Итоги тысячелетия, столетия, года александр Прохоров
| Вид материала | Статья |
СодержаниеИтоги уходящего века Развитие элементной базы компьютеров |
- Объединенная компания «Российский Алюминий», 2149.38kb.
- Итоги Второй мировой войны для Великобритании, 536.44kb.
- Конец двадцатого столетия и первые годы нашего нового тысячелетия в ретроспективе составляют, 116.51kb.
- Методичні рекомендації по розділу "Поліклініка", 2465.5kb.
- Итоги 2011 года дмитрий Медведев и Владимир Путин подвели в правительстве итоги года, 428.81kb.
- Декларация тысячелетия Организации Объединенных Наций, 150.18kb.
- Итоги ivстолетия. Культура XII-XIII в в. III четверть: V ст.(1262-1362). Образование, 402.83kb.
- В. М. Розин (Институт философии ран), 3988.06kb.
- Б. Б. Прохоров Экология человека: понятийно-терминологический, 2497.75kb.
- Унас в гостях блистательный писатель Александр Мелехов, 29.83kb.
Итоги уходящего века
В начале века разработка компьютеров оставалась основным направлением данной области знания, однако постепенно стали выделяться такие важные самостоятельные направления, как создание программного обеспечения, развитие периферийных устройств, развитие сетевых технологий; предметом отдельного пристального изучения стал компьютерный бизнес. Поэтому в дальнейшем, говоря о наиболее важных событиях в компьютеризации, мы рассмотрим каждое из этих направлений в отдельности.
Развитие элементной базы компьютеров
Как было отмечено выше, история современных компьютеров насчитывает пять поколений. Условно выделяют, соответственно, и пять периодов развития компьютерной техники. Интересно посмотреть, какие же ключевые события происходили в эти периоды и какие открытия приводили к смене компьютерных поколений.
1. Начало пятидесятых — конец пятидесятых — появление и расцвет компьютеров первого поколения (элементная база: электронные лампы), программирование в кодах. Именно в этот период был изобретен транзистор.
Считается, что прародителями первого современного компьютера были Джон Атанасофф (автор проекта) и Клиффорд Берри (конструктор первого компьютера). Компьютер был назван АВС, разработка проекта началась в 1939-м, а закончилась созданием опытного образца в 1942 году. Компьютер АВС содержал 1,5 тысячи электронных ламп. Однако многие эксперты датой рождения компьютеров первого поколения считают 1944 год, когда был построен компьютер МАРК I, получивший широкую известность. Это была машина внушительных размеров — около 17 метров в длину, содержащая 75 000 электронных ламп и 3000 механических реле. Данный компьютер производил вычисления с точностью до 23 значащих цифр и при этом выполнял операцию сложения за 3 секунды, а деления — за 12 секунд. Таким образом (имея в виду, что мы привыкли считать вычислительную мощность в количествах вычислений в секунду), у этого компьютера данный показатель был меньше единицы!
Таблица 1. Наиболее значимые открытия тысячелетия, определившие развитие информатики
| 1457 | Изобретение книгопечатного станка | Иоганн Гутенберг |
| 1642 | Первая цифровая вычислительная машина | Блез Паскаль |
| 1801 | Первая перфокарта для управления станком | Джозеф Джаккарт |
| 1830 | Первый программируемый компьютер | Чарльз Бэббидж |
| 1842 | Первая программа для счетной машины | Ада Лавлейс |
| 1876 | Изобретение телефона | Александр Белл |
| 1927 | Первый аналоговый компьютер | MIT |
| 1939 | Первый ламповый компьютер | Джон Атанасофф |
| 1940 | Передача данных между двумя компьютерами | Джордж Стибиц (Bell Labs/AT&T) |
| 1945 | Магнитная цифровая запись | IBM |
| 1947 | Изобретение транзистора | Уильям Бедфорд Шокли (Bell Labs/AT&T) |
| 1958 | Первая интегральная схема | Джек Килби (Texas Instruments) |
| 1964 | Первая локальная сеть | Ливерморская лаборатория, США |
| 1969 | Изобретение микропроцессора | Тед Хофф (Intel) |
| 1974 | Первый микрокомпьютер | Лес Солмен |
| 1981 | Первый персональный компьютер | IBM |
Вскоре появился еще один компьютер, который завоевал широкую известность, — ENIAC (авторы проекта Джон Мочли и Проспер Эккерт). К началу пятидесятых ламповые компьютеры получили широкое распространение. Они потребляли большое количество энергии, программировались в кодах и с современных позиций были крайне несовершенны, однако факт их появления трудно переоценить с точки зрения развития всех последующих поколений ЭВМ.
