Примеры компьютеров пятого поколения

Поколение ЭВМ: от ламповых “монстров” к интегральным микросхемам

Немногим более 50 лет прошло с тех пор, как появилась первая электронная вычислительная машина. За этот короткий для развития общества период сменилось несколько поколений вычислительных машин, а первые ЭВМ сегодня являются музейной редкостью. Сама история развития вычислительной техники представляет немалый интерес, показывая тесную взаимосвязь математики с физикой (прежде всего с физикой твердого тела, полупроводников, электроникой) и современной технологией, уровнем развития которой во многом определяется прогресс в производстве средств вычислительной техники.

Электронно-вычислительные машины у нас в стране принято делить на поколения. Для компьютерной техники характерна прежде всего быстрота смены поколений — за ее короткую историю развития уже успели смениться четыре поколения и сейчас мы работаем на компьютерах пятого поколения. Что же является определяющим признаком при отнесении ЭВМ к тому или иному поколению? Это прежде всего их элементная база (из каких в основном элементов они построены), и такие важные характеристики, как быстродействие, емкость памяти, способы управления и переработки информации. Конечно же, деление ЭВМ на поколения в определенной мере условно. Существует немало моделей, которые по одним признакам относятся к одному, а по другим — к другому поколению. И все же, несмотря на эту условность поколения ЭВМ можно считать качественными скачками в развитии электронно-вычислительной техники.

Второе поколение (1956 — 1963)

Во втором поколении компьютеров использовались транзисторы вместо вакуумных ламп. Транзисторы широко использовались в компьютерах с 1956 по 1963 год. Транзисторы были меньше вакуумных трубок и позволяли компьютерам быть меньше по размеру, быстрее по скорости и дешевле в сборке.

Первым компьютером, который использовал транзисторы, был TX-0, который был представлен в 1956 году. Другие компьютеры, которые использовали транзисторы, включают IBM 7070, Philco Transac S-1000 и RCA 501.

Компьютер UNIVAC-1. (Англия)

В 1951 г. была создана машина “Юнивак”(UNIVAC) — первый серийный компьютер с хранимой программой. В этой машине впервые была использована магнитная лента для записи и хранения информации.

В 1948г. году академик Сергей Алексеевич Лебедев предложил проект первой на континенте Европы ЭВМ – Малой электронной счетно-решающей машины (МЭМС). В 1951г. МЭСМ официально вводится в эксплуатацию, на ней регулярно решаются вычислительные задачи. Машина оперировала с 20разрядными двоичными кодами с быстродействием 50 операций в секунду, имела оперативную память в 100 ячеек на электронных лампах.

Четвертое поколение компьютеров (1980-1990гг)

В $1969$ году произошло революционное событие — создание большой, сверхбольшой интегральной схемы и микропроцессора. Теперь центральный процессор небольшой ЭВМ стало возможно разместить на площади

Пятое поколение компьютеров (1990-…)

Термин «пятое поколение компьютеров» считается спорным. История предыдущих четырех поколений показывает, что усовершенствования происходили за счет увеличения количества элементов на единицу площади. По этой логике от компьютеров пятого поколения ожидались параллельные вычисления — взаимодействие огромного количества процессоров.

В начале $80$-х Япония объявила правительственную программу по разработке компьютеров нового типа. Разработчики делали ставку на параллельные вычисления, многопроцессорность и переход от процедурных языков программирования к языкам, основанным на логике. По мнению специалистов использование таких языков должно было бы сделать программы самообучаемыми и тем самым приблизить человечество на шаг к реализации искусственного интеллекта.

Одновременно в СССР была предпринята попытка создания многопроцессорного компьютера «Марс».

Однако, оказалось, что параллельная работа нескольких процессоров не дает той высокой производительности, которая ожидалась. Разработанные образцы быстро устаревали. Что же касается языков, основанных на логике, выяснилось, что они не позволяют создавать программы необходимого уровня сложности без использования обычных процедурных подходов.

