні сістемаа. як Windows і Linux.
CISC процесори: "Pentium MMX" Celeron "Pentium II" Pentium III "Pentium IV" AMD-K6®-2 "AMD-K6®-III" AMD Athlon ™ "Cyrix 6x86MX ™" Cyrix MediaGX ™ "Cyrix M II ™" IDT WinChip 2 ™ "IDT WinChip C6 ™
RISC - Reduced (Restricted) Instruction Set Computer - процесори з скороченою системою команд. Такі процесори зазвичай мають набір однорідних регістрів універсального призначення, і їх система команд відрізняється відносною простотою. Такі процесори знаходять застосування на UNIX серверах. У світі виробляють безліч різновидів RISC процесорів. Наприклад компанія Motorola виробляє як 16-ти розрядні, так і 24-х розрядні процесори, а компанія Analog Devices виробляє 16-ти і 32-х розрядні процесори. Крім цих компаній існує компанія Texas Instruments. і Sun.
RISC процесори: "Процесори компанії Analog Devices" Процесори компанії Motorola "Сигнальні процесори компанії Texas Instruments