Практическое применение изобретенного в 1947 году транзистора с конца пятидесятых оказало решающее воздействие на развитие вычислительной техники. Это открытие определило сущность второго поколения компьютеров — компьютеров на базе полупроводниковых элементов. Исследованием полупроводников занимались многие ученые, однако наиболее известны эксперименты Уильяма Бедфорда Шокли 1947 года; именно эта дата фигурирует в большинстве источников как дата изобретения транзистора. В 1956 году за труды в области полупроводниковой техники Бедфорду Шокли была присуждена Нобелевская премия. Однако использование ламповых компьютеров продолжалось вплоть до начала семидесятых годов.
С начала пятидесятых ламповые машины стали достаточно быстро совершенствоваться. Это направление активно развивалось в СССР. В 1950 году была запущена в эксплуатацию ЭЦВМ МЭСМ (Малая электронная счетная машина), которая производила уже более 100 операций в секунду. А еще через два года появилась ЭВМ БЭСМ (10 000 операций в секунду). Важное событие произошло в 1955 году: под руководством главного конструктора Г. Амдала в компании IBM была разработана первая коммерческая ЭВМ с аппаратной плавающей арифметикой.
С конца пятидесятых годов начинают внедряться полупроводниковые технологии. Например, в 1958 году в СССР была разработана ЭВМ М-20 на ламповых и полупроводниковых элементах.
2. Конец пятидесятых — середина шестидесятых. Продолжается выпуск ламповых машин. Начинается внедрение полупроводниковых элементов, появляются компьютеры второго поколения; компьютеры уменьшились в размерах, появились так называемые мини-компьютеры, начали применяться алгоритмические языки.
В 1960 году в СССР была разработана первая отечественная полупроводниковая управляющая машина “Днепр”. Полупроводниковые технологии позволили не только повысить надежность, но и существенно уменьшить габариты машин. В начале шестидесятых компания DEC разработала свой первый мини-компьютер PDP-1, а через два года начались продажи компьютера PDP-5. Параллельно наращивалась вычислительная мощность компьютеров: в 1962 году IBM разработала для ядерной лаборатории в Лос-Аламосе модель 7030; в 1964 году Сеймур Крей создал ЭВМ CDC 6000, которая в течение нескольких лет была самым производительным компьютером в мире. А годом позже в СССР появился первый суперкомпьютер БЭСМ-6, который имел производительность 1 млн. операций в секунду. (Примерно в тот же период IBM разработала свои системы IBM System 360.) В это время у нас наблюдалось бурное развитие техники: был начат выпуск знаменитых машин “Минск-32”, “Наири” и семейства “Уралов”.
3. Середина шестидесятых — середина семидесятых. Появление так называемой малой степени интеграции (small scale integration) — интегральных микросхем и, соответственно, возникновение компьютеров третьего поколения. Дальнейшее уменьшение габаритов, доступ с удаленных терминалов. В этот период появляется первый микропроцессор.
