4433

21

американском бюро погоды в начале 1955 года. При этом главным достижением компании "IBM" в те годы было оснащение своих компьютеров разнообразными периферийными устройствами. Так, например, уже в 1957 году появился первый коммерческий дисковод с перемещением головок для чтения(записи) — IВM 305, ставший впоследствии прообразом современных жестких дисков.

До середины 50-х годов программирование осуществлялось преимущественно на специализированных языках и ассемблерах и поэтому было доступно лишь узкому кругу специалистов. Но 1954 году появился первый универсальный алгоритмический язык FORTRAN, задавший точку отсчета в эволюции универсальных языков программирования и сделавший само программирование значительно более доступным.

К этому же периоду относится появление первых успешно продаваемых цифровых игровых устройств: созданная в 1956 году приставка Geniac стала прототипом игровых компьютеров и приставок. А чуть позже, в 1957-м, компания "NCR" выпустила первый специализированный бизнес-компьютер NCR 304.

Однако еще долгое время как сами компьютеры, так и системы ввода-вывода информации оставались весьма неудобным. И хотя уже в 1955 году делались первые попытки использования мониторов с электронно-лучевой трубкой, но первое надежное коммерческое использование их для компьютерного дисплея (VDT — видеотерминал) относится лишь к 1963 году, когда у первого миникомпьютера PDP-1 компании "DEC" впервые появился дисплей. Но это уже были компьютеры следующего поколения.

Компьютеры второго поколения (1960-1965)

Несмотря на то что в 1961 году в корпорации "Fairchild" появилась первая коммерчески доступная интегральная схема, элементная база компьютеров 60-х годов только-только начала переходить от ламп к полупроводниковым элементам. Однако размеры компьютеров значительно уменьшились, они стали дешевле и доступнее, появилось много алгоритмических языков (как универсальных, так и специализированных), начались серьезные исследования в области искусственного интеллекта, а сферы применения компьютеров существенно расширились.

В 1960 году Френк Розенблат, работавший в Корнелльской лаборатории аэронавтики, создал первую систему распознавания изображений — перцептрон "Марк-1", а Джозеф Уайзенбаум из компании "Дженерал Электрик" разработал программу "Элиза», которая поддерживала текстовый диалог с собеседником на любую заложенную в нее тему.

22

К этому же периоду следует отнести и зарождение интерактивной компьютерной графики, определившей, например, применение компьютеров в области автоматизированного проектирования и управления производством.

Так, в 1963 году Айвен Сазерленд разработал программу Sketchpad (блокнот), которую можно считать первым коммерческим проектом в области интерактивной компьютерной графики; в 1964 году Дугласом Энгельбартом было изобретено первое ручное устройство ввода — манипулятор «мышь», а в 1965 году компания "IBM" выпустила первый коммерческий графический терминал IBM 2250, созданный специально для конструкторов автомобильной промышленности.

Компьютеры третьего поколения (1965—1975)

Вкомпьютерах третьего поколения уже использовались интегральные микросхемы, что привело к радикальному уменьшению габаритов, а развитие сетевых технологий и реализация доступа с удаленных терминалов сделали компьютеры еще более доступными.

Продолжились исследования и в области искусственного интеллекта. В 1962 году созданная Артуром Сэмюэлем программа по игре в шашки смогла потягаться с чемпионом-человеком.

Вначале 60-х был изобретен модем, который в 1967-м г. был существенно усовершенствован Джоном Ван Гином из Станфордского научноисследовательского института, а в 1970-м г. под руководством уже упоминавшегося изобретателя мыши Энгельбарта была отмечена первая крупномасштабная реализация электронной почты. Там же был создан первый многооконный интерфейс пользователя, а в 1969-м г. Алан Кей в лаборатории компании "Xerox" в Пало-Альто разработал первый графический интерфейс.

Параллельно развивалась компьютерная графика. В 1968 году на космическом аппарате «Маринер-6» была установлена первая система растрового сканирования, данные с которой передавались на Землю, обрабатывались компьютером IBM и выводились на экран графического монитора.

Вмире наблюдался все больший интерес к задачам искусственного интеллекта. В 1974 году состоялся международный шахматный турнир машин, снабженных соответствующими программами. Как известно, победу на этом турнире одержала советская машина с шахматной программой «Каисса».

