Розміри 1 покоління ЕОМ. Розвиток обчислювальної техніки і покоління ЕОМ

Комп`ютеризація - явище, яке спостерігається зараз, напевно, у всіх країнах світу. Її темпи вражають. Цікаво простежити те, в яких умовах вона здійснювалася історично. Чи можна сказати, що комп`ютеризація - результат планомірного розвитку технологій випуску ЕОМ і програмного забезпечення для них? Які історичні етапи технологічного вдосконалення комп`ютерів?

Що було до комп`ютерів?

Цікаво дізнатися, якого типу пристрою історично передували ЕОМ. Так, можна відзначити, що в 17 столітті легендарний французький вчений Паскаль винайшов, як вважається, перший лічильну машину, яка діяла за механічним принципом. На початку 19 століття британський дослідник Беббідж винайшов першу аналітичну машину. Через кілька десятиліть американський інженер Холлерит створив табулятор - електричну машину, за допомогою якої можна було підраховувати статистичні дані. Згодом розробки провідних лабораторій світу в напрямку створення пристроїв, близьких до комп`ютерів у сучасному розумінні, активно тривали.

Перші комп`ютери

Один з перших у світі комп`ютерів був винайдений іншим американським дослідником, Бушем, в 1930 році. Історія ЕОМ, що представляють собою повноцінні цифрові пристрої, багатьма вченими відраховується з 1944 року, коли американський професор Айкнем сконструював комп`ютер «Марк-1». Фактично це був девайс, що відноситься до ЕОМ 1 покоління. Які його особливості можна відзначити? Насамперед, напевно, габарити конструкції. Розміри 1 покоління ЕОМ були видатними. Так, «Марк-1» мав довжину близько 15 метрів, висоту - близько 2,5 м. Продуктивність першого цифрового комп`ютера за сучасними мірками була відносно скромною, але його роль в історії світової індустрії комп`ютерної техніки важко переоцінити. У 1946 році американські військові сконструювали комп`ютер «Еніак». Розміри 1 покоління ЕОМ на прикладі даного девайса можуть здатися ще більш значними. Комп`ютер «Еніак» володів довжиною порядку 30 м і важив 30 тонн.

Нас будуть цікавити, звичайно, не тільки розміри 1 покоління ЕОМ, а й інші характеристики відповідного типу машин. Розглянемо їх, а також подальшу історію комп`ютерів докладніше.

Особливості ЕОМ 1 покоління

Функціонували ЕОМ 1 покоління на основі електронних ламп - приладу, який працює за рахунок зміни потоку частинок, що рухаються від катода до анода. Основний принцип відповідного переміщення - термоелектронна емісія. З самого початку комп`ютери стали конструюватися за принципом розподілу логічних команд на 0 і 1. Дана схема реалізується досі. Яким же чином вона функціонувала, коли в якості основного компонента ПК використовувалися лампи? Дуже просто. На вході лампи утворювалося напруга, наприклад 2 В. На виході - менше, наприклад 1 В. Перший стан лампи фіксувалося як 1, друге - як 0. Поєднання даних станів на основі сукупності з десятків тисяч ламп формувало машинний код.

Лампові комп`ютери, тобто ті, які відносяться до 1 поколінню, могли виконувати близько 20 тис. Операцій в секунду. Багато це чи не дуже? Для порівняння, показник для сучасних ПК - мільярди операцій за секунду. Але базові завдання тих років, в тому числі і у військовій сфері, характеристики ЕОМ першого покоління цілком дозволяли виконувати.

Комп`ютери розглянутого типу не характеризувалися високою надійністю. Просто тому, що лампи часто перегорали, їх потрібно було міняти. Про гігантських розмірах комп`ютерів ми вже сказали вище. Це зумовлювало дуже великі труднощі з їх транспортуванням, з оптимізацією їх розташування в будівлі. Вартість ЕОМ першого покоління була дуже високою - їх придбання могли дозволити собі тільки великі бізнеси і урядові структури з великим бюджетом. Також лампові комп`ютери характеризувалися високими експлуатаційними витратами - головним чином, в частині енергоспоживання. Робота на них вимагала залучення висококваліфікованих кадрів з подальшою виплатою їм великої зарплати. Людина, що знає хоча б пристрій ЕОМ, не кажучи про вміння програмувати комп`ютер, був затребуваним і дорогим фахівцем.

Специфіка ЕОМ першого покоління також у тому, що на даних машинах задіялися окремі мови програмування. До того ж набір машинних команд був досить простим. Як такі програми - в звичному нам розумінні - при роботі з ЕОМ відповідного типу не використовувалися. Це зумовлювалося не тільки скромною продуктивністю комп`ютерів, але також і досить низькою технологічністю запам`ятовуючих пристроїв - найчастіше це були перфокарти і магнітні стрічки, які абсолютно непорівнянні по швидкості роботи зі звичними нам дисками.