В 1965 году был выпущен массовый мини-компьютер PDP-8. До конца шестидесятых были разработаны модели PDP-10 и первого 16-разрядного мини-компьютера PDP-11/20. IBM начинает выпуск первого компьютера из семейства System 370. В 1970-м Intel выпустила первую доступную на рынке микросхему динамической памяти. Особенно важные результаты принес 1969-й: в этом году сотрудник Intel Тед Хофф изобрел микропроцессор. В 1970 году другой сотрудник Intel Фредерико Фагин начал работы по проектированию микропроцессора. А через год появился первый в мире четырехразрядный микропроцессор Intel 4004, содержащий 2300 транзисторов на кристалле, его тактовая частота составляла 108 кГц, быстродействие 60 000 операций в секунду, адресуемая память 640 байт, цена 200 долл. Основными разработчиками проекта являлись Боб Нойс, Гордон Мур и Энди Гроув, документация была написана Адамом Осборном. Еще через год Intel разработала восьмиразрядный процессор 8008 для корпорации Computer Terminal Corp (тактовая частота 108 кГц, 3500 транзисторов, адресное пространство 16 Кбайт). Начиная с данного процессора Intel удерживает лидерство в области развития микропроцессорной техники и постоянно предлагает на рынок все более производительные микропроцессоры. Так, в 1974 году появился первый восьмиразрядный процессор 8080. Этот процессор оказал колоссальное воздействие на развитие всей микропроцессорной техники. Он имел 16-разрядную шину адреса, 8-разрядную шину данных и, соответственно, максимально адресуемую память 64 Кбайт. Процессор имел тактовую частоту 2 МГц, 6000 транзисторов. В том же году произошло еще одно важное событие для развития микропроцессорной техники: Джон Кук из IBM Research разработал концепцию RISC-процессора (Reduced Instruction Set Computer), однако коммерческим продуктом микропроцессоры с RISC-архитектурой стали только в 80-х годах. Говоря об отечественной компьютерной промышленности, следует сказать, что с начала семидесятых в СССР началось производство машин Единой Серии, которые сыграли существенную роль в развитии отечественной вычислительной техники, — ЕС-1020 (1971), ЕС-1030 (1972), ЕС-1050 (1973).
Продолжало развиваться суперкомпьютерное направление. В 1972 году появилась компания Cray Research, которая в течение последующих почти тридцати лет (начиная с 1996 года — в составе Silicon Graphics) выпускала самые производительные компьютеры в мире.
4. Середина семидесятых — середина восьмидесятых. Появляются компьютеры четвертого поколения на базе микропроцессоров. Получают распространение персональные компьютеры, имеет место их массовое производство и потребление. Наряду с созданием дешевых микроЭВМ совершенствуются многопроцессорные мощные вычислительные системы.
В 1974 году на базе процессора Intel 8080 был спроектирован компьютер “Альтаир 8800”, который некоторые эксперты называют первым персональным компьютером в истории развития техники. Через год после выхода процессора Intel 8080 Motorola выпустила свой 8-разрядный процессор 6800, получивший широкое распространение, а еще спустя год в США появился микропроцессор Zilog Z-80, на базе которого во всем мире было создано множество моделей 8-разрядных ПК.
Таблица 2. Основные этапы развития IBM PC-совместимых персональных компьютеров
| 1977 | | 8086 | |
| 1981 | MS-DOS | | IBM PC |
| 1982 | | 80286 | |
| 1983 | | | PC/XT |
| 1984 | | | PC/AT |
| 1985 | | 80386DX | |
| 1986 | | 80 | |
| 1990 | Windows 3.0 | | |
| 1991 | | i486SX | |
| 1992 | | i486DX2 | |
| 1993 | Windows NT | Pentium | |
| 1995 | Windows 95 | | |
| 1997 | | Pentium MMX | |
| 1998 | Windows 98 | | |
| 1999 | Windows 2000 | | |
Следующее важное событие, которое способствовало широкому распространению будущих “домашних” компьютеров, — появление в 1977 году компьютера Apple II компании Apple Computer Corporation на процессоре 6502. Это был первый прообраз современного мультимедийного компьютера, который предоставлял возможности цветной графики и звука. В 1979 году Motorola выпустила 32-разрядный процессор 68000, который положил начало семейству процессоров 680х0 и стал базой для компьютеров семейства Macintosh.