Начиная с 1976 года ученые вели работы по созданию протокола TCP/IP, который со временем стал одним из наиболее популярных протоколов сетевого

23

взаимодействия и стандартом де-факто для реализации глобальных сетевых соединений благодаря открытости, масштабируемости и предоставлению одинаковых возможностей глобальным и локальным сетям. К концу 70-х годов архитектура и протоколы TCP/IP практически приобрели современный вид.

В те же годы появились первые суперкомпьютеры семейства CRAY, которые привлекли внимание многочисленных американских исследователей, стремившихся получить удаленный доступ к мощным вычислительным ресурсам этих компьютеров. Таким образом, на повестке дня стал вопрос о необходимости организации сетевого доступа к суперкомпьютерным центрам, положивший начало бурному развитию локальных и глобальных сетей.

Компьютеры четвертого поколения (1970—1985)

Начало 70-х гг. ознаменовалось поистине революционными преобразованиями в элементной базе компьютеров: в 1971 году по заказу производителя калькуляторов компании "Busicom" корпорация "Intel" разработала первый коммерчески доступный микропроцессор Intel-4004, открывший эру микропроцессоров и микрокомпьютеров. Так, в начале 70-х гг. появились компьютеры четвертого поколения, созданные на базе микропроцессоров, и, что особенно важно, процесс их производства удалось настолько удешевить, что сами компьютеры стали доступны рядовым пользователям, то есть стали персональными, и началось их массовое производство и потребление. Появление первого цифрового микрокомпьютера MITS 816, доступного для персонального использования, относят к 1972 году.

Однако первые персональные компьютеры больше напоминали детские конструкторы: как первый выставленный на продажу знаменитый комплект для сборки персонального компьютера Mark-3. И только в 1975 году в продажу поступил первый персональный компьютер массового производства Altair 8800, который имел все необходимое и даже был оснащен интерпретатором с алгоритмического языка BASIC. Как известно, этот интерпретатор написали Билл Гейтс и Поль Ален, так что 5 сентября 1975 года считается официальным днем рождения компании Microsoft.

Первый персональный компьютер IBM (IBM Portable Computer) появился тогда же, но был очень дорогим и неудобным в использовании, поэтому широкого распространения не получил. Это был портативный компьютер с ленточным устройством ввода-вывода и крошечным дисплеем. А вот первым полнофункциональным и в выcшей степени успешно продаваемым персональным компьютером стал Apple II, созданный Стивом Джобсом и

24

Стивом Возняком годом позже. Его разработка производилась с 1974 по 1976 год, затем была выполнена на коммерческой основе, став чрезвычайно популярной после выпуска. Именно этот компьютер положил начало тенденции всеобщей компьютеризации и сделал возможным применение компьютеров буквально во всех областях человеческой деятельности.

Первый успешно продаваемый персональный компьютер IBM PC появился лишь пятью годами позже — в 1981г., но именно компания "IBM" революционизировала компьютерную индустрию «персоналок», показав пример расширяемой архитектуры, называемой также "открытой", которая обеспечила пользователям возможность добавлять все новые и новые компоненты к их компьютерам без замены целого устройства.

Именно благодаря возможной расширяемости и открытости архитектуры сторонние изготовители быстро наладили производство различной периферии (в том числе и жестких дисков), которая добавила IBM PC новые возможности. Появление текстовых процессоров и электронных таблиц заложило основу для офисного и домашнего использования компьютера.

Компьютеры этой серии стали настолько популярны, что многие изготовители начали копировать проект IBM, ставший промышленным стандартом, а с выпуском нового компьютера IBM XT произошел настоящий взрыв в индустрии персональных компьютеров.

К 1981 году относится и появление первых успешно продаваемых переносных микрокомпьютеров с экраном, дисководами и сумкой для переноса (то есть прообразов современных ноутбуков). Первым был Osborne 1 корпорации "Osborne Computer Corp", а за ним последовала модель IBM 5155 (Personal Portable Computer).

При этом персональные компьютеры инициировали и взрывное развитие коммуникаций, а появление настольных устройств с потенциальной возможностью коммуникаций при помощи модемного подключения дало мощный толчок развитию сетевых технологий и модемной связи.

Наряду с созданием дешевых ПК в это время совершенствовались мощные многопроцессорные системы и продолжала развиваться компьютерная графика. В 1976 году начались разработки по реализации цветной растровой графики, появились первые интегрированные текстово-графические дисплеи. Продолжались работы в области искусственного интеллекта. В 1976 году группа из Иллинойсского университета создала экспертную систему (программа AQ11 могла ставить диагноз на основе распознавания признаков болезни).

