3. Развитие вычислительных систем

Совокупность устройств, предназначенных для автоматического или автоматизированного накопления, обработки и хранения данных, называют вычислительной техникой.

Автоматические вычисления не всегда производились как в настоящее время электронными устройствами. История развития средств вычислительной техники включает и механические устройства для расчетов.

Первое в мире автоматическое устройство для выполнения операции сложения было создано на основе механических часов. В 1623 г. его разработал В. Шикард, профессор университета Тьюбингена (Германия).

В 1642 г. французский механик Б. Паскаль разработал суммирующее устройство, которое было первым в мире механическим калькулятором.

В 1673 г. немецкий математик и философ Г. Лейбниц создал калькулятор, выполняющий операции умножения и деления.

Долгое время принцип механического управления математическими операциями не изменялся. Только в начале XX века были изобретены электронные устройства, которые дали новый толчок к развитию вычислительной техники:

• 1904 г. – Дж. Флеминг изобрел диод;

• 1906 г. – Л. Форест разработал триод;

• 1918 г. – М. Бонч-Бруевич создал триггер.

Первый электронный компьютер Colossus был создан М Ньюменом и Т. Флауерсом (Великобритания) в 1943 г. и содержал более 1500 электронных ламп. Компьютеры этого этапа развития вычислительной техники можно считать компьютерами первого поколения (большие ЭВМ).

В 1949 г. разработан первый компьютер, сохраняющий программу в своей памяти и использующий для вывода информации дисплей.

Двумя годами раньше – в 1947 г. сотрудниками лаборатории Bell Дж. Бардином и У. Браттейном разработан транзистор, который стимулировал развитие в 1950-1964 гг. электронных компьютеров – компьютеров второго поколения (мини-ЭВМ).

Созданием первого 4-разрядного микропроцессора Intel-4004 ознаменован 1971 г. Микропроцессор представлял собой множество транзисторов на кремниевом кристалле, скорость его работы составляла 60 тысяч операций в секунду. Компьютеры на основе микропроцессоров – это третье поколение (микро-ЭВМ).

В 1974 г. усилиями С. Возняка и С. Джобса появляется первый компьютер серии Apple. Первый прототип персонального компьютера, оснащенный 8-разрядным процессором Intel-8080, поступил в продажу в 1975 г.

В связи с необходимостью использования компьютеров для специализированных вычислений в 1981 г. фирма Intel представляет первый сопроцессор – математический процессор для операций над числами с плавающей запятой.

Дальнейшее развитие вычислительных систем включает следующие даты:

• 1983 г. – фирма IBM представляет компьютер IBM PC XT с процессором 8088 и сопроцессором, жестким диском, дисководом для гибких дисков и 256 килобайтами оперативной памяти;

• 1984 г. – появление на рынке компьютера IBM PC АT на основе процессора 80286 с рабочей частотой 6-8 МГц и адресуемой (оперативной) памятью 1 Мбайт;

• 1993 г. компьютеры нового (четвертого) поколения – 32-разрядный Pentium с быстродействием от 110 млн операций в секунду;

• 1998 г. – корпорация IBM представляет первый в мире квантовый компьютер, созданный на основе двух атомов (нанотехнологии – «биологические компьютеры»).

Рассмотрим наиболее распространенную классификацию компьютеров. Этот метод классификации связан с областями применения компьютеров.

Большие электронно-вычислительные машины (ЭВМ). Это самые мощные компьютеры, применяемые в крупных предприятиях или отраслях. Компьютеры этого класса получили название мэйнфреймов (mainframe). На базе таких суперкомпьютеров создают вычислительные центры.

Мини-ЭВМ – компьютеры, которые отличаются от машин предыдущей группы уменьшенными размерами, меньшей производительностью и стоимостью. Такие компьютеры используются крупными предприятиями, научными учреждениями и некоторыми высшими учебными заведениями, которые сочетают учебную и научную деятельность.

Микро-ЭВМ обладают невысокой по сравнению с компьютерами предыдущих классов производительностью и используются для выполнения операций, в которых нецелесообразно использовать суперкомпьютеры. Например, компьютеры этого класса решают задачи по предварительной подготовке данных.

Персональные компьютеры (ПК) – категория компьютеров, бурно развивающаяся в течение последних тридцати лет. Невзирая на небольшие размеры и относительно невысокую стоимость, они обладают значительной производительностью. Например, уровень производительности современных ПК превосходит уровень больших ЭВМ 70-х годов или микро-ЭВМ 90-х годов.