Було продано понад тисячу таких ЕОМ, таким чином, Model 650 можна назвати першим масовим комп'ютером.

Як наслідок, протягом 1950-х років оборонні програми, наукові дослідження і розвиток інженерії та розширення сфери застосування оброблення даних заклали фундамент для цивільної комп'ютерної індустрії.

1.3.3. Персональні комп’ютери

Комп’ютери 40-х і 50-х років ХХ століття були дуже великими пристроями – величезні зали були заставлені шафами з електронним устаткуванням. Все це коштувало дуже дорого, тому вони були доступні лише великим фірмам і організаціям.

Перший крок до зменшення розмірів комп’ютерів став можливим з винайденням в 1948 р. транзисторів – мініатюрних електронних пристроїв, які змогли замінити в комп’ютерах електронні лампи. У 1958 р. було знайдено спосіб як на одній пластині напівпровідника отримати кілька транзисторів (винахідник Роберт Нойс), а у 1959 р. – як на пластині зробити і транзистори і всі необхідні сполучення між ними. Отримані електронні схеми стали називати інтегральними схемами. В подальшому кількість транзисторів, на одиниці площі інтегральної схеми збільшувалась щороку.

Зрештою кількісні показники перейшли у якісний стрибок – у 1970 р. інженерами фірми Intel було сконструйовано інтегральну схему, аналогічну за своїми функціями центральному процесору великої ЕОМ. Так з’явився перший мікропроцесор Intel-4004. Звичайно його можливості були скромніші, ніж у великої ЕОМ – він працював значно повільніше і міг обробляти лише 4 біти інформації (великі ЕОМ обробляли 16 або 32 біти), але й вартість його була відповідно меншою. У 1973 р. було випущено 8- бітовий (розрядний) процесор Intel-8008 а в 1974 р. його удосконалену версію 8080, яка до кінця 70-х років стала стандартом мікрокомп’ютерної індустрії. Прості 8-ми розрядні процесори та мікроконтролери використовуються і до сьогодні як головна складова вбудованих пристроїв

(Embedded Electronics).

На початку експериментальні версії 8-ми розрядних мікропроцесорів використовувались тільки електроніками-аматорами в різних спеціалізованих пристроях. Але на початку 1975 р. з’явився перший комерційно поширюваний комп’ютер Альтаір-8800, розроблений фірмою MITS, який продавався за ціною 500$. В 1975 р. Пол Аллен та Білл Гейтс (засновники корпорації Microsoft) створили для нього інтерпретатор мови Basic, що дозволило користувачам досить просто спілкуватися з комп’ютером та легко створювати для нього свої спеціалізовані програми. Іще одним

18

комп’ютером, популярним серед покупців, був комп’ютер з вбудованими графічними можливостями створений компанією Apple, який так і наз вали – Apple Macintosh. Оскільки такі комп’ютери призначались для одноосібного користування, їх стали називати персональними комп’юте-

рами (ПК).

Поширення персональних комп’ютерів завдяки їх універсальності і простоті привело до зменшення попиту на великі ЕОМ та міні ЕОМ. Це занепокоїло керівників фірми IBM і в 1979 р. тут вирішили спробувати свої сили на ринку персональних комп’ютерів. Однак керівництво компанії недооцінило важливість цього сектору ринку. Щоб не витрачати на експеримент багато грошей, відділу, який відповідав за цей проект, дозволили не конструювати комп’ютер з "нуля", а використати готові блоки, виготовлені іншими виробниками.

Перш за все як основний процесор комп’ютера був вибраний новий тоді 16-розрядний мікропроцесор Intel-8088. Це дозволило значно збільшити потенціал комп’ютера, оскільки новий процесор дозволяв працювати з 1 Мбайт пам’яті, а всі наявні на той час комп’ютери були обмежені об’ємом 64 Кбайт. В комп’ютері були використані й інші комплектуючі різних фірм, а його програмне забезпечення було доручено розробити невеликій на той час фірмі Microsoft. Новий комп’ютер під назвою IBM PC (Personal computer – персональна ЕОМ) був офіційно представлений в серпні 1981 р.

На відміну від інших комп’ютерів в IBM PC була закладена можливість удосконалення (заміни) окремих його частин комплектуючими інших виробників. Комп’ютер був зроблений не єдиним пристроєм, а складеним із незалежних блоків як дитячий конструктор. При цьому методи узгодження роботи комплектуючих не тримались в секреті, а були доступні усім бажаючим. Цей принцип, названий принципом відкритої архітектури, з одного боку забезпечив комп’ютеру IBM PC грандіозний успіх, а з іншого позбавив корпорацію можливості одноособово користуватися плодами цього успіху.

