Покоління ЕОМ: таблиця, характеристики та історія. Що розуміють під терміном "покоління ЕОМ"?

Появі сучасних комп`ютерів, якими ми звикли користуватися, передувала ціла еволюція у розвитку обчислювальної техніки. Згідно поширеній теорії, розвиток індустрії ЕОМ йшло протягом декількох окремих поколінь.

Сучасні експерти схильні вважати, що їх шість. П`ять з них вже відбулися, ще одне - на підході. Що саме під терміном "покоління ЕОМ" розуміють IT-фахівці? Які принципові відмінності між окремими періодами розвитку обчислювальної техніки?

Передісторія появи ЕОМ

Історія розвитку ЕОМ 5 поколінь цікава і захоплююча. Але перш ніж вивчити її, корисно буде дізнатися факти, що стосуються того, які технологічні рішення передували розробці ЕОМ.

Люди завжди прагнули до вдосконалення процедур, пов`язаних з підрахунками, обчисленнями. Істориками встановлено, що інструменти для роботи з цифрами, які мають механічну природу, були винайдені ще в Давньому Єгипті та інших державах античності. У середні віки європейські винахідники могли конструювати механізми, за допомогою яких, зокрема, могла обчислюватися періодичність місячних припливів.

Прообразом сучасних ЕОМ деякі експерти вважають винайдену на початку 19 століття машину Беббіджа, що володіла функціями програмування обчислень. В кінці 19-початку 20 століття з`явилися пристрої, в яких стала використовуватися електроніка. В основному вони задіяні в індустрії телефонного та радіозв`язку.

У 1915 році переїхав до США німецький емігрант Герман Холлерит заснував компанію IBM, яка згодом стала одним із найбільш упізнаваних брендів IT-індустрії. У числі найбільш сенсаційних винаходів Германа Холлерита стали перфокарти, протягом десятиліть виконували функцію основного носія інформації при користуванні обчислювальною технікою. До кінця 30-х років з`явилися технології, що дозволили говорити про початок комп`ютерної епохи в розвитку людської цивілізації. З`явилися перші ЕОМ, який згодом стали класифікуватися як належать до "першого покоління".

Ознаки ЕОМ

Ключовим принциповим критерієм віднесення обчислювального пристрою до категорії ЕОМ, або комп`ютера, експерти називають програмованість. Цим відповідного типу машини, зокрема, відрізняються від калькуляторів, якими б потужними останні ні були. Навіть якщо мова йде про програмування на дуже низькому рівні, коли використовуються "нулі і одиниці" - критерій в силі. Відповідно, як тільки були винайдені машини, можливо, за зовнішніми ознаками сильно схожі з калькуляторами, але які можна було програмувати - їх стали іменувати комп`ютерами.

Під терміном "покоління ЕОМ" розуміють, як правило, приналежність комп`ютера до конкретної технологічної формації. Тобто, тій базі апаратних рішень, на основі якої ЕОМ працює. При цьому, виходячи з критеріїв, пропонованих IT-експертами, ділення комп`ютерів на покоління далеко не умовне (хоча, звичайно, є і перехідні форми комп`ютерів, які складно однозначно віднести до якої-небудь конкретної категорії).

Завершивши теоретичний екскурс, ми можемо почати вивчати покоління ЕОМ. Таблиця, що нижче, допоможе нам орієнтуватися в періодизації кожного.

Далі ми розглянемо технологічні особливості комп`ютерів для кожної категорії. Нами буде визначена характеристика поколінь ЕОМ. Таблиця, що ми зараз склали, буде доповнена іншими, в яких будуть співвіднесені відповідні категорії і технологічні параметри.

Відзначимо важливий нюанс - нижченаведені міркування стосуються, головним чином, еволюції комп`ютерів, які сьогодні прийнято відносити до персональних. Є зовсім інші класи ЕОМ - військові, промислові. Є так звані "суперкомп`ютери". Їх поява і розвиток - окрема тема.

Перші ЕОМ

У 1938 році німецький інженер Конрад Цузе конструює пристрій, названий Z1, а в 42-му випускає його вдосконалену версію - Z2. У 1943 році свою обчислювальну машину винаходять англійці і називають її "Колос". Деякі експерти схильні вважати англійську та німецькі машини першими ЕОМ. У 1944-му на базі розвідданих з Німеччини обчислювальну машину створюють також і американці. Розроблена в США ЕОМ отримала назву "Марк I".