25

Компьютеры пятого поколения (1985 г.— по настоящее время)

Компьютеры нынешнего поколения отличаются от предыдущих, главным образом, широкими коммуникационными возможностями и повышением степени интеграции полупроводников элементной базы (сверхвысокая интеграция). В 1986 году магистральная сеть NSFNET объединила пять суперкомпьютерных центров, открыв широкому кругу исследователей доступ к мощным вычислительным ресурсам. Прежде, из-за бюрократических проблем, эта задача не могла быть решена, что и привело к появлению NSFNET. Большое число университетов и исследовательских центров, в том числе за пределами США, выразили желание подключиться к этой сети. Для сокращения платы за использование междугородних линий связи было решено развивать систему региональных сетей, объединяющих компьютеры внутри какого-то региона и имеющих выходы на подобные сети е соседних областях. При такой конфигурации все компьютеры являются равноправными и имеют связь по цепочке через соседние компьютеры как друг с другом, так и с суперкомпьютерами. Таким образом, начиная с 1986 года можно говорить о становлении Глобальной компьютерной сети Интернет.

С середины 80-х начало значительно расти количество программ для домашнего применения. Появились различного рода развивающие и обучающие программы, а сеть Интернет, перекинувшись из США в Европу, начала быстро распространяться по всему миру. В 1988 Интернет стал международной сетью: к нему присоединились Канада, Дания, Финляндия, Франция, Норвегия, Швеция и т.д. Появились новые службы Глобальной сети.

К началу 90-х годов Интернет объединяла уже сотни отдельных сетей США и Европы. К Интернету помимо научных институтов стали подключаться различные компании нефтяной, автомобильной и электронной индустрии, а также телефонные компании.

26

III. Основные производители в области компьютерных технологий

3.1. Корпорация "INTEL"

Сегодня (конец 2004 г.) корпорации "Intel" насчитывает 78 тыс. сотрудников в 294 отделениях в разных странах мира и входит в число 500 крупнейших компаний планеты.

Многие, когда говорят о микропроцессорах, представляют себе персональный компьютер. Но первые процессоры были встроены в самые повседневные и распространенные механизмы и инструменты. Когда компания "Intel" представила в 1971 году свой первый микропроцессор, никто даже не мог предположить, к созданию каких сложных аппаратов эта технология приведет в будущем.

Корпорация "INTEL" была основана в 1968 году сотрудниками фирмы "Fairchild Semiconductor": Робертом Нойсом (изобретателем интегральной микросхемы в 1959 году), Гордоном Муром, возглавлявшим научные исследования и конструкторские разработки и специалистом в области химических технологий Эндрю Гроув, нынешним председателем Совета директоров "Intel". Название фирмы "Intel" образовано от сокращения полного имени Integral Electronic.

Первые опыты по созданию микропроцессоров проводились еще в фирме

"Shockley Semiconductor Laboratory", затем в "Fairchild Semiconductor". Нойс и Гордон являлись сотрудниками обеих фирм, и, когда они организовали "Intel", получился некий состав, органично вобравший в себя опыт двух предшествующих фирм. Нойсу предложил соединить друг с другом элементы при сборке схем сразу на одной кремниевой пластине без помощи проводов. И в 1959 году Нойс сделал об этом первое детальное сообщение, а затем поделился идеями о размещении на одном кристалле нескольких элементов. С этого момента замысел интегральной схемы делается реальностью. На вершине успеха "Fairchild Semiconductor" Нойс и Мур уходят из фирмы, чтобы создать свою фирму — "Intel".

Первой продукцией фирмы были микросхемы оперативной памяти. При выполнении заказа японской фирмы "Busicom" возникла идея создания универсальной интегральной микросхемы, результатом чего стало появление в 1971 году первого микропроцессора Intel 4004.

Микропроцессор i4004 — четырехразрядный микропроцессор, основа программируемых калькуляторов. Следующий микропроцессор i8008 (1972 г.) был быстрее своего предшественника в два раза и был уже восьмиразрядным. i8008 послужил основой для создания микро-ЭВМ, прототипа персонального компьютера.

27

Микропроцессор i8080 (1974 г.) можно назвать первым "классическим" процессором. i8080 являлся "сердцем" первого в мире персонального компьютера Altair. Все современные процессоры серии х86 являются дальними потомками i8080; все они ещё могут исполнять код i8080.

С тех пор "Intel" превратилась в крупнейшего в мире производителя микропроцессоров. Микропроцессор, о котором часто говорят как о «мозге» вычислительной машины, выполняет функции главного органа управления персональным компьютером и другими электронными устройствами.

