Электронные вычислительные машины1. Эксперименты по созданию быстродействующих вычислительных машин, построенных на электронных лампах, начались в конце 30-х годов, перед началом Второй мировой войны. Исторически первым считается проект Джона Атанасова (США), разработавшего специализированный вычислитель для решения систем алгебраических уравнений. Начавшаяся война не дала возможности завершить постройку машины. 2. Первая универсальная ЭВМ ENIAC была построена в 1945 году в Пенсильванском университете под руководством Джона Моучли и Джона Эккерта по заказу Министерства обороны США. Она работала в десятичной системе счисления, а программа вычислений набиралась на коммутационных панелях, как в табуляторах. 1945 год считается годом рождения электронных компьютеров. 3. Опыт разработки ENIAC привел его создателей к мысли усовершенствовать конструкцию машины. Соображения по перспективной архитектуре были опубликованы в 1945 году в отчете, наиболее известным соавтором которого был выдающийся математик Джон фон Нейман. Принципиальными особенностями этой, ставшей классической (фон-неймановской), архитектуры были двоичная система счисления и хранение программ в оперативной памяти. 4. Первая ЭВМ, реализующая принцип хранимой программы, была создана в Англии в 1949 году под руководством Мориса Уилкса, она называлась EDSAC. 5. Первый серийный компьютер для коммерческого использования UNIVAC был разработан Моучли и Эккертом в 1951 году и выпускался фирмой «Remington Rand». Почувствовав спрос, к производству ЭВМ в начале 50-х годов стали подключаться многие американские и европейские компании, выпускавшие точную механику и канцелярское оборудование. Фирма IBM вышла на этот рынок позже других, однако к концу 50-х годов благодаря крупным военным заказам она превратилась в крупнейшего производителя ЭВМ, контролировавшего до 70% мирового рынка. 6. Электронные вычислительные машины принято делить на поколения, различающиеся прежде всего природой основных логических элементов. Первое поколение (1950-60 гг) основывалось на электронных лампах, второе поколение (1960-65 гг) использовало полупроводниковые транзисторы. Машины первых двух поколений отличались физической и программной несовместимостью, невозможностью масштабирования. 7. Третье поколение ЭВМ появилось в 1964 году, когда фирма IBM выпустила систему машин IBM S/360, имеющей ряд революционных особенностей • использование в качестве элементной базы интегральных микросхем (ИС); • микропрограммное управление для реализации сложного набора команд (CISC); • наличие жестких дисков и дисплеев; • модульность и масштабируемость архитектуры. Успех системы 360 обеспечил ей доминирующее положение на рынке ЭВМ общего назначения. Независимые производители ЭВМ были вынуждены в 60-х и 70-х годах следовать ее архитектуре как фактическому промышленному стандарту, образовав клон совместимых с системой 360 моделей. 8. В середине 60-х годов произошло расслоение рынка ЭВМ на три сектора: • компьютеры общего назначения (mainframes) для коммерческих и научных расчетов, обеспечиваемое моделями семейства IBM S/360 и совместимыми с ними ЭВМ других производителей. Цена машин такого класса измерялась в то время сотнями тысяч долларов; • суперкомпьютеры, необходимые для особо трудоемких научных расчетов, стоящие миллионы долларов. В этом секторе рынка доминировали Control Data Corporation (CDC) и выделившаяся из нее фирма Cray • миникомпьютеры, представляющие чрезвычайно простые конфигурации с ценой не более 20 000 долларов для применения в управляющих устройствах и в небольших организациях. Здесь инициативу перехватила фирма DEC, выпустившая популярные модели PDP-8 и PDP-11. 9. Отечественная история ЭВМ может быть поделена на четыре этапа: • зарождение (1948 — 52 гг); • расцвет (1950 — 60 гг); • подражание (1970 — 80 гг); • крах (начало 1990-х годов). 10. Отцами-основателями отечественной вычислительной техники являются трое ученых, пришедших к идее создания компьютеров, исходя из задач энергетики: • Сергей Алексеевич Лебедев в 1948 — 51 гг в Институте электротехники АН УССР в Киеве построил работающую модель электронной счетной машины МЭСМ. В 1952 году в Москве под его руководством была построена «большая» машина БЭСМ, считающаяся первой отечественной ЭВМ. В дальнейшем в возглавляемом им Институте точной механики и вычислительной техники (ИТМ и ВТ) АН СССР были созданы популярные отечественные ЭВМ М-20 и БЭСМ-6 • Исаак Семенович Брук работая в стесненных условиях в Энергетическом институте АН СССР, в 1951 году построил малую ЭВМ М-1, которая положила начало семейству управляющих вычислительных машин для гражданских и военных применений. На базе его лаборатории был создан отраслевой Институт электронных управляющих машин (ИНЭУМ), а ученики Брука М.