Поэтому многие специалисты считают, что пятое поколение компьютеров не состоялось как таковое, а для дальнейшего совершенствования нужны принципиально новые технологии. Другие утверждают, что все-таки можно называть пятым поколением реализацию параллельных вычислений и облачных технологий.

,635 см^2$. Именно в это время — в $1976$ году- появляется первый персональный компьютер, то есть компьютер предназначенный для работы в однопользовательском режиме. Его создали сотрудники фирмы Hewlett-Packard Стив Джобс и Стефан Возняк. Изобретение получило название «Apple» и было предназначено для игр. В $1977$ году была зарегистрирована компания «Apple» и начался серийный выпуск персональных компьютеров.

Всплеск популярности персональных компьютеров существенно снизил спрос на большие ЭВМ. Это отражалось на прибылях главного производителя больших ЭВМ – компании IBM. И с $1979$ года IBM также переходит к производству персональных компьютеров –«IBM PC».

Первое поколение — ЭВМ с электронными лампами

Первыми компьютерами следует считать британский Colossus (1943 г.) и американский ENIAC (Electronic Numeric Integrator, Analyzer and Computer, 1945 г.).

Colossus I — первая вычислительная машина на лампах, созданная англичанами в 1943 г., для раскодирования немецких военных шифров; она состояла из 1800 электронных ламп — устройств для хранения информации — и была одним из первых программируемых электронных цифровых компьютеров.

ENIAC — был создан для расчета артиллерийских таблиц баллистики; этот компьютер весил 30 тонн, занимал 1000 квадратных футов и потреблял 130-140 кВт электроэнергии. Компьютер содержал 17468 вакуумных ламп шестнадцати типов, 7200 кристаллических диодов и 4100 магнитных элементов, и содержались они в шкафах общим объемом около 100 м 3 . ENIAC имел производительность 5000 операций в секунду. Общая стоимость машины составляла $ 750 000. Потребность в потребления электричества — 174 кВт, общее занимаемое пространство — 300 м 2 .

ENIAC — устройство для расчета артиллерийских таблиц баллистики

Еще один представитель 1-го поколения ЭВМ, на который следует обратить внимание, это EDVAC (Electronic Discrete Variable Computer). EDVAC интересен тем, что в нем была сделана попытка записывать программы электронным способом в так называемых «ультразвуковых линиях задержки» с помощью ртутных трубок. В 126 таких линиях было возможно сохранять 1024 строк четырехзначных двоичных чисел. Это была «быстрая» память. В качестве «медленной »памяти предполагалось фиксировать числа и команды на магнитном проводе, однако этот метод оказался ненадежным, и пришлось вернуться к телетайпным лентам. EDVAC работал быстрее своего предшественника, сложение занимало 1 мкс, деление — 3 мкс. Он содержал всего 3,5 тыс. электронных ламп и располагался на 13 м 2 площади.

UNIVAC ( Universal Automatic Computer ) представлял собой электронное устройство с программами, хранящимися в памяти, которые вводились туда уже не с перфокарт, а с помощью магнитной ленты; это обеспечивало высокую скорость чтения и записи информации, а, следовательно, и более высокое быстродействие машины в целом. Одна лента могла содержать миллион символов, записанных в двоичной форме. Ленты могли хранить и программы, и промежуточные данные.

Представители I-го поколения ЭВМ: 1) Electronic Discrete Variable Computer; 2) Universal Automatic Computer