Через кілька років комп’ютер IBM PC зайняв провідне місце на ринку і фактично став стандартом. Зараз такі комп’ютери ("сумісні з IBM PC") складають біля 90% всієї комп’ютерної продукції у світі.

1.3.4. Народження радянського комп’ютера

Перший радянський комп'ютер був створений під керівництвом академіка Сергія Олексійовича Лебедєва у Києві. Правда, в СРСР необхідність створення ЕОМ керівництво усвідомило пізніше за американців, більш того деякий час кібернетику вважали "лженаукою", і вчених, які нею займались, переслідували. Тому відповідні роботи почалися тільки

19

восени 1948 р. Ініціаторами проекту виступили вчені-ядерники – в ті роки наука країни працювала над атомними проектами.

Насамперед радянські розробники приступили до розроблення

Малої електронної обчислювальної машини (МЕСМ – малая элек-

тронно-счетная машина). Тільки до кінця 1949 р. визначилася принципова схема блоків машини. Далі розпочалися ті ж технічні проблеми, з якими за декілька років до цього зіткнулися американці. Але до кінця 1950 року обчислювальна машина була все-таки створена і після відлагодження, в кінці 1951-го, МЕСМ пройшла випробування і була прийнята в експлуатацію. З 1952 року на запущених в масове виробництво МЕСМах розв'язувалися найважливіші науково-технічні задачі в області ядерної енергетики, космічних польотів і ракетної техніки, довгих ліній електропередачі, механіки, статистичного контролю якості, надзвукової авіації тощо.

А колектив розробників під керівництвом Сергія Лебедєва тим часом продовжував роботу – тепер уже над Великою електронною обчислю-

вальною машиною (БЭСМ – большая электронно-счетная машина).

Перший її екземпляр запрацював в 1953 році.

Практично одночасно проектувалась ЕОМ "Стрела" під керівництвом Ю. Я. Базилевського, масове виробництво якої було розпочате також в 1953 році. Пізніше з’явилась ЕОМ "Урал-1", що започаткувало велику серію різноманітних машин "Урал", розроблених і впроваджених у виробництво під керівництвом Б.І. Рамеєва.

З появою транзисторів у середині 50-х років на зміну ламповим ЕОМ прийшли ЕОМ другого покоління, побудовані на напівпровідникових приладах. В СРСР були створені ЕОМ різного призначення: малі ЕОМ серій "Наири" і "Мир", середні ЕОМ зі швидкістю роботи 5-30 тис. операцій/с – "Минск–22" и "Минск–32, "Раздан–2", "Раздан–3", БЭСМ–4, М–220 тощо.

У1967 році з'явився один з кращих радянських комп'ютерів БЕСМ-6,

вякому було змонтовано і одночасно працювало 60 тисяч транзисторів і 200 тисяч напівпровідникових діодів. Цей, на ті часи монстр, виконував 1 мільйон операцій в секунду. На базі БЕСМ-6 були створені обчислювальні центри колективного користування для наукових організацій, системи автоматизації наукових досліджень в ядерній фізиці й інших галузях науки, інформаційно-обчислювальні системи опрацювання інформації в режимі реального часу, необхідні в першу чергу космічній індустрії. Вони використовувалися для моделювання складних фізичних процесів і процесів управління, в системах проектування програмного забезпечення для нових ЕОМ. БЕСМ-6 випускався 17 років – що склало

абсолютний світовий рекорд для такого роду техніки.

20

Розвиток на початку 60-х років нового напрямку в електроніці – інтегральної електроніки – сприяло подальшому стрімкому розвитку ЕОМ та появі 3-го покоління. машин. З 1972 р. розпочався випуск моделей першої черги ЕС ЕОМ (сумісно із соціалістичними країнами). Ряд – 1: ЕС

– 1010, 1020, 1022, 1030, 1033, 1040, 1050, 1052. Друга черга (Ряд – 2): ЕС – 1015, 1025, 1035, 1045, 1055, 1060, 1065 мала сучаснішу схемотехніку та конструкторсько-технологічну базу, за рахунок чого в них була більша продуктивність та ширші функціональні можливості.

Одна з характерних особливостей ЕОМ 4-го покоління – перехід від інтегральних функціональних схем до інтегральних підсистем ЕОМ. Підраховано, що впровадження великих інтегральних схем (ВІС) збільшує надійність не менше ніж в 10 раз. З вітчизняних ЕОМ до машин 4-го покоління, перш за все, відносяться машини сімейства "Эльбрус".