А.Карцев и Н.Я.Матюхин создали и возглавили секретные институты, в которых впоследствии реализовывались крупнейшие отечественные проекты информационных систем для противовоздушной и противоракетной обороны страны. • Башир Искандарович Рамеев еще в 1948 году получил вместе с И.С.Бруком авторское свидетельство на программно-управляемую вычислительную машину, но этот проект не был реализован. После принятия правительственного решения о создании отечественных ЭВМ, он, работая в промышленном СКБ-245, возглавил разработку первой серийной ЭВМ «Стрела». Впоследствии коллектив Рамеева переехал в Пензу и основал там НИИ математических машин, в котором были созданы разнообразные модели ЭВМ под фирменной маркой «Урал». 11. В эпоху расцвета отечественной вычислительной техники (1950-60 гг) в различных городах Советского Союза были созданы научные школы, НИИ, построены заводы по производству вычислительных машин. Кроме упоминавшийся коллективов Лебедева, Брука и Рамеева, были созданы институты и заводы в Минске, Киеве, Ереване и др. Наибольшей оригинальностью отличались разработки Института кибернетики Украинской Академии наук. возглавляемого выдающимся ученым академиком Виктором Михайловичем Глушковым. 12. Несмотря на отдельные успехи, общий уровень вычислительной техники в СССР к началу 70-х годов существенно отстал от западного. Этому способствовали обстановка холодной войны и тотальной секретности, информационная изоляция страны. В этих условиях руководство страны, провозгласившее курс на быструю и всеобщую компьютеризацию, приняло решение о прекращении оригинальных разработок мэйнфреймов и миникомпьютеров и развертывании производства клонов популярных американских ЭВМ (IBM S/360, PDP-11). Хотя такими мерами отставание от мирового уровня удалось сократить, «большого скачка» не получилось, промышленность была не в состоянии преодолеть технологический барьер, отечественные аналоги получались ненадежными и дорогими. Пока наши производители копировали существующие образцы, западные фирмы уходили вперед. Так продолжалось до начала 90-х годов, когда перестройка и открытые границы. окончательно разрушили неконкурентоспособную отечественную электронную промышленность. 13. Микропроцессорная революция, коренным образом преобразовавшая мир вычислительной техники, началась с выпуска в 1971 году фирмой Intel первого 4-битового микропроцессора Intel-4004, пригодного для встраивания в калькулятор. В течение 70-х годов микроэлектроника бурно развивалась, технические характеристики микропроцессоров увеличились настолько, что стало возможным на их основе создать полноценный микрокомпьютер. Признанным центром полупроводниковой и компьютерной промышленности в США стала Кремниевая (Силиконовая) долина, расположенная в штате Калифорния недалеко от Сан-Франциско. 14. Исторически первым персональным компьютером, выпущенным в продажу в 1975 году, стал компьютер Altair-8800 фирмы MITS из Альбукрке, штат Нью-Мексико. Он продавался в виде набора радиодеталей, не имел ни дисплея, ни клавиатуры, зато стоил менее 500 долл. Для этого компьютера Билл Гейтс и Пол Аллен написали интерпретатор с языка Бэйсик, организованная ими фирма Microsoft располагалась вначале в Альбукерке. 15. Коммерческий успех Altair вызвал к жизни первое поколение 8-битовых микрокомпьютеров (1975-1980 гг), которые производились многими компаниями, организовавшимися в эти годы. Среди них вскоре выделилась фирма Apple, основанная в 1976 году Стивом Джобсом и Стивом Возняком. Персональный компьютер Apple-II, изначально спроектированный как для деловых приложений, так и для развлечений, пользовался большой популярностью; он стал представлять серьезную угрозу для производителей «настоящих» ЭВМ. 16. Фирма IBM вышла на рынок персональных компьютеров в 1981 году с компьютером IBM PC на 16-битовым процессоре Intel. Особенностью его конструкции, как в свое время в системе 360, была открытая архитектура. Этим было положено начало второму поколению персональных компьютеров, представленному в основном многочисленными клонами PC-совместимых моделей. Коммерческий успех этого компьютера и последующих его модификаций был огромным, к 1983 году фирма захватила около 85% мирового рынка ПК, однако в дальнейшем IBM растеряла подавляющее преимущество, так как на сцену вышло третье поколение персональных компьютеров. 