Поколения ЭВМ. Компьютеры 4, 5 и 6 поколения

Отчет шестого поколения процессоров начался с Pentium Pro, выпущенного в 1995 году. Сейчас к этому поколению относятся Pentium II (1997 г.), Celeron, Xeon (1998 г.) и, наконец, Pentium III (1999 г.). От предыдущего поколения эти процессоры главным образом отличает применение «динамического исполнения» (изменения порядка исполнения инструкций) и архитектура двойной независимой шины. Здесь вторичному кэшу, введенному в процессор (но не во все модели), выделяется отдельная высокоскоростная магистраль. В ходе эволюции поколения к системе команд Pentium Pro, расширенной относительно Pentium с целью сокращения условных переходов, было добавлено расширение MMX — так появился Pentium II. Теперь идею MMX — одновременное исполнение одной инструкции над группой операндов -распространили и на инструкции с плавающей точкой: SSE (Streaming SIMD Extensions) — основной козырь Pentium III. Правда, несколько раньше то же самое (но в меньшем объеме) было сделано фирмой AMD — расширение 3DNow! было реализовано уже в процессорах K6-2 для сокета 7. Отчет шестого поколения процессоров начался с Pentium Pro, выпущенного в 1995 году. Сейчас к этому поколению относятся Pentium II (1997 г.), Celeron, Xeon (1998 г.) и, наконец, Pentium III (1999 г.). От предыдущего поколения эти процессоры главным образом отличает применение «динамического исполнения» (изменения порядка исполнения инструкций) и архитектура двойной независимой шины. Здесь вторичному кэшу, введенному в процессор (но не во все модели), выделяется отдельная высокоскоростная магистраль. В ходе эволюции поколения к системе команд Pentium Pro, расширенной относительно Pentium с целью сокращения условных переходов, было добавлено расширение MMX — так появился Pentium II. Теперь идею MMX — одновременное исполнение одной инструкции над группой операндов -распространили и на инструкции с плавающей точкой: SSE (Streaming SIMD Extensions) — основной козырь Pentium III. Правда, несколько раньше то же самое (но в меньшем объеме) было сделано фирмой AMD — расширение 3DNow! было реализовано уже в процессорах K6-2 для сокета 7.

Вычислительные устройства появились очень давно. Но были они крайне примитивными. Резкий скачок в скорости и точности вычислений произошел только с появлением компьютеров.

Немного истории

В пятом веке до нашей эры появился абак. Его применение заметно упростило вычисления. Но первая попытка механизировать процесс произошла намного позже – в 1642 году нашей уже эры. В более совершенном виде вычисления стали производить на логарифмической линейке. Год ее рождения – 1642-й. Перфокарты придумали в 1801-м году. Использовали их для работы ткацких станков. В 1820-м году мир получил арифмометр. Чуть позже (в 1822-м году) была придумано программирование вычислений.

В 1888-м году промышленность начинает выпускать табулятор – это устройство автоматически выполняло операции вычислений. Но устройство с двоичной логикой вычислений разработали только в 1937-м году. А первое устройство, которое вполне можно уже отнести к разряду компьютеров, было создано в 1943 году – машина «Марк-1». Занимала она целое помещение! Но лишь в 1964 году фирмаIBMзаявила о полноценном, достаточно уже портативном компьютере — «System 360». Именно с этого момента появились стандарт байта и шестнадцатеричное счисление. А дальше уже не столь далеко было до первого микропроцессораIntel 4004.

Идея витала в воздухе

Сейчас на базе различных процессоров электронная промышленность выпускает много моделей компьютеров. Как говорится, на любой вкус и для любых целей. Даже не верится, что многого вообще не было каких-то два-три десятка лет назад. Компьютер перестал быть сугубо вычислительной машиной. С помощью периферийных устройств и специально написанных программ он позволяет делать практически всё (за очень малым исключением).

Изобретаются новые периферийные устройства, составляются удивительные по области применения программы, общество получает «продвинутые» компьютеры. И невольно кажется, что этот рог изобилия будет действовать всегда. Однако «заминка» уже имеется: невозможно на нынешней элементной основе и при современных методах цифровой обработки информации на порядок поднять скорость работы компьютеров. Плотность увеличения элементов в микросхемах имеет физический предел. «Разводка» в них уже сейчас видна лишь в микроскоп. В некоторых микросхемах расстояния и вовсе на уровне атомов. Еще «уплотнить» элементы проблемно по целому ряду параметров. Тупик?