Однак до зазначених незручностей інженери почали активно адаптуватися - головним чином за допомогою розробки різних алгоритмів автоматизації роботи з машинним кодом. Незважаючи на низьку продуктивність ЕОМ першого покоління, ефективність їх експлуатації все ж поступово зростала.

ЕОМ 2 покоління

Світова комп`ютерна індустрія після зазначених винаходів продовжила активно розвиватися. Винахід «Марк-1», «ЕНІАК» та інших машин - це був тільки початок. ЕОМ 2 покоління з`явилися вже на початку 60-х років. Їх основна особливість - в них замість ламп були застосовані транзистори. У результаті продуктивність машин виросла. Крім того, ми пам`ятаємо, що розміри 1 покоління ЕОМ були значні. Машини на транзисторах, у свою чергу, суттєво зменшилися. Наскільки явним виявилася перевага задіяння в структурі комп`ютерів відповідних технологічних рішень? Досить лише сказати, що 1 транзистор був здатний замінити близько 40 ламп. Удосконалювалися також і носії інформації. Пристрій ЕОМ другого покоління могло припускати використання магнітних дисків, наближених за структурою і концепції до тих девайсам, які звичні сучасному користувачеві.

З погляду задіяння програмного забезпечення світова комп`ютерна індустрія також зробила крок вперед, завдяки можливостям відповідного типу машин. З`явилися мови, зараховують до категорії високого рівня. Програмістами були розроблені транслятори - засоби, за допомогою яких відповідні алгоритми переводилися на мову, яка використовується в машинних командах ЕОМ. Були також реалізовані принципи випереджаючого виконання деяких сценаріїв комп`ютерних програм. Стали з`являтися бібліотечні додатки, різні моніторні системи, що стали прообразами сучасних ОС.

Разом з тим, незважаючи на деякі спроби уніфікації задіяння програмних алгоритмів в різних машинах, різні ЕОМ характеризувалися обмеженою сумісністю. Об`єднати їх, умовно кажучи, в єдину мережу і вибудувати на її основі корпоративну інформаційну систему було дуже складно.

ЕОМ 3 покоління

Історія ЕОМ 3 покоління починається з машин, в конструкції яких стали застосовуватися інтегральні схеми, кожна з яких, як з`ясувалося, могла замінити близько 1000 транзисторів. Продуктивність комп`ютерів значно зросла. З`явилася можливість запускати на ЕОМ кілька програмних алгоритмів одночасно. Що таке інтегральна схема? Це кристал з кремнію, який має площу близько 10 кв. мм. За рівнем продуктивності, як було підраховано, одна ІС фактично дорівнювала комп`ютера «Еніак». У числі найвідоміших комп`ютерів 3 покоління - ЕОМ, розроблені компанією IBM - машини System 360.

ЕОМ розглянутого типу характеризувалися вищою ступенем взаємної сумісності, ніж пристрої, розглянуті нами вище, в тому числі і в аспекті програмного забезпечення. У комп`ютерах 3 покоління були реалізовані перші повноцінні операційні системи, здатні виконувати декілька завдань одночасно. Багато з апаратних функцій почали передаватися на програмний рівень.

ЕОМ 4 покоління

У 70-х роках в масове виробництво були запущені так звані великі інтегральні схеми. Яку їх особливість можна відзначити? Насамперед ту, що їх продуктивність відповідала приблизно 1000 звичайних інтегральних схем. У підсумку світова комп`ютерна індустрія отримала можливість випускати пристрої, за розмірами і продуктивності зіставні з тими, якими ми звикли користуватися сьогодні.

Завдяки підвищенню продуктивності фабричних ліній з випуску великих інтегральних схем та інших ключових компонентів ЕОМ, комп`ютери поступово ставали дешевшими. Якщо перші і другі (в 50-е і 60-і роки) покоління ЕОМ були доступні, як ми зазначили вище, головним чином, тільки великим бізнесам і держструктурам, то в 1970-е ЕОМ стали активно купувати звичайні громадяни.