В 1978 году Intel анонсировала процессор 8086, открывший счет семейству процессоров 80х86. Чип имел 16-разрядные регистры, 20-разрядный адрес, возможность адресовать до 1 Мбайт ОЗУ и обладал тактовой частотой 4—10 МГц. Данный процессор стал популярен в основном благодаря компьютеру Compaq DeskPro.
Примерно в это же время фирма DEC объявила семейство компьютеров VAX, ставшее популярным в учебных и научных институтах и лабораториях, в том числе и в СССР. В последующие два года произошли события, определившие развитие наиболее, массового персонального компьютера IBM PC. В 1979 году Intel анонсировала микропроцессор i8088. Этот чип мог физически адресовать область памяти в 1 Мбайт. Первоначально микропроцессор i8088 работал с частотой 4,77 МГц и имел быстродействие около 0,33 млн. инструкций в секунду. Именно этот процессор в 1981 году фирма IBM выбрала для своего исторического компьютера IBM 5150 Personal Computer, или сокращенно IBM PC, который большинством экспертов признается первым персональным компьютером в мире. Выполненный на процессоре Intel 8088, он имел CGA-монитор, ОЗУ 40 Кбайт, расширяемое до 640 Кбайт, и накопитель гибких дисков 5,25”. Необходимо отметить, что операционная система PC-DOS 1.0 (MS-DOS) была представлена компанией Microsoft.
Важным моментом стало то, что спецификация этого компьютера была общедоступной (открытая архитектура), что и дало толчок индустрии производства так называемых IBM PC-совместимых машин. В 1981 году произошло несколько важнейших событий — помимо зарождения персональных компьютеров закладывалась основа для развития “геометрического” компьютера — компьютера, ориентированного на создание 3D-rpaфики. В 1981 году Джеймс Кларк основал фирму Silicon Graphics, которая вскоре стала лидером в области производства “железа” для компьютерной графики и анимации. Интересна личность основателя SGI. Этот человек сыграл огромную роль в развитии мировой вычислительной техники. Достаточно сказать, что он основал такие компании, как Silicon Graphics и Netscape Communications.
Годом позже была основана компания Sun Microsystems, которая впоследствии внесла огромный вклад в создание “сетевого компьютера”. В СССР в начале восьмидесятых был налажен выпуск машин ЕС-1045, появились машины СМ-14 10, CM-14 20. Персональные компьютеры постепенно наращивали свою мощь. В 1982 году фирма Intel выпустила новый микропроцессор — i80286, который имел уже около 130 тысяч транзисторов. Это был 16-разрядный процессор, в нем использовалась 24-разрядная шина данных, появился защищенный режим работы, в котором можно было адресовать до 16 Мбайт памяти, процессор содержал 134 000 транзисторов. Математический сопроцессор был внешним и реализовывался на отдельной микросхеме — 80287. Процессор i80286 позднее послужил основой для нового компьютера фирмы IBM — PC/AT (Advanced Technology). Этот компьютер, появившийся в 1984 году, имел диск емкостью до 40 Мбайт и цветной EGA-монитор. В СССР в этот период шли разработки отечественного персонального компьютера ПЭВМ “Агат”, который серийно начал выпускаться с 1985 года.
Открытость архитектуры IBM PC принесла свои плоды — Columbia Data Products стала первой компанией, выпустившей в 1982 году IBM PC-совместимую машину. С тех пор сотни компаний по всему миру включились в этот бизнес.
Важным событием стал выпуск в 1984 году компьютеров Macintosh на 32-разрядном процессоре Motorola 68000.
5. С середины восьмидесятых начинается эпоха пятого поколения компьютеров. Элементная база: сверхбольшие интегральные схемы СБИС (VLSI — very large scale integration), резкий рост вычислительной мощности компьютеров, широкомасштабное внедрение компьютерных сетей.