Четыре поколения компьютеров обрабатывают данные последовательно. Сами данные – в форме «единичек» и «нолей». Стал нужен иной метод обработки. И он витал в воздухе, но не был еще сформулирован. Ученые обратили внимание на то, что информацию можно обрабатывать и параллельно, если она будет иметь некое дополнительное значение, а не только «1» и «0». Такое дополнительное значение (смесь из двух первых значений) дает квант. Помимо «0» и «1» в квантовом вычислении есть и «1-0». Невероятно, но факт.

Итак, уже ясно, что пятым поколением станут квантовые компьютеры. Именно они обеспечат прорыв в скорости вычислений.

Первые успехи

Подобие квантового компьютера было создано в 2001-м году (разработка компании IBM). Потом на довольно длительный срок наступило как бы затишье. Хотя на самом деле шел активный штурм задачи. Просто в СМИ это не отражалось должным образом. Но сенсация назревала.

В 2011-м году появился квантовый компьютер «DW1» (аббревиатура от D-Wave One). Позже появился «DW2». Как же они устроены?

Пока это огромные по размерам два металлических «контейнера», похожих на контейнеры для перевозки грузов по железной дороге. Повторяется история «Марка-1»? Почему? Неужели нельзя сразу собрать вполне компактный квантовый компьютер? В чем проблема? Она в том, что квантовый процессор совершенно иначе устроен, чем процессор в четырех предыдущих поколениях компьютеров. В нем применена в виде микроколечек ниобиевая проволока, охлаждаемая до абсолютного ноля. Только при этом условии электрические сигналы в ней идут одновременно в двух направлениях. Это очень важно для скорости вычислений. Но любая малейшая помеха вызывает пока сбой в работе такого процессора. Именно по этой причине он окружен мощным охладителем, теплоотводами, большим количеством разнообразных помехозащитных устройств. Отсюда и размеры с настоящий контейнер.

Во время тестирования «DW2» сравнивался с действиями среднего обычного компьютера. В скорости вычислений «DW2» на 3600 раз превзошел его в скорости вычислений. Но в бочке меда есть и ложка дегтя. Дело в том, что «DW2» решает задачи лишь в очень узком направлении. Его невозможно использовать как-то иначе. Впрочем, «Мак-1» тоже был «узким» специалистом.

Конечно же, требуются десятилетия для совершенствования квантовых компьютеров. Но за нами будущее.Компьютер пятого поколения

Компьютер пятого поколения — 5.0 out of 5 based on 1 vote

Когда появился первый компьютер?

На протяжении всей истории существования человека он то и дело пытался совершенствовать мир вокруг, чтобы улучшить свою жизнь сделать ее проще и комфортнее. История создания компьютера – это прежде всего стремление человека изобрести устройство для решения задач, непосильных для человеческого разума. И как показывает практика, задача эта исполнена на «ура».

Если вы думаете, что компьютер появился несколько десятилетий назад, то глубоко заблуждаетесь, ведь его история насчитывает несколько столетий. Конечно же, первые предки современного ПК были очень примитивными и даже язык не поворачивается назвать их «компьютерами», но не пройдя всех этих этапов становления он, возможно, не стал таким чудом техники.

Итак, первым созданным компьютером в истории человечества считается машина для подсчетов Блеза Паскаля, возникшая в 1642 году. Это был первый примитивный калькулятор, который помогал изобретателю слагать и вычитать. Изобретение Паскаля считается нулевым этапом в разработке компьютеров и для своего времени это было прогрессивное устройство, ведь ранее никаких попыток механизировать вычисления не было.

Придуманный Паскалем «компьютер» назвали «Паскалина» и представлял он собой ящик с многочисленными шестернями. С помощью колесиков прибор позволял вводить числа от 0 до 9, а в верхней части корпуса, после ввода исходных данных, показывался результат.