17. Третье поколение ПК характеризуется не только переходом к 32-разрядной архитектуре микропроцессоров, но прежде всего повышенным вниманием к человеко-машинному интерфейсу. Первый серьезный шаг в этом направлении сделала фирма Apple, зажатая в угол конкуренцией со стороны IBM. В 1984 году она выпустила персональный компьютер Macintosh, имеющий принципиально новый графический интерфейс. Принципы этого интерфейса были заимствованы у фирмы Xerox, в исследовательском центре которой в течение многих лет развивались идеи взаимодействия человека с компьютером, была изобретена «мышь», придуманы концепция рабочего стола и раскрывающихся окон. 18. Фирма IBM собиралась ответить на вызов Apple и активность собственных клон мэйкеров принципиально новым семейством компьютеров PS/2 с операционной системой OS/2, которую она разрабатывала совместно с Microsoft. Однако этот суперпроект затянулся и в целом оказался коммерчески неудачным. Вся вторая половина 80-х и первая половина 90-х годов отмечено ожесточенной борьбой между двумя конкурирующими фирмами, дело дошло даже до судебного иска. Хотя в идейном отношении компьютеры на базе Intel часто оказывались в позиции догоняющей стороны, масштабы их производства и прогресс операционной системы Windows позволили в целом этой платформе удержать лидерство в мировом масштабе, оставив Макинтошам нишу образования и издательской деятельности. 19. В настоящее время вычислительная техника продолжает бурно совершенствоваться во всех направлениях. Интенсивно развивается технологическая база микроэлектроники. Скорость этого развития может быть оценена эмпирическим законом Мура, сформулированным еще в 1968 году. Согласно этому закону, плотность элементов на кристаллах удваивается каждые 1,5 года, так что число транзисторов в современных микросхемах измеряется десятками миллионов. Соответственно увеличивается тактовая частота, усложняется архитектура микропроцессоров. Как следствие, уменьшается число фирм, способных разрабатывать и производить эти сверхсложные конструкции. Образуются альянсы компаний, развивающие общую аппаратную платформу. Так, Intel и Hewlett Packard объединили свои усилия в разработке перспективного 64-разрядного CISC- микропроцессора Itanium (раньше назывался Merced), а IBM, Motorola и Apple развивают RISC-микропроцессор PowerPC. 20. Современный рынок компьютеров далеко не исчерпывается персональными компьютерами, он чрезвычайно велик и разнообразен. В нем выделяются три сектора верхнего уровня: суперкомпьютеры, компьютеры общего назначения и специальные компьютеры. • Суперкомпьютеры определяют передний край технического прогресса в области информатики. Они представляют собой гигантские конфигурации, насчитывающие тысячи микропроцессоров ценою во многие миллионы долларов. Пиковая производительность таких систем достигает нескольких триллионов операций в секунду. • Компьютеры общего назначения подразделяются на серверы различного масштаба, рабочие станции и персональные компьютеры. На рынке серверов высокого класса в начале XXI века продолжают лидерствовать «большие» компьютеры IBM — мэйнфреймы IBM S/390 и серверы AS/400, а также RISC — серверы фирмы Sum Microsystems. Секторы рабочих станций и персональных компьютеров (их в 2000 году было выпущено более 120 миллионов) заполнены разнообразными вариациями компьютеров на базе платформы Intel самых различных производителей (более 100 миллионов, из них 9 миллионов выпущено самой фирмой IBM), новыми моделями Macintosh, рабочими станциями Sun. а также немногочисленными представителями других платформ. • Специальные компьютеры выпускаются электронной промышленностью в огромных, не поддающихся учету количествах. Большинство их встроено в научные и бытовые приборы и оборудование и работает по жестко фиксированным управляющим программам, однако некоторая часть предназначена для универсального использования. К ним можно отнести карманные компьютеры (персональные цифровые помощники — PDA) и сетевые терминалы, которые в последнее время интегрируются с сотовыми телефонами и служат для организации мобильного доступа во всемирную компьютерную сеть.
|
