Появлению 60 лет назад первых компьютеров компьютеры; поколения предшествовала долгая эволюция механических вычислительных устройств. Об этом вы можете прочитать во многих книгах, журналах и других источниках информации. Мы же лишь дадим краткий обзор истории разработки компьютеров.
В течение последних трех столетий, вплоть до середины двадцатого века, для выполнения базовых операций сложения, вычитания, умножения и деления изобретались все более сложные механизмы, состоящие из колесиков, рычагов и блоков. Для автоматического управления последовательностью вычислений сначала использовали перфорированные карты, расположение отверстий на которых определялось механическим путем. Эти карты являлись прообразом компьютерных программ. С помощью механических устройств можно было вычислять целые математические таблицы логарифмов и тригонометрических функций. Выходные результаты пробивали на картах или печатали на бумаге. Во время второй мировой войны были сконструированы компьютеры, основанные на электромеханических реле, подобных тем, которые использовались в конструкциях ранних телефонных коммутаторов. Тогда же в Университете штата Пенсильвания был разработан и первый электронный компьютер, основанный на технологии вакуумных ламп, использовавшихся в то время в радиоприемниках и военных радарах. Для выполнения логических операций и хранения данных применялись вакуумные лампы. Эта технология положила начало эре электронных цифровых компьютеров.
Все созданные за это время компьютеры в зависимости от технологий, которые использовались при проектировании и изготовлении процессоров, устройств памяти и систем ввода-вывода, можно отнести к одному из четырех поколений: первое поколение — 1945–1955 годы; второе — 1955–1965, третье — 1965–1975, четвертое поколение — с 1975 года по сегодняшний день.
Согласно столь важной для компьютеров концепции хранимых программ, введенной Дж. фон Нейманом, программы и данные располагались в одной и той же области памяти. Программы писались на языке ассемблера, который затем транслировался в машинный язык.
Технология вакуумных ламп обеспечивала выполнение базовых арифметических операций за несколько миллисекунд. По сравнению с механическими и электромеханическими машинами на основе реле скорость вычислений увеличилась в сотни и даже тысячи раз. В компьютерах первого поколения поначалу использовалась память, построенная на основе линий задержки, а функции ввода-вывода выполнялись устройствами, похожими на печатные машинки. Затем появились память на магнитных сердечниках и устройства хранения на магнитных лентах.
Первые транзисторы были разработаны сотрудниками AT&T BellLaboratories в начале 1940-х годов. Применение транзисторов, которые очень быстро заменили вакуумные лампы, ознаменовало появление компьютеров второго поколения. В таких компьютерах уже использовались память на магнитных сердечниках и накопители на магнитных барабанах. Появились языки высокого уровня, в частности Фортран, значительно облегчившие разработку прикладного программного обеспечения. Со временем были изобретены компиляторы для трансляции программ с языков высокого уровня на язык ассемблера, который, в свою очередь, транслировался в машинные коды. Примерно тогда же были созданы и процессоры ввода-вывода, функционирующие параллельно с выполнявшим программы центральным процессором, за счет чего увеличивалась общая производительность компьютера. В тот период ведущим производителем компьютерной техники стала компания IBM.
С появлением технологии объединения множества транзисторов на одном кремниевом чипе, названной технологией интегральных схем, стало возможным создание недорогих, но быстрых процессоров и элементов памяти. Интегральные схемы памяти заменили память на магнитных сердечниках. Начался отсчет эры компьютеров третьего поколения. Было создано множество программных технологий, широко используемых до настоящего времени: микропрограммирование, параллелизм, конвейерная обработка. Операционные системы обеспечивали эффективное совместное использование ресурсов компьютера несколькими пользовательскими программами. Были разработаны кэш и Память; виртуальная память. Кэш-память представляет основную память для процессора более быстрой, а виртуальная память — намного большей, чем она есть на самом деле. Доминирующими коммерческими продуктами третьего поколения стали мэйнфреймы System 360 от IBM и линия миникомпьютеров PDP от DigitalEquipmentCorporation.
В начале 1970-х развитие технологии производства интегральных схем достигло того этапа, когда стало возможным интегрировать в одном чипе все компоненты процессора и большие фрагменты основной памяти малых компьютеров. Технология производства чипов, содержащих десятки тысяч транзисторов, получила название VLSI (VeryLargeScaleIntegration — очень крупномасштабная интеграция). Технология VLSI позволила создавать процессоры, состоящие из единственного чипа, или микропроцессоры Микропроцессор. Лидерамиэтойтехнологиисталикомпании Intel, National Semiconductor, Motorola, Texas Instruments и Advanced Micro Devices.
В производстве современных компьютерных систем используются такие архитектурные концепции, как параллельная обработка, конвейерная обработка, кэширование и виртуальная память. Портативные компьютеры, настольные персональные компьютеры и рабочие станции, соединенные локальными и глобальными сетями, а также Интернет являются основными средствами решения различных задач, связанных с вычислительными операциями. Мэйнфреймы теперь применяются для централизованных вычислений преимущественно в бизнес-приложениях больших компаний.
Самые современные компьютеры, управляемые с помощью приложений, иногда называют компьютерами следующего поколения. В последние годы появилась тенденция при именовании новой компьютерной технологии использовать уже не номер поколения, а название, определяющее ее функции, например: системы с элементами искусственного интеллекта, машины с высокой степенью параллелизма, сильно распределенные системы. Пожалуй, наиболее важной особенностью развития современной компьютерной индустрии является увеличение мощи и доступности настольных компьютеров и широкое использование информационных ресурсов Интернета.
