Современные ЭВМ – это огромный, удивительный мир практически безграничных возможностей, но так было не всегда. История развития электронно-вычислительных машин настолько сложна, что имеет несколько важных вех. Этапы развития ЭВМ эксперты называют «поколениями», и на сегодняшний день их насчитывается пять.
С чего все начиналось
Человечество всегда стремилось упростить всевозможные расчеты и подсчеты. Первые приспособления для вычислений стали появляться еще в Древней Греции и других античных государствах. Но вся эта нехитрая техника не имеет практически ничего общего с ЭВМ. Важнейшая особенность электронно-вычислительных машин — возможность программирования.
В начале девятнадцатого века английский математик Чарльз Бэббидж изобрел уникальную и не имеющую аналогов машину, которую впоследствии назвал своим именем. Машина Бэббиджа отличалась от других существующих инструментов подсчетов тем, что могла сохранять результаты работы и даже имела устройства вывода. Многие специалисты сегодня считают изобретение талантливого математика прототипом современных ЭВМ.
Первое поколение
Первая электронно-вычислительная машина, полностью схожая по функционалу с современными компьютерами, была создана в далеком 1938 году. Амбициозный инженер немецкого происхождения Конрад Цузе собрал агрегат, который получил лаконичное название — Z1. Позднее он несколько раз усовершенствовал его, и вследствие этого появились Z2 и Z3. Современники часто утверждают, что полноценным компьютером из всех изобретением Цузе можно считать только Z3, и это довольно забавно: единственное что отличает Z3 от Z1 – возможность вычислять квадратный корень.
В 1944 году, благодаря полученным разведданным из Германии, группа американских ученых при поддержке компании IBM сумела повторить успех Цузе и создала собственный компьютер, который получил название MARK 1. Спустя всего два года американцы сделали фантастический по тем временам рывок – они собрали новую машину под названием «ЭНИАК». Производительность новинки была в тысячу раз выше предшествующих моделей.
Характерная особенность машин первого поколения – их техническое наполнение. Главным элементом конструкции ЭВМ тех лет были электрические вакуумные лампы. Также первые компьютеры обладали воистину огромными размерами – один экземпляр занимал целую комнату и по виду напоминал скорее маленький завод, чем некий вычислительный агрегат.
Что же касается функциональных возможностей, то они были достаточно скромны. Вычислительная способность процессоров не превышала нескольких тысяч герц. Но при этом первые компьютеры уже имели возможность сохранения данных – это осуществлялось с помощью перфокарт. Первые машины были не только огромными, но и крайне сложными в освоении. Для работы с ними требовались специальные навыки и знания, которые нужно было осваивать не один месяц.
Второе поколение
Началом второй вехи развития электронно-вычислительных машин считаются 60-е годы двадцатого столетия. Тогда техническое наполнение ЭВМ стало постепенно меняться с ламп на транзисторы. Этот переход существенно уменьшил габариты компьютеров. На их обслуживание требовалось значительно меньше электроэнергии, а вот рабочие характеристики машин наоборот возросли.
Также в это время развивались способы программирования, стали появляться универсальные языки «общения» с ЭВМ – «КОБОЛ», «ФОРТРАН». Благодаря новым программным возможностям стало значительно проще обслуживать машины, исчезла прямая зависимость программирования от конкретных моделей ЭВМ. Появились новые устройства хранения информации – на замену перфокартам пришли магнитные барабаны и ленты.
Третье поколение
В 1959 году американский ученый Джек Килби совершил очередной прорыв в развитии ЭВМ. Под его началом группа ученых создала небольшую пластину, на которой можно было уместить огромное количество полупроводниковых элементов. Эти конструкции получили название «интегральные схемы».
Также компания Килби к концу 60-х отказалась от ламповых и полупроводниковых конструкций и собрала компьютер полностью из интегральных схем. Результат был очевиден: новый компьютер был в сто с лишним раз меньше своих полупроводниковых аналогов, не потеряв ничего в качестве и скорости операций.
Мало того, аппаратные компоненты третьего поколения не только уменьшили размеры производимых ЭВМ, но и позволили существенно увеличить мощность компьютеров. Тактовая частота преодолела рубеж и исчислялась уже в мегагерцах. Ферритовые элементы в оперативной памяти существенно увеличили ее объем. Внешние накопители стали компактнее и удобнее в обращении, позже на их основе начали создавать и выпускать дискеты.
Именно в этот период был создан наиболее удобный способ взаимодействия с ЭВМ — графический дисплей. Появились новые языки программирования, более простые и удобные в освоении.
Четвертое поколение
Интегральные схемы нашли свое продолжение в больших интегральных схемах (БИС), которые умещали в себе гораздо больше транзисторов при сравнительно небольших размерах. А в 1971 году легендарная компания Intel заявила о создании не имеющих аналогов микросхем, которые по сути стали мозгом всех последующих компьютеров. Микропроцессор от «интел» стал неотъемлемой частью четвертого поколения электронно-вычислительных машин.
Модули оперативной памяти также стали сменяться с ферритовых на микросхемные, рабочий интерфейс компьютеров был упрощен настолько, что пользоваться ранее головоломно сложным агрегатом теперь могли и обычные граждане. В 1976 году малоизвестная компания Apple во главе со Стивом Джобсом собрала новую машину, которая стала первым персональным компьютером.
Спустя несколько лет первенство в производстве персональных компьютеров перехватила компания IBM. Их модель компьютера (IBM PC) стала эталоном в производстве персональных компьютеров на международном рынке. В тоже время появилась учебная дисциплина, без которой сложно представить современный мир — информатика.
Пятое поколение
Первый компьютер Джобса и инновационный подход компании IBM к производству ПК буквально взорвали рынок технологий, но уже спустя 15 лет произошел очередной прорыв, который оставил эти легендарные машины далеко позади. В 90-х годах начался расцвет пятого и на сегодняшний день последнего поколения электронно-вычислительных машин.
Очередному прорыву в сфере компьютерных технологий, во многом, способствовало создание совершенно новых типов микросхем, параллельно-векторная архитектура которых позволила резко увеличить темпы роста производительности компьютерных систем. Именно в девяностые годы прошлого столетия прошел наиболее заметный скачок от казавшихся еще недавно нереальными десятков мегагерц, до вполне привычных сегодня гигагерц.
Современные компьютеры позволяют любому пользователю погрузиться в удивительный мир реалистичных 3D-игр, самостоятельно осваивать языки программирования или заниматься любой другой научно-технической деятельностью. Вычислительные процессы внутри компьютеров пятого поколения позволяют создавать настоящие музыкальные и кинематографические шедевры буквально «на коленке».
Современные ученые утверждают, что не за горами следующее поколение электронно-вычислительных машин, с использованием принципиально новых технологий, материалов и языков программирования. Наступит фантастическое будущее, наполненное удивительными возможностями, которые подарят человечеству умные машины.