Микропроцессоры Intel: начало эры ПК

В1979 году фирма "Intel" выпустила новый микропроцессор Intel 8086/8088. Тогда же и появился первый сопроцессор Intel 8087. Тактовые частоты, на которых мог работать микропроцессор Intel-8086/8088,— 4.77, 8 и 10 МГц.

Вконце 70-х годов распространение персональных компьютеров даже привело к некоторому снижению спроса на большие компьютеры и миникомпьютеры (мини-ЭВМ). Это стало предметом серьезного беспокойства фирмы "IBM" - ведущей компании по производству больших компьютеров, и в 1979 году фирма "IBM" решила попробовать свои силы на рынке персональных компьютеров.

Прежде всего, в качестве основного микропроцессора компьютера был выбран новейший тогда 16-разрядный микропроцессор Intel 8088. Его использование позволило значительно увеличить потенциальные возможности компьютера, так как новый микропроцессор позволял работать с 1 Мб памяти, а все имевшиеся тогда компьютеры были ограничены 64 Кб. В компьютере были использованы и другие комплектующие различных фирм, а его программное обеспечение было поручено разработать небольшой тогда еще фирме "Microsoft". И, таким образом, в 1981 году появилась первая версия операционной системы для компьютера IBM PC — MS DOS 1.0. В дальнейшем, по мере совершенствования компьютеров IBM PC, выпускались и новые версии DOS, учитывающие новые возможности компьютеров и предоставляющие дополнительные удобства пользователю.

Вавгусте 1981 г. новый компьютер под названием «IBM Personal Computer» был официально представлен публике, и вскоре после этого он приобрел большую популярность у пользователей. IBM PC имел 64 Кб оперативной памяти, магнитофон для загрузки(сохранения) программ и данных, дисковод и встроенную версию языка BASIC.

28

Через один-два года компьютер IBM PC занял ведущее место на рынке, вытеснив модели 8-битовых компьютеров.

Новое поколение микропроцессоров идет на смену предыдущему каждые два года и морально устаревает за 3—4 года. Микропроцессор вместе с другими устройствами микроэлектроники позволяют создать довольно экономичные информационные системы.

Причина такой популярности микропроцессора состоит в том, что с их появлением отпала необходимость в специальных схемах обработки информации, достаточно запрограммировать её функцию и ввести в постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) микропроцессора.

Через короткий отрезок времени модель IBM PC была усовершенствована. Новая модификация получила название «расширенного» IBM PC/XT (Personal Computer/eXTended version). В данной модификации производители отказались от использования магнитофона в качестве накопителя информации, добавили второй дисковод гибких дисков, а также возможность использования жесткого диска емкостью 10-30 МБ. С тех пор наличие жесткого диска в ПК является обязательным. Модель базировалась на использовании того же микропроцессора

- Intel 8088.

Микропроцессор Intel 80286

В1982 году фирма "Intel" выпустила новый микропроцессор Intel 80286, который имел 134 тыс. транзисторов и был разработан по 1,5 микронной технологии (микрон — микрометр или мкм). Он мог работать с 16 Мб оперативной памяти на частотах: 8, 12 и 16 МГц. Его принципиальное новшество — защищенный режим и виртуальная память размером до 1 Гб — не нашли массового применения, процессор большей частью использовался как очень быстрый 8088.

Втом же году была выпущена новая модель компьютеров под названием

IBM PC/AT (Personal Computer/Advanced Technology «ПК усовершенствованной технологии»). В связи с использованием нового микропроцессора с сопроцессором 80287 производительность системы возросла более чем вдвое. Она укомплектована дисководами гибких дисков нового типа (с утроенным объемом хранимой информации), жестким диском от 40 МБ и выше. Шина материнской платы ПК расширена до 16 бит.

Накал конкурентной борьбы заставил разработчиков IBM в конечном счете отказаться от принципа "открытой архитектуры". Новое семейство моделей ПК IBM получило название PS/2 (Personal System 2 — «персональная

29

система/2»). Она абсолютно несовместима с первым поколением на аппаратном уровне, но сохраняет совместимость на уровне программного обеспечением. В модели PS/2 фирма "IBM" заявила о своем переходе на новую шинную архитектуру — микроканальную (Micro Channel Architecture, MCA). Это позволило отгородиться от сторонних производителей, но ограничило потребителей в выборе: все дополнительные устройства для этих ПК выпускала только сама "IBM"; другие фирмы ее практически не поддерживали. Первые модели семейства PS/2 использовали микропроцессор Intel 80286 и фактически копировали ПК AT, но на базе иной архитектуры.