Фактори комп`ютеризації

Комп`ютеризація стала масовим явищем, особливо з появою інтернету в кінці 80-х років. Її темпи були тим більш динамічними, чим нижче ставала ціна девайсів і менше - їх розмір. Так, перші ПК, за багатьма ознаками і технологічній структурі аналогічні тим, що звичні нам сьогодні, з`явилися в середині 70-х і початку 80-х років. У числі таких девайсів - IBM PC, що став прообразом найпоширенішою сьогодні комп`ютерної платформи. Вони стали найближчим конкурентом ПК, які вже активно випускалися компанією Apple. Принципова різниця між ними - у відкритості концепції IBM і закритості платформи від Apple. З погляду програмно-апаратної структури різниця між відповідними типами ПК в цілому невелика. У структурі IBM-платформи присутні такі ключові компоненти, як процесор, ОЗУ, жорсткий диск, відео- і звукова карта, материнська плата. При цьому вони можуть бути замінені на інші - як варіант, більш продуктивні.

Сучасне покоління комп`ютерів

Технологічний заділ, який був закладений інженерами в 70-і роки, виявився настільки значним, що подальший розвиток ЕОМ експерти і аналітики характеризують як проходить в рамках того ж 4 покоління. Тобто сучасні високопродуктивні ПК функціонують, в цілому, за тими ж принципами, що і пристрої 40-річної давності. В окремих аспектах, таких як, наприклад, розміри ЕОМ, сучасні комп`ютери, безумовно, бачаться істотно більш технологічними. У пристрої завбільшки з невелику зошит вміщаються обчислювальні потужності, що значно перевищують ті, що стояли, приміром, в перших ПК від Apple в 70-і роки.

Наступність концепцій

Але концептуально ПК, використовувані нами сьогодні, функціонують за схемами, вперше впровадженим в ЕОМ 4 покоління. Немає жодних чітких критеріїв, які б дозволили сказати, що, умовно кажучи, перший IBM PC і сучасний ноутбук iMac - це ЕОМ різних поколінь. Продуктивність значно різниться, але концепція, в цілому, одна і та ж.

На основі платформи, запропонованої IBM, реалізовано більшість сучасних десктопів, ноутбуків, моноблоків. За багатьма критеріями також і мобільні девайси - смартфони та планшети - цілком відповідають IBM-платформі, що з`явилася в 70-і роки. Так, в кожному з них, як і в ПК, є процесор, ОЗУ, пристрій для зберігання даних - аналог жорсткого диска.

Важко сказати навіть, що принципово виріс рівень комфорту користування комп`ютерами, якщо зіставляти перші зразки ПК 4 покоління і сучасні моделі. Базові апаратні елементи управління ЕОМ - клавіатура, миша - в принципі, за довгі роки не змінювалися. З`явилися, звичайно, всілякі тачскрін, безконтактні дисплеї та інші екзотичні рішення. Але не всі користувачі ставляться до них в достатній мірі позитивно.

Удосконалилися, звичайно, і програмні рішення - ОС (на перших комп`ютерах 4 покоління стояли зразки, керовані з командного рядка, сьогодні операційні системи включають функціональні графічні інтерфейси), прикладні види ПЗ. Перші види відповідних програм в 70-і роки були дуже простими за структурою.

Сьогодні це потужні інструменти реалізації виробничих завдань. Якщо говорити про ігри, то різниця також помітна. У 70-ті роки це були найпростіші аркади, сьогодні вони дозволяють здійснювати захоплюючі занурення у віртуальний простір. Однак створені ігри, ОС і прикладне ПЗ за тими ж алгоритмами, що і відповідні рішення в ранні роки розробки ЕОМ 4 покоління, часто на тих же мовах програмування.

Порівняння поколінь ЕОМ

Спробуємо наочно відобразити порівняльні характеристики поколінь ЕОМ. Як це можна зробити? Цілком зручний варіант - порівняльна таблиця поколінь ЕОМ. Вона може бути представлена в структурі, що відбиває ключову характеристику комп`ютера - продуктивність, а також технологічну базу, на основі якої здійснюються обчислення.

Такі порівняльні характеристики поколінь ЕОМ. Ми бачимо, наскільки стрімко розвивалася комп`ютерна техніка. ЕОМ різних поколінь - яскраві приклади появи і успішного впровадження у виробництво найбільш інноваційних і високотехнологічних інженерних концепцій - як на рівні апаратних компонентів, так і в галузі програмного забезпечення.

З одного боку, ми можемо зробити висновок про те, що комп`ютеризація - явище, яке розвивалося поступово, співвідносні з зростанням продуктивності ПК, їх здешевленням і полегшенням користування. Але є точка зору, за якою процес, про який йде мова, характеризується 2 періодами, коли він йшов дійсно галопуючими темпами, а саме після появи ЕОМ 4 покоління, а також після перетворення інтернету в глобальну мережу. Ці два фактори і стали, на думку ряду дослідників, ключовими драйверами комп`ютеризації.