Этапы развития ЭВМ с 1950-х по наши дни

И, конечно же, самое главное - что  с начала 80-х, благодаря появлению  персональных компьютеров, вычислительная техника становится по-настоящему массовой и общедоступной. Складывается парадоксальная ситуация: несмотря на то, что персональные и миникомпьютеры по-прежнему во всех отношениях отстают от больших машин, львиная доля новшеств последнего десятилетия - графический пользовательский интерфейс, новые периферийные устройства, глобальные сети - обязаны своим появлением и развитием именно этой "несерьезной" технике. Большие компьютеры и суперкомпьютеры, конечно же, отнюдь не вымерли и продолжают развиваться. Но теперь они уже не доминируют на компьютерной арене, как было раньше.

 

Компьютеры пятого поколения ЭВМ: 1990 – настоящее время

Особенности архитектуры  современного поколения компьютеров  подробно рассматриваются в данном учебнике. Кратко основную концепцию  ЭВМ пятого поколения можно сформулировать следующим образом:

• Компьютеры на сверхсложных микропроцессорах с параллельно-векторной структурой, одновременно выполняющих десятки последовательных инструкций программы.
• Компьютеры с многими сотнями параллельно работающих процессоров, позволяющих строить системы обработки данных и знаний, эффективные сетевые компьютерные системы.

 

 

Основные требования к компьютерам 5-го поколения: Создание развитого  человеко-машинного интерфейса (распознавание  речи, образов); Развитие логического  программирования для создания баз  знаний и систем искусственного интеллекта; Создание новых технологий в производстве вычислительной техники; Создание новых  архитектур компьютеров и вычислительных комплексов.

Новые технические возможности  вычислительной техники должны были расширить круг решаемых задач и  позволить перейти к задачам  создания искусственного интеллекта. В качестве одной из необходимых  для создания искусственного интеллекта составляющих являются базы знаний (базы данных) по различным направлениям науки и техники. Для создания и использования баз данных требуется  высокое быстродействие вычислительной системы и большой объем памяти. Универсальные компьютеры способны производить высокоскоростные вычисления, но не пригодны для выполнения с  высокой скоростью операций сравнения  и сортировки больших объемов  записей, хранящихся обычно на магнитных  дисках. Для создания программ, обеспечивающих заполнение, обновление баз данных и работу с ними, были созданы  специальные объектно ориентированные и логические языки программирования, обеспечивающие наибольшие возможности по сравнению с обычными процедурными языками. Структура этих языков требует перехода от традиционной фон-неймановской архитектуры компьютера к архитектурам, учитывающим требования задач создания искусственного интеллекта.

Поколения суперкомпьютеров.

Шестое  и последующие поколения ЭВМ

Электронные и оптоэлектронные  компьютеры с массовым параллелизмом, нейронной структурой, с распределенной сетью большого числа (десятки тысяч) микропроцессоров, моделирующих архитектуру  нейронных биологических систем.

 

К классу суперкомпьютеров относят  компьютеры, которые имеют максимальную на время их выпуска производительность, или так называемые компьютеры 5-го поколения.

Первые суперкомпьютеры появились  уже среди компьютеров второго  поколения (1955 - 1964, см. компьютеры второго  поколения), они были предназначены  для решения сложных задач, требовавших  высокой скорости вычислений. Это LARC фирмы UNIVAC, Stretch фирмы IBM и "CDC-6600" (семейство CYBER) фирмы Control Data Corporation, в них были применены методы параллельной обработки (увеличивающие число операций, выполняемых в единицу времени), конвейеризация команд (когда во время выполнения одной команды вторая считывается из памяти и готовится к выполнению) и параллельная обработка при помощи процессора сложной структуры, состоящего из матрицы процессоров обработки данных и специального управляющего процессора, который распределяет задачи и управляет потоком данных в системе. Компьютеры, выполняющие параллельно несколько программ при помощи нескольких микропроцессоров, получили название мультипроцессорных систем.

Отличительной особенностью суперкомпьютеров являются векторные процессоры, оснащенные аппаратурой для параллельного  выполнения операций с многомерными цифровыми объектами - векторами  и матрицами. В них встроены векторные  регистры и параллельный конвейерный  механизм обработки. Если на обычном  процессоре программист выполняет  операции над каждым компонентом  вектора по очереди, то на векторном - выдаёт сразу векторные команды 

До середины 80-х годов в списке крупнейших производителей суперкомпьютеров в мире были фирмы Sperry Univac и Burroughs. Первая известна, в частности, своими мэйнфреймами UNIVAC-1108 и UNIVAC-1110, которые широко использовались в университетах и государственных организациях.