Аппарат Паскаля – первый компьютер

Компьютерное поколение

После Второй Мировой Войны началась главная «ступень» развития IT. Наступило мирное время, когда люди смогли изучить интегральные схемы, а также производить различные механизмы без спешки. В этот период в свет вышли несколько компьютерных поколений.

Первая ступень

История развития вычислительной техники современного типа началась с ламповых компьютеров. Основаны они на архитектуре фон Неймана. Малая экспериментальная машина создана в Манчестерском университете в 1948.

В «мирном режиме» ученые произвели:

Это – «Евы» современной архитектуры ПК. В Европе к первому поколению относят Z4, в СССР – МЭСМ.

Серийный выпуск компьютеров в Советском Союзе начался с 1953 – с ЭВМ «Стрела». В 1954 IBM представила IBM 360, которая быстро набрала популярность. Этот «модельный ряд» выпускался в 2 000 экземплярах.

В 1955 появилось понятие микропрограммирования. В 1956 IBM продает устройство для хранения – магнитные ленты, основанные на дисках – RAMAC. Устройство могло хранить до 5 МБ данных.

Второе поколение

Началось с изобретения транзистора. IBM представили IBM 650 на лампах. Но размер устройства достигал письменного стола. Доступны такие устройства были только для работы крупных организаций из-за своей стоимости.

Далее популярностью пользовались следующие «девайсы»:

• IBM 7090;
• IBM 1401 – задействовала перфокарточный ввод;
• IBM 1620 – на перфолентах, позже – на перфокартах;
• PDP-1 от DEC в 1960;
• B5000 от Burroughs Corporation со стековой архитектурой и дескрипторами;
• Atlas – с виртуальной памятью на основе подкачке страниц и конвейерным выполнением инструкций.

В этот же период началось развитие языков программирования высокого уровня. Они помогали прямо задавать цели ПО и применяются по сей день.

Третье поколение

Начало – в 1960. Это – период бурного роста ПК. Началось все с изобретения интегральной схемы. В 1964 мир увидел мейнфрейм IBM/360. Аналогом в СССР послужили устройства типа ЕС ЭВМ.

Вместе с третьим поколением выпускалось второе. Это происходило до 1970.

Четвертое поколение

Информация уже передавалась через шину данных с достойной тактовой частотой. В 1970-е появилось 4 поколение компьютерных устройств. Началось все с создания центрального процессора на одном кристалле. Так появились микропроцессоры от Intel.

Стив Возняк, работающий в Apple, придумал первый домашний ПК. Он получил массовое производство.

Пятое поколение

Датируется 1992 годом. Можно назвать это «современным движением». Техника для вычисления была основана на сверхсложных микропроцессорах, включающих в себя параллельно-векторную структуру. Она подходит для выполнения огромного количества команд одновременно. Технику такого типа, предназначенную для широкого применения, задействуют для быстрой и точной обработки данных, создания эффективно функционирующих сетей.

Шестое поколение

Сейчас все еще актуально развитие вычислительных техник. Но теперь набора элементарных математических функций для удовлетворения потребностей населения мало.

Шестое поколение ЭВМ началось примерно с 2013. Представлены оптоэлектронными и электронными устройствами. Включают в себя тысячи микропроцессоров. Они обладают массовым параллелизмом, а также моделирующей архитектурой нейронных биологических систем.

Этапы становления истории ЭВМ, состоящей как из больших шагов, так и мелких открытий, позволили подойти к внедрению искусственного интеллекта. Сейчас можно сделать вывод о том, что IT-сфера стремительно развивается. Она начинает использовать биоданные и совершенные технологии программирования, чтобы облегчать жизнь компаниям и рядовым гражданам.

История развития вычислительной техники в наши времена привела к созданию практически совершенных цифровых машин. И пока неизвестно, что будет дальше. Но разработчики стараются производить «девайсы», которые требовали бы минимального вмешательства человека в процесс работы.

P. S. Интересуют компьютеры и сфера информационных технологий? Обратите внимание на профессиональные курсы Otus!