У 1946 році американські інженери роблять невелику революцію в області конструювання обчислювальної техніки, створивши ламповий комп`ютер ЕНІАК, в 1000 разів більш продуктивний, ніж "Марк I". Наступною відомою американською розробкою стала створена в 1951 році ЕОМ, названа УНІАК. Її основна особливість в тому, що вона першою з ЕОМ стала використовуватися як комерційний продукт.

До того моменту, до слова, свій комп`ютер вже встигли винайти радянські інженери, що працюють в Академії наук України. Наша розробка отримала назву МЕСМ. Її продуктивність, за оцінкою експертів, була найвищою серед ЕОМ, зібраних в Європі.

Технологічні особливості першого покоління ЕОМ

Власне, виходячи з якихось критерій визначається перше покоління розвитку ЕОМ? Таким IT-фахівці вважають, насамперед, компонентну базу у вигляді вакуумних ламп. Машини першого покоління до того ж мали поруч характерних зовнішніх ознак - величезний розмір, дуже велике енергоспоживання.

Обчислювальна їх потужність також була відносно скромна, вона становила кілька тисяч герц. Разом з тим ЕОМ першого покоління містили багато чого, що є в сучасних комп`ютерах. Зокрема, це машинний код, що дозволяє програмувати команди, а також запис даних в пам`ять (за допомогою перфокарт і електростатичних трубок).

ЕОМ першого покоління вимагали найвищої кваліфікації людини, їх використовує. Було потрібно не тільки володіння профільними навичками (виражаються в роботі з перфокартами, знанні машинного коду і т.д.), але, як правило, також і інженерні знання в галузі електроніки.

У ЕОМ першого покоління, як ми вже сказали, вже була оперативна пам`ять. Правда, її обсяг був виключно скромним, він висловлювався в сотнях, в кращому випадку - в тисячах байт. Перші модулі ОЗУ для ЕОМ насилу можна було класифікувати як електронний компонент. Вони представляли собою наповнені ртуттю ємності у вигляді трубок. Кристали пам`яті фіксувалися на певних їх ділянках, і тим самим дані зберігалися. Однак досить скоро після винаходу перших ЕОМ з`явилася більш досконала пам`ять на базі феритових сердечників.

Друге покоління ЕОМ

Яка подальша історія розвитку ЕОМ? Покоління ЕОМ стали розвиватися далі. У 60-х роках набувають поширення комп`ютери, що використовують вже не тільки вакуумні лампи, але також і напівпровідники. Значно підвищилася тактова частота мікросхем - звичайною справою вважався показник в 100 тис. Герц і вище. З`явилися перші магнітні диски як альтернатива перфокарт. У 1964 році компанія IBM випустила унікальний продукт - окремий комп`ютерний монітор з досить пристойними характеристиками - 12-дюймовою діагоналлю, роздільною здатністю 1024 на 1024 пікселів, а також частотою розгортки в 40 Гц.

Покоління номер три

Чим примітно третє покоління ЕОМ? Перш за все, переведенням комп`ютерів з ламп і напівпровідників на інтегральні схеми, які, не рахуючи ЕОМ, стали використовуватися в безлічі інших електронних пристроїв.

Вперше можливості інтегральних схем були показані світу стараннями інженера Джека Кілбі і компанії Texas Instruments в 1959 році. Джек створив невелику конструкцію, виконану на платівці з металу германію, яка, як передбачалося, замінить собою складні напівпровідникові конструкції. У свою чергу, компанія Texas Instruments створила комп`ютер, зібраний на базі подібних пластинок. Найцікавіше, що він був в 150 разів менше, ніж аналогічної продуктивності напівпровідникова ЕОМ. Технологія інтегральних схем отримала подальший розвиток. Велику роль в цьому зіграли дослідження Роберта Нойса.

Ці апаратні компоненти дозволили, перш за все, значно зменшити габарити ЕОМ. У результаті відбулося істотне підвищення продуктивності комп`ютерів. Третє покоління ЕОМ характеризувалося випуском ЕОМ з тактовою частотою, виражається вже в мегагерцах. Зменшилася також і енергоспоживання комп`ютерів.