После слияния Sperry Univac и Burroughs объединенная фирма UNISYS продолжала поддерживать обе линии мэйнфреймов с сохранением совместимости снизу вверх в каждой. Это является ярким свидетельством непреложного правила, поддерживавшего развитие мэйнфреймов - сохранение работоспособности ранее разработанного программного обеспечения.

В мире суперкомпьютеров известна и  компания Intel. Многопроцессорные компьютеры Paragon фирмы Intel в семействе многопроцессорных структур с распределенной памятью стали такой же классикой, как компьютеры фирмы Cray Research в области векторно-конвейерных суперкомпьютеров.

В наше время, время всеобщей компьютеризации, во всем мире неуклонно происходит увеличение доли людей, работающих в  информационной сфере в сравнении  с производственной. Так, например, в США сто лет назад, в информационной сфере было занято 5% работающих и в производственной - 95%, а на сегодняшний день это соотношение приближается к 50 на 50, причем подобное перераспределение людей продолжается. Автоматизация и компьютеризация информационной сферы, в общем отстает от автоматизации производственной сферы. Теперь для человека уже недостаточно того, что ЭВМ быстро и точно решает самые сложные расчетные задачи, сегодня человеку становится необходимой помощь ЭВМ для быстрой интерпретации, семантического анализа огромного объема информации. Эти задачи мог бы решить так называемый “искусственный интеллект”. Вопрос о создании искусственного интеллекта возник почти одновременно с началом компьютерной революции. Но на пути его создания встает много вопросов: принципиальная возможность создания искусственного интеллекта на основе компьютерных систем; будет ли искусственный интеллект ЭВМ, если его удастся создать, подобен человеческому по форме восприятия и осмысления реального мира или это будет интеллект совершенно иного качества; возможность представления знаний в компьютерных системах и много других. Многие проблемы не решены, и среди этих проблем не последнее место принадлежит проблемам, которые могла бы помочь разрешить философия.

ПРИМЕЧАНИЕ. 
Деление ЭВМ по номерам поколений и временным периодам, как уже говорилось, достаточно условное. Ряд авторов вводят понятие нулевого поколения и существенно иные временные интервалы для поколений.

В табл. 3.3 показана эволюция технологий использования  компьютерных систем.

Таблица 3.3. Эволюция компьютерных информационных технологий
Параметр	50-е годы	60-е годы	70-е годы	80-е годы	Настоящее время
Цель использования  компьютера (преимущественно)	Научно-технические  расчеты	Технические и экономические  расчеты	Управление и  экономические расчеты	Управление, предоставление информации	Телекоммуникации, информационное обслуживание и управление
Режим работы компьютера	Однопрограммный	Пакетная обработка	Разделение времени	Персональная работа	Сетевая обработка
Интеграция данных	Низкая	Средняя	Высокая	Очень высокая	Сверхвысокая
Расположение пользователя	Машинный зал	Отдельное помещение	Терминальный зал	Рабочий стол	Произвольное мобильное
Тип пользователя	Инженеры-программисты	Профессиональные  программисты	Программисты	Пользователи с  общей компьютерной подготовкой	Малообученные пользователи
Тип диалога	Работа за пультом  компьютера	Обмен перфоносителями и машинограммами	Интерактивный (через  клавиатуру и экран)	Интерактивный с жестким меню	Интерактивный экранный типа “вопрос— ответ”

Как видно из таблицы, в настоящее время основные цели использования компьютеров —  информационное обслуживание и управление, сейчас вычислительные машины и системы  по существу выполняют функции информационно-вычислительных систем

Современные компьютеры.

Consumer PC (массовый ПК).«Массовый (или домашний) компьютер» - на сегодняшний день понятие очень широкое. Согласно спецификации PC99 большинство персональных компьютеров в настоящее время попадают в эту категорию. В первую очередь потребителями данного класса компьютеров являются дети и молодежь. Они используют его в основном для игр, работы с развлекательными и обучающими программами, обработки и последующей записи фото-, видео- и аудиоматериалов на внешние носители, поиска информации в Интернете, подготовки документов в приложениях типа Microsoft Office, обмена данными по электронной почте.

Поскольку последние версии игр, а также существующие обучающие  программы (в том числе очень  популярная в последнее время  «Большая энциклопедия Кирилла и  Мефодия») требуют достаточно много ресурсов, требования к домашним компьютерам предъявляются очень высокие. Издательством «РС Magazine» лучшими в России в 2003 году были признаны следующие модели домашних компьютеров: GEG Popular PIV2.6HT компании Kraftway (Россия), Proxima MC510WH компании R-Style и KIT MAX 2800+ одноименной компании (№ 4 2004 года, с.101). Все они, безусловно, соответствуют требованиям, однако ввиду высокой стоимости (к указанным 900-1050 долларам следует еще прибавить стоимость монитора, а возможно принтера и сканера) для многих потребителей России они еще малодоступны. Поэтому в действительности большинство домашних ПК обладают более низкими производительными характеристиками. А вышеуказанные модели по показателям можно отнести к развлекательным ПК: их можно использовать как основу для домашнего кинотеатра или мощной графической станции

