Історія розвитку ОТ. Покоління ЕОМ

Першим рахунковим пристроєм, відомим ще задовго до нашої ери, був абак. Відомо кілька різновидів абака: грецький, єгипетський і римський абак, китайський суан-пан і японський соробан. Одна бусина у верхній частині цих мідних рахівниць рівноцінна п'ятьом бусинам з нижньої частини.

На початку 17 століття шотландський математик Джон Неппер винайшов математичний прилад, що складається з брусків з нанесеними на них цифрами від 0 до 9 і кратними їм числами. Для множення якого-небудь числа два бруски розташовували поруч так, щоб цифри на торцях складали це число. На бічних сторонах брусків після нескладних обчислень можна побачити відповідь.

У 1642 році Блез Паскаль сконструював 8-розрядну підсумовуючу машину. Ця машина являла собою комбінацію взаємозалежних коліс з нанесеними на них цифрами від 0 до 9 і приводів. Коли перше колесо робило повний оберт від 0 до 9, у дію автоматично приводилося друге колесо. Коли і воно досягало цифри 9, починало обертатися третє і так далі. Машина Паскаля могла складати і віднімати, множити (ділити) лише шляхом багаторазового додавання (віднімання).

Готфрид Вільгельм фон Лейбниць у 1673 році сконструював машину «чотирьох дій», що виконувала додавання, віднімання, множення і ділення і витяг квадратного кореня. На відміну від Паскаля Лейбниць використовував у своїй машині не колеса і приводи, а циліндри з нанесеними на них цифрами. Спеціально для неї Лейбниць уперше застосував двійкову систему числення, що використовує замість звичайних для людей десяти цифр дві: 0 і 1.

У 1888 році американський інженер Герман Холлерит сконструював першу електромеханічну рахункову машину. Ця машина, названа табулятором, мала у своєму складі реле, лічильники, сортувальні шухляди і могла зчитувати і сортувати статистичні записи, закодовані на перфокартах. У 1890 році винахід Холлерита було уперше використано в 11-му американському перепису населення. Успіх обчислювальних машин з перфокартами був феноменальний. Те, чим за десять років до цього 500 співробітників займалися протягом семи років, Холлерит зробив з 43 помічниками на 43 обчислювальних машинах за 4 тижні.

У 1930 році американський учений Ванневар Буш розробив великий електромеханічний аналог комп'ютера — диференціальний аналізатор. Машина Буша виявилася здатною швидко вирішувати складні математичні задачі. Вона приводилася в дію електрикою, а для збереження інформації в ній використовувалися електронні лампи, аналогічні тим, що використовувалися в радіоприймачах. Аналізатор Буша мав так багато складових частин, що займав цілу кімнату і мав значну вагу. Навіть більш пізня модель диференціального аналізатора, побудована в 1942 році, важила 200 тонн!

У 1941 році німецький інженер Конрад Цузе створив перший обчислювальний автомат із програмним керуванням, що вважається першим комп'ютером — модель Z3. Машина Цузе була заснована на електромеханічних реле і працювала в двійковій системі числення. Числа можна було записувати в пам'ять і зчитувати відтіля за допомогою електричних сигналів, що проходили через реле. Керуюча програма була закодована за допомогою перфорованої стрічки.

У 1946 році під керівництвом Преспера Еккерта і Джона Моклі за замовленням військового відомства США була побудована перша універсальна цілком електронна обчислювальна машина ENIAC. Вага машини складала 30 тонн, вона вимагала для розміщення 170 квадратних метрів площі. Замість тисяч механічних деталей ENIAC містив 18000 електронних ламп. Рахувала машина у двійковій системі і робила 5000 операцій додавання або 300 операцій множення в секунду. Ввід даних здійснювався за допомогою перфокарт.

1-е покоління ЕОМ (40-і - 50-і рр.) – в якості елементної бази використалися електронні лампи і реле. Швидкодія ЕОМ - 10-20 тис. операцій у секунду. Програмування велося у машинних кодах. Мали великі розміри, чималу потужність, що споживається, невисоку надійність внаслідок частих поломок ламп.

З активним упровадженням транзисторів з'явилося друге покоління комп'ютерів. Один транзистор був здатний замінити 40 електронних ламп. У результаті швидкодія машин зросла в 10 разів. Стали застосовуватися запам'ятовуючі пристрої з магнітних сердечників, які здатні зберігати більше даних і швидше зчитувати чи записувати інформацію. У 1964-71 роках у СРСР був створений ряд моделей на напівпровідникових елементах: «Урал-11», «Урал-14», «Урал-16».

2-е покоління (50-і - 60-і рр.) – в якості елементної бази використалися транзистори та діоди. Швидкодія ЕОМ - до 100 тис. операцій у секунду. З'являються алгоритмічні мови програмування. Рішення завдань виробляється у пакетному режимі - підряд одне за іншим.

У 1959 році незалежно друг від друга Роберт Нойс (Fairchild) і Джек Кілбі (Texas Instruments) винайшли інтегральні мікросхеми (чипи). Всі електронні компоненти разом із провідниками містилися усередину кремнієвої пластинки. У такий спосіб скорочувалися шляхи проходження струму при переключеннях, і швидкість обчислень підвищувалася в десятки разів. Зменшилися і габарити машин. З появою чипу почалося третє покоління комп'ютерів.

3-є покоління (середина 60-х- середина 70-х рр.) - в якості елементної бази використалися інтегральні схеми. Швидкодія ЕОМ - до 1 млн. операцій у секунду. З'являються алгоритмічні мови понад високого рівня. Збільшився обсяг пам'яті.