Стали більш досконалими технології запису даних і обробки їх в модулях ОЗУ. Що стосується оперативної пам`яті, ферритові елементи стали більш ємними, технологічно досконалими. З`явилися спочатку прототипи, а потім і перші версії дискет, використовувані як зовнішній носій даних. В архітектурі ПК з`явилася кеш-память.Стандартной середовищем взаємодії користувача і комп`ютера стало вікно дисплея.

Відбувалося подальше вдосконалення програмних компонентів. З`явилися повноцінні операційні системи, стало розроблятися найрізноманітніше прикладне ПЗ, були впроваджені концепції багатозадачності в роботу ЕОМ. В рамках ЕОМ третього покоління з`являються такі програми, як системи управління базами даних, а також ПО для автоматизації проектних робіт. З`являється все більше мов програмування і середовищ, в рамках яких здійснюється створення ПЗ.

Особливості четвертого покоління

Четверте покоління ЕОМ характеризується появою інтегральних схем, що відносяться до класу великих, а також так званих надвеликих. В архітектурі ПК з`явилася ведуча мікросхема - процесор. ЕОМ по своїй конфігурації стали ближче до пересічних громадян. Користування ними стало можливим при мінімальній кваліфікаційної підготовки, в той час як робота з ЕОМ попередніх поколінь вимагала професійних навичок. Модулі ОЗУ стали випускатися не на основі феритових елементів, а на базі CMOS-мікросхем. До четвертого покоління ЕОМ прийнято відносити і перший комп`ютер Apple, зібраний в 1976 році Стівом Джобсом і Стефаном Возняком. Багато IT-експерти вважають, що Apple - перший у світі персональний комп`ютер.

Четверте покоління ЕОМ також співпало з початком популяризації Інтернету. У цей же період з`явився найвідоміший сьогодні бренд софт-індустрії - Microsoft. Виникли перші версії операційних систем, які ми знаємо сьогодні - Windows, MacOS. Комп`ютери стали активно поширюватися по всьому світу.

П`яте покоління

Період розквіту четвертого покоління комп`ютерів - середина-кінець 80-х років. Але вже на початку 90-х на ринку IT-технологій почали відбуватися процеси, що дозволили почати відлік новому поколінню ЕОМ. Мова йде про значні кроки вперед, перш за все, в інженерно-технічних напрацюваннях, пов`язаних з процесорами. З`явилися мікросхеми з архітектурою, відносять до типу паралельно-векторної.

П`яте покоління ЕОМ - це неймовірні темпи зростання продуктивності машин з року в рік. Якщо на початку 90-х тактова частота мікропроцесорів в кілька десятків мегагерц вважалася хорошим показником, то до початку 2000-х ніхто не дивувався гігагерц. Комп`ютери, якими ми користуємося зараз, як вважають IT-експерти, - це також п`яте покоління ЕОМ. Тобто, технологічний заділ початку 90-х актуальний досі.

ПК, що відносяться до п`ятого покоління, стали не просто обчислювальними машинами, а повноцінними мультимедійними інструментами. На них стало можливо монтувати фільми, працювати з зображеннями, записувати і обробляти звук, створювати інженерні проекти, запускати реалістичні 3D-ігри.

Характеристики шостого покоління

В осяжному майбутньому, вважають аналітики, ми вправі очікувати, що з`явиться 6 покоління ЕОМ. Воно буде характеризуватися використанням нейронних елементів в архітектурі мікросхем, використанням процесорів в рамках розподіленої мережі.

Продуктивність комп`ютерів в наступному поколінні буде вимірюватися, ймовірно, вже не в гігагерцах, а в принципово іншого типу одиницях обчислення.

Порівняння характеристик

Ми вивчили покоління ЕОМ. Таблиця нижче дозволить нам орієнтуватися у співвіднесенні комп`ютерів, що належать до тієї чи іншої категорії, і технологічної бази, на якій грунтується їх функціонування. Залежно наступні:

Корисною може виявитися також візуалізація співвіднесення продуктивності і конкретного покоління ЕОМ. Таблиця, яку ми зараз складемо, відобразить і цю закономірність. Беремо за основу такий параметр як тактова частота.

Таким чином, ми візуалізували ключові технологічні особливості для кожного покоління ЕОМ. Таблиця, кожна з представлених нами, допоможе нам співвідносити відповідні параметри і конкретну категорію комп`ютерів стосовно до того чи іншого етапу розвитку обчислювальної техніки.