Переход к компьютерам пятого поколения прежде всего проявился в колоссальной миниатюризации элементной базы и в наращивании вычислительной мощности и памяти компьютеров. При сохранении понятия “микропроцессор” количественные изменения привели к качественно новым возможностям. Чтобы понять эффект перехода к компьютерам пятого поколения, уместно привести высказывание Дэвида Арнольда, который в 1988 году прокомментировал известное выражение о том, что если бы производительность автомобильной промышленности возрастала с такой же скоростью, как компьютерная, то “роллс-ройс” смог бы проехать 3 миллиона миль на одном галлоне бензина. В частности, он сказал: “Теперь (в 1988 году) и половины унции бензина (15 г) хватило бы на всю жизнь машины, а цена роллс-ройса не составила бы и одного доллара”. Итак, какие же основные события происходили с середины восьмидесятых.
В это время активно совершенствуются процессоры Intel и Motorola. В 1985 году Intel анонсировала первый 32-разрядный микропроцессор i80386. Новый чип содержал примерно 275 тысяч транзисторов. Первым компьютером, использующим этот микропроцессор, был Compaq DeskPro 386. Полностью 32-разрядная архитектура (32-разрядные регистры и 32-разрядная внешняя шина данных) была дополнена расширенным устройством управления памятью (Memory Management Unit, MMU). На тактовой частоте 16 МГц быстродействие процессора составляло примерно 6 MIPS. Более дешевая замена 32-разрядному процессору — i80386 появилась только 2 года спустя. Микропроцессор i80386SX имел полностью 32-разрядную внутреннюю архитектуру и использовался для апгрейда AT/XT.
Важным событием 1987 года стало появление процессора 68030 Motorola. По сравнению с 68020 в нем была повышена тактовая частота — с 20 до 50 МГц. В том же году IBM объявила семейство PC System/2.
В СССР в этот период выпускались машины УВК СМ 1810, CM 1814, CM 1820 CM 1700. В 1988 году произошло сразу несколько крупных событий: IBM начала выпуск семейства мини-компьютеров AS/400 и серию мэйнфреймов ES/3090 S, DEC объявила модель VAXstation 8000 и начала разработку 64-разрядного 150-мегагерцевого процессора Alpha, Cray Research анонсировала суперкомпьютер Cray Y-MP.
На осенней выставке Comdex в 1989 году фирма Intel анонсировала микропроцессор i486DX (называемый также 486 или 80486), полностью совместимый с процессорами ряда х86. Процессор содержал более 1,2 млн. транзисторов на одном кристалле. Новая микросхема впервые объединила на одном чипе такие устройства, как центральный процессор, математический сопроцессор и кэш-память. Добавились средства мультипроцессирования и конвейерная схема исполнения команд. В том же году Sun Microsystems начала выпуск рабочих станций SPARCstation. В СССР в этот период активно развивается суперкомпьютерное направление: изготовлена и запущена в опытную эксплуатацию векторно-конвейерная суперЭВМ “Электроника ССБИС”, введена в эксплуатацию векторно-конвейерная суперЭВМ “Эльбрус 3.1”. В 1990 году появился процессор 68040 фирмы Motorola, который работал на частоте 25 МГц, имел встроенный блок плавающей арифметики и MMU, раздельный кэш команд и данных объемом 4 Кбайт.
В 1991 году Intel выпустила высокопроизводительный микропроцессор 1860ХР, который позволил создавать многопроцессорные системы и платы ускорителей для ПК, а еще через год, в 1992 году, Intel объявила о создании второго поколения микропроцессоров 486, названных i80486DX2(SX2). Одновременно с процессором DX2 был выпущен процессор OverDrive. В 1993 году появился чип Intel Pentium 200 МГц, а в 1995-м — Intel Pentium Pro.
В 1996 году Digital анонсировала процессор Alpha 433 и 500 МГц, а годом позже Intel объявила процессор Pentium MMX (тактовая частота 200 МГц, 32 Кбайт кэш-память, 64-разрядная шина, 4,5 млн. транзисторов); в том же году появился микропроцессор Intel Pentium II. Последний процессор в этом ряду — Intel Pentium III, появившийся в конце века, имеет частоту до 800 МГц.