Зі зменшенням елементів комунікації з'явилося четверте покоління комп'ютерів, таких як американські B-7700, «Иллиак-IV», радянські ЕОМ «Эльбрус».

4-е покоління (середина 70-х- 90-і рр.) – в якості елементної бази використаються великі інтегральні схеми (ВIС). Швидкодія ЕОМ - до 10 млн. операцій у секунду. ЕОМ зрощуються з системою зв'язку, з'являються комп'ютерні мережі, можливість працювати в режимі розділення часу - режимі колективного використання засобів обчислювальної техніки. Появляються персональні ЕОМ.

5-е покоління - утворення нової елементної бази на основі оптико-електронних елементів, лазерів. Опрацювання засобів взаємодії людини і комп'ютеру шляхом звичайної розмовної мови.

У 1971 році співробітник компанії Intel Едвард Хофф створив перший мікропроцесор, розмістивши кілька інтегральних схем на одному кремнієвому чипі. Цей 4-розрядний мікропроцесор, названий 4004, являв собою «комп'ютер в одному кристалі». Його швидкодія складала 108 КГц, кількість транзисторів – 2300. Подібні чипи запропонували також Motorola і Zilog.

Мікронізація чипів привела до того, що обчислювальна машина могла розміститися на звичайному письмовому столі. Створений у 1974 році мікропроцесор 8080 став мозком першого персонального комп’ютера — Altair. Питання про самий перший ПК і зараз викликає багато спорів, але частіше за все пальму першості віддають мікрокомп’ютеру Altair-8080, що випущений у 1975 році невеличкою американською компанією MITS з міста Альбукерке, штат Нью-Мексіко, побудований Едвардом Робертсом. Він мав 256 Байт оперативної пам'яті і керувався за допомогою спеціальної панелі перемикачів. Для вводу і виводу даних використовувався дисковод щодо 8-дюймових гнучких дисків, який здобувався окремо.

У березні 1993 року фірма Intel оголосила про початок промислових постачань 60- і 66-МГц версій процесора Pentium. Системи, побудовані на базі Pentium, цілком сумісні з персональними комп'ютерами, що використовують мікропроцесори і8088, і80286, і80386, і486. Нова мікросхема містила близько 3,1 мільйонів транзисторів і мала 32-розрядну адресну і 64-розрядну зовнішню шину даних. Мікропроцесори Pentium мали швидкодію: 60, 66, 75, 90, 100, 120, 133, 150, 166, 200 МГц.

У травні 1997 року компанія Intel представила процесор Pentium II, створений на базі Pentium Pro. У ядро P6 був доданий блок обробки MMX-інструкцій. Вартість виробництва знизилася за рахунок винесення з корпусу процесора кеш-пам'яті другого рівня, що дозволило домогтися масового поширення Pentium II. Швидкодія: 166, 200, 233, 266, 300, 333, 350, 400 та 450 МГц.

1998 рік - процесор Celeron. Призначався для ринку недорогих настільних комп'ютерів. Уступав як процесорам Pentium, так і конкурентові — AMD: Athlon та Duron — в основному за рахунок використання повільної системної шини (66/ 100 МГц проти 200/266 МГц в AMD Athlon і Duron). Зменшений до 128 КБайт кеш другого рівня також не дозволяв процесорам Celeron наблизитися до конкурентів.

Pentium IIІ – 1999р. Тактова частота: від 450 МГц до 1,2 ГГц.

Наприкінці листопаду 2000 року Intel представила процесори Pentium 4 з тактовою частотою більш 1 Ггц, побудовані на основі архітектури NetBurst, вони використовують швидку пам'ять Rambus. Процесори працюють із системною шиною на ефективній частоті 400 МГц і містять 144 додаткових інструкцій SSE2. Переваги Pentium 4 виявляються при обробці тривимірної графіки і відео професійної якості, дозволяють повною мірою реалізувати сучасні Web-технології. Кількість транзисторів: 42 млн. Тактова частота: від 1,3, до 3,8 ГГц.

26 травня 2005р. компанія Intel почала випуск свого першого масового двохядерного процесора Pentium D для використання в побутових і офісних комп'ютерах. Продукт поєднує два обчислювальних ядра на одному чипі, що забезпечує підвищену продуктивність.

У січні 2006 року з’явилися перші процесори під новим брендом компаніі Intel – Core: Core Solo, Core Duo. Ці процесори використовувалися виключно у мобільних комп‘ютерах.

Перші процесори Core 2 офіційно представлені 27 липня 2006р. Вони діляться на моделі Solo (одноядерні), Duo (двохядерні), Quad (чотирьохядерні) та Extreme (двох- або чотирьохядерні з найвищою швидкістю й розблокованим множником).

Процесори з ідентифікатором Core i являються приємниками сімейства Core 2 та продовжують використовувати успішну серію бренда Core. Перший із процесорів Core i - Core i7 – був представлений 16 листопада 2008р. Intel Core i3 — сімейство двохядерних процесорів компанії Intel. Позиціонуються як процесори початкового і середнього рівня ціни і продуктивності. У новому модельному ряду покликані замінити морально застарілі Core 2 Duo на архітектурі Intel Core 2. Перші процесори Core i3 були випущені у січні 2010 року. Core i5 позиціонується як сімейство процесорів середнього рівня ціни і продуктивності, між дешевшим Core i3 і дорожчим Core i7. Перші Core i5 для настільних комп'ютерів з'явилися у вересні 2009 року.

Процесори Intel Atom (квітень 2008р.) призначені для застосування в нетбуках, неттопах, комунікаторах й інших портативних пристроях, для яких важливе мале споживання енергії.