Коли говорять про технічний прогрес в області електронних обчислювальних машин, то зазвичай виділяють п'ять етапів, які розглядають у взаємозв'язку з відомому на кожному з них елементної базою: електронні лампи, напівпровідникові (дискретні) діоди і транзистори, інтегральні мікросхеми різного ступеня інтеграції.
Перші ЕОМ, виготовлені з використанням електронних ламп 1-е покоління ЕОМ , Були створені виключно для виконання об'ємних науково-технічних розрахунків. Ці установки мали гігантські за сьогоднішніми масштабами розміри, відрізнялися великим енергоспоживанням, вимагали високих капітальних і експлуатаційних витрат. Наприклад, перша в світі ЕОМ « ЕНІАК »Створена в 1945 р вченими Пенсільванського університету (США), важила 30 т, містила 18000 електронних ламп і коштувала майже 2,8 мільйона доларів за цінами того часу. При цьому вона виконувала близько 5000 операцій додавання або приблизно 360 операцій множення в секунду.
Перші вітчизняні лампові обчислювальні машини МЕСМ і БЕСМ були створені під керівництвом академіка С. А. Лебедєва. МЕСМ (мала електронна рахункова машина), створена в 1951 р, зіграла важливу роль в підготовці перших в країні програмістів, інженерів і конструкторів ЕОМ, інтенсифікувала розробку електронних елементів спеціально для застосування в ЕОМ. БЕСМ (велика електронна лічильна машина), будучи в той час найшвидкодіючою ЕОМ у світі (8000 опер / с), відкрила серію машин, що набули широкого поширення в СРСР. У першій половині 50-х рр. у нас в країні з'явилися ЕОМ серій «Стріла» і «Урал», а в 60-х рр.- «Промінь», «Мир», «Мінськ», «Раздан». Ці машини могли впоратися з широким колом математичних і логічних завдань, що зустрічаються при вирішенні наукових і складних інженерних проблем.
Освоєння і промисловий випуск напівпровідникових приладів забезпечили заміну «громіздких і гарячих» електронних ламп «мініатюрними і теплими» транзисторами. Це призвело до створення обчислювальних пристроїв, що характеризуються більш високими швидкодією, надійністю і функціональними можливостями при менших габаритах, вартості та експлуатаційних витратах 2-е покоління .
Однак уявити зміну поколінь ЕОМ лише як заміну елементної бази, що призвела до підвищення технічних характеристик, було б невірно. Нові елементи змінили «душу» ЕОМ. До цього часу вона навчилася «розуміти» відповідною мовою, і будь-яка людина, що володіє цією мовою, міг "спілкуватися" з машиною. Однак спілкування це здійснювалося, як правило, за допомогою операторів, які обслуговують пристрої підготовки даних перфоратори і ЕОМ. У безпосередній контакт з машиною вступав лише «привілейований клас» операторів-програмістів та інженерів по експлуатації ЕОМ.
Серійні машини 2-го покоління «Мінськ-32» і «Урал-16» мали швидкодію близько 250000 і 100000 опер / с. Їх оперативна пам'ять утримувала відповідно 65 000 і500 000 чисел. ЕОМ «Мінськ-32», наприклад, могла працювати з 136 зовнішніми пристроями, а керував нею один оператор за допомогою друкарської машинки.

Легенда вітчизняних ЕОМ: БЕСМ-6

Ще більш досконалої була БЕСМ-6 (випуск 1967 р.) Чи не швидкодію - 1 млн опер / с. Оперативна пам'ять машини дозволяла зберігати 128000 чисел, а проміжна на магнітному барабані - 512000 чисел. Кожен з 32 підключаються до ЕОМ магнітофонів забезпечував зберігання на магнітній стрічці до мільйона машинних слів (5000 сторінок тексту). БЕСМ-6 відрізняє не тільки те, що вона була однією з найкращих в світі машин другого покоління, а й дивовижна «живучість», що забезпечила її експлуатацію до теперішнього часу.

Поява швидкодіючих пристроїв введення (здатних пропускати до 1000 перфокарт в хвилину), алфавітно-цифрових друкувальних пристроїв (АЦДП), графопостроителей дало можливість гнучко змінювати форму видачі результатів, наприклад друкувати їх у вигляді таблиць зі словесним описом наведених величин або оформляти у вигляді готових графіків. Все це істотно полегшило обробку результатів, підвищило продуктивність людської праці. При цьому виникло поняття «машина для обробки даних». На відміну від ЕОМ для науково-технічних розрахунків ця машина повинна мати такі властивості, як зберігання (накопичення, запам'ятовування), введення і виведення великих масивів чисел, тоді як процеси обробки (обчислювальні операції) відступають на задній план.
На другому етапі розвитку ЕОМ були зроблені спроби використовувати обчислювальну машину для управління промисловими технологічними процесами, що породили так звані керуючі обчислювальні машини (КОМ). Такі ЕОМ в першу чергу спостерігали за вимірюваними показниками процесів, розраховували і виробляли управляючі дії або допомагали (що більш характерно для ЕОМ другого покоління) оператору вести управління. При цьому виникла нова для ЕОМ ситуація: результати розрахунків могли бути використані лише тоді, коли вони не тільки вірні, але і своєчасно підготовлені для використання. Такий режим роботи ЕОМ фахівці називають роботою в реальному масштабі часу.
До кінця 60-х рр. стало ясно, що для