Микропроцессор Intel 80386, 80486

В1985 году появились Intel 80386SX и Intel 80386DX. Они открыли класс

32-разрядных процессоров. Микропроцессор Intel 80386 имел 275 тыс. транзисторов и изготавливался по технологии 1,5 мкм. Адресуемое пространство оперативной памяти увеличилось до 4 Гб вследствие увеличения разрядности процессора с 16 бит до 32 бит. Новый микропроцессор работал на частотах: 16, 20, 25, 33 и 40 МГц.

Первое место среди различных вариантов модели ПК 386 (данные 1989 года) занимает компьютер Compaq DeskPro/386.

В1989 году "Intel" приступила к выпуску нового ряда микропроцессоров I80486/SX/DX/DX2, имевших свыше 1,2 млн транзисторов на кристалле, изготовленных по технологии 1 мкм. От 386-го он существенно отличается размещением на кристалле первичного кэша и встроенного математического сопроцессора I80487. Микропроцессоры 80486 по-прежнему могли адресовать до 4 Гб оперативной памяти и работали на частотах: 25, 33, 50 и 66 МГц.

После освоения производства процессора Intel 80486 в выпуске моделей ПК типа IBM PC 486 лидировали Apricot и Compaq, затем — AST, Zenith и

другие, а сама IBM неохотно выпускала ПК с этими микропроцессорами.

В1992 году появляется процессор Intel 80486DX4, который работает на учетверенной частоте внешней шины, что позволило увеличить тактовую частоту процессора до 80, 100 и даже 120 МГц.

Процессоры Pentium

Кажется, что процессоры Pentium появились совсем недавно. Многие считает, что до Pentium вообще не было компьютеров, заслуживающих внимания. Иногда о процессорах I80386 предполагают, что речь идет о Pentium III. Если же вспомнить историю, то о первом процессоре Pentium, было объявлено в марте 1993 г., т. е. тогда, когда семейство процессоров I80486 было

30

в зените славы, a Intel DX4 еще только проектировался. Первые процессоры Pentium имели тактовые частоты 60 МГц (100 млн операций в секунду), и 66 МГц (112 млн операций в секунду). Умножение частоты для ядра не использовалось. В то время такие частотные характеристики применялись для 16-разрядных приложений. В первых партиях процессоров Pentium через некоторое время была обнаружена ошибка при делении чисел, которая проявлялась только при определенных соотношениях операндов. Количество транзисторов на кристалле нового процессора в очередной раз достигло рекордной отметки в 3,1 млн (технология 0,8 мкм). Число контактов у корпуса процессора со штырьковыми выводами стало равным 273. Возможности работы с памятью были аналогичны предшествующему поколению — адресуемая память равна 4 Гбайт, виртуальная память до 64 Тбайт. Но можно было использовать при страничной адресации до 4 Мбайт, вместо 4 Кбайт, как в i80486 процессорах. Еще несколько лет параллельно развивались два поколения процессоров по причине того, что наиболее популярная операционная система Windows 3.1 была лишь надстройкой — оболочкой над MS-DOS. Эта операционная система, к сожалению, не использовала 32-разрядные возможности процессоров, поэтому программисты разрабатывали почти все программы как 16-разрядные. 32-разрядная операционная система Windows 95 появилась только через два года. Но все же реализованные именно в процессорах Pentium принципы обработки информации позволили по настоящему превратить обычный персональный компьютер в нечто большее, чем в простую машину для обработки цифр и текстов. Наиболее интересное новшество, примененное в процессорах,— это использование механизма предсказаний. Как должны выполняться компьютерные программы — шаг за шагом, инструкция за инструкцией? Элементарно: два плюс два — к результату прибавим еще одно число. Но ряд команд получают данные от внешней памяти и разнообразных внешних устройств, которые не отличаются быстродействием, а некоторые команды требуют больше циклов для своего выполнения. Процессор Pentium в тех случаях, когда данные для выполнения текущей операции еще не готовы, продолжает вычисления, обрабатывая дальнейшие инструкции. К тому времени, когда будет выполнена инструкция, данные для которой поступили с опозданием, процессор уже обсчитает множество последующих команд. Обычно по результатам выполнения таких "медленных" инструкций в программе делается выбор между несколькими возможностями: как бы решить — идти налево или направо. Вот тут и полезен механизм