Office PC (деловой ПК)

Деловой (или корпоративный) компьютер  по своим характеристикам очень  похож домашний. Однако имеются и  отличия. Исходя из названия это компьютер  для работы в офисе. Соответственно появляется потребность в том, чтобы  компьютер мог работать в локальной  сети организации, то есть у него должна быть системная плата. С другой стороны  деловые компьютеры не предназначены  для активной работы с «тяжелыми» мультимедийными приложениями, поэтому требования, предъявляемые к их видеосистеме, несколько ниже, чем в предыдущем случае. В соответствии с рейтингом «РС Magazine» лучшими среди корпоративных компьютеров в 2003 году признаны Aquarius Elt DF240, Depo Myst 250, Kraftway GEG Prestige 41240A (№ 4 2004 года, с.100).

Интересно, что в последние  годы производители персональных компьютеров, как и других составляющих электронного офиса, учитывают не только производительность техники, но и ее безопасность. Одна из главных задач в этом ряду - снижение шума, издаваемого устройствами при работе. Среди таких «малошумных» ПК называют модель Scenic W600 компании Fujitsu-Siemens Computers. Уровень шума у этого компьютера менее 28дБ, что на 50% ниже, чем у других ПК с такой же производительностью.

Mobile PC (портативный ПК)

Портативные ПК (ноутбуки), как правило, также используется в бизнесе, особенно в тех видах  деятельности, которые требуют частых переездов (компьютер «для тех, кто  в пути»). В данном случае не требуется  сверхвысокой вычислительной мощности и развитых сетевых возможностей, зато очень важны низкий вес и  возможность длительной работы от батарей. Обязательным является наличие средств для создания соединений удаленного доступа (средств компьютерной связи). Производительность же данных компьютеров может сильно отличаться: процессоры от 1,4 до 3,06 ГГц, ОЗУ от 256 до 512 Мбайт.

Издательством «РС Magazine» среди лучших ноутбуков в 2003 г. названы A2500H компании ASUS (хорошие возможности связи с внешним миром - пять гнезд USB, инфракрасный, FireWire и параллельный порты, встроенный накопитель для флэшкарт SD, ММС, Memory Stick и Memory Stick Pro); Nautilus B570W компании RoverBook (сочетание высокого быстродействия и длительного времени автономной работы, наличие модуля беспроводной связи Wi-Fi 802.11b); iRU Brava 2717 (одна из наиболее «навороченных» моделей - 17-дюймовый дисплей, процессор Pentium4 c частотой 3,06 ГГц и поддержкой технологии Hyper-Threading) и Samsung X10 - лучший в номинации «Тонкие и легкие» (№ 4 2004 года, с.105-109).

 

 

 

Новые виды ПК

В последние два года широкое распространение получили карманные персональные компьютеры (КПК). Новинкой 2003 г. стали планшетные ПК. Эти компьютеры вышли из категории ноутбуков и постепенно начинают вытеснять их.

КПК представляют собой небольшие  устройства (действительно помещаемые в кармане, если не рубашки, то куртки), работающие под управлением специальной  операционной системы, позволяющей  не только пересылать данные между  ним и настольным ПК, т.е. синхронизировать их, но и устанавливать на него дополнительные программы. Наиболее известной в настоящее время является Windows CE фирмы Microsoft. Ее последняя модификация имеет интерфейс, подобный Windows 98, и требует использования процессоров Intel StrongArm и совместимых с ними PXA250, 255 и последующих. Такой тандем называется платформой Pocket PC 2002, а КПК, его использующие, - Pocket PC 2002.

Карманные персональные компьютеры ввиду  высокой цены пока еще не получили широкого распространения. Однако со снижением  себестоимости они станут так  же необходимы каждому человеку, как  мобильные телефоны, и станут так  же массово использоваться.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Заключение.

ЭВМ- электронно-вычислительные машины. Компьютер рассчитывает конструкцию космического корабля, управляет его полетом. Компьютер предсказывает погоду. Для этого ему приходится обрабатывать массу информации, получаемой как на Земле, так и из космоса- с искусственных спутников Земли. Компьютер помогает проектировать новые автомобили, самолеты, заводы. Компьютер на животноводческой ферме помогает выбрать наилучший состав корма и определить его порции, управляет температурой, влажностью и освещением теплиц. Компьютер рассчитывает заработную плату, которую получают родители. Компьютер используется даже в кино. С его помощью можно нарисовать что угодно, потом заснять, и зритель никогда не догадается о том, что этого на самом деле нет.