1.3.5. Сучасний стан та перспективи розвитку

На сучасному етапі комп’ютерна промисловість розвивається надзвичайно стрімко. Головна рушійна сила – здатність виробників розташовувати з кожним роком усе більше і більше транзисторів на мікросхему, створювати новітні вбудовані системи, винаходити нові пристрої і методи роботи з надчастотами. Чим більше транзисторів (мініатюрних електронних перемикачів), тим більший об’єм пам’яті і потужніші процесори можна створити на їх основі.

Ступінь технологічного прогресу можна оцінити за допомогою закону Мура, названого на честь одного з засновників компанії Intel Гордона Мура, який відкрив його в 1965 році. Строго кажучи це не закон, а лише емпіричне спостереження. Коли Мур готував чергову доповідь, то помітив, що кожне нове покоління мікросхем з’являється через три роки після попереднього. Оскільки в кожного нового покоління комп’ютерів було в 4 рази більше пам’яті, ніж у попереднього, він зрозумів, що число транзисторів на мікросхемі зростає на постійну величину – подвоюється кожні 18 місяців. Відзначимо, що закон Мура справджується досі.

Іще один фактор розвитку комп’ютерних технологій описує перший Натанівський закон програмного забезпечення, названий так на честь Натана Мірвольда, головного адміністратора компанії Microsoft. Згідно з ним: "програмне забезпечення – це газ, який поширюється і повністю заповнює резервуар, в якому знаходиться". Так у 80-ті роки XX століття електронне оброблення текстів можна було робити програмою, яка займала кілька десятків кілобайт пам’яті. Сучасні електронні редактори займають десятки мегабайт. А в майбутньому, безсумнівно, вони займатимуть десятки гігабайт. Таким чином розвиток програмного забезпечення створює постійний попит на продуктивніші комп’ютери

21

(швидші процесори, більші об’єми пам’яті тощо), а розвиток комп’ютерів відповідно провокує "розбухання" програмного забезпечення.

В найближчі 10-20 років матеріальна частина процесорів, швидше за все, зміниться, оскільки технологічний процес досягне фізичної межі виробництва. Можливі декілька принципово нових напрямів подальшого розвитку комп’ютерної техніки серед яких такі як біологічні молекулярні комп’ютери, квантові комп’ютери, тощо.

Молекулярний комп’ютер. Біомолекулярні обчислення чи молекулярні комп’ютери (чи навіть ДНК- чи РНК-обчислення) – усі ці терміни з’явились на стику таких різних наук як молекулярна генетика і обчислювальна техніка. Біомолекулярні обчислення –це збірна назва для різних "пристроїв", так чи інакше пов’язаних з ДНК чи РНК. В ДНКобчисленнях дані представляються не у формі нулів чи одиниць, а у вигляді молекулярної структури, побудованої на основі спіралі ДНК. Роль програмного забезпечення для читання, копіювання і керування даними виконують особливі ферменти.

Основою усієї системи зберігання біологічної інформації, а отже й ДНК-комп’ютерів, є здатність атомів водню, що входять в азотисті сполуки (аденін, тимін, цитозин і гуанін), з одного боку притягуватися один до одного та створювати невалентно пов’язані пари, а з другого боку валентно зв’язуватися із сполуками молекули цукру (дезоксирибози) і фосфату. В результаті отримується знаменита подвійна спіраль: кожній молекулі ДНК відповідає ще одна ДНК – так зване доповнення Ватсона– Кріка. Вона має протилежну направленість, ніж оригінальна молекула.

Дана властивість активно використовується в молекулярній біології і молекулярних обчисленнях. За своє суттю – це реалізація машини Тюрінга, що складається з двох стрічок і програмованого пульта керування. Пульт зчитує дані з однієї стрічки, обробляє їх за деяким алгоритмом і записує на другу стрічку. Тут також спеціальна молекула полімерази послідовно зчитує вихідні дані з однієї стрічки (ДНК) та на їх основі формує стрічку з результатами обчислень (доповнення Ватсона–Кріка).

Нанокомп’ютер чи квантовий комп’ютер – це гіпотетичний об-

числювальний пристрій, що складається з елементів порядку кількох нанометрів та суттєво використовує під час роботи квантовомеханічні ефекти, такі як квантова суперпозиція і квантовий паралелізм. Сам комп’ютер, що розробляється на основі нанотехнологій матиме надзвичайно високу продуктивність. Функціонування такого комп’ютера полягає в керуванні кубітами – квантовими аналогами бітів. Але звичайний біт приймає лише значення "1" чи "0", а кубіт може знаходитися в стані, що відповідає "1" і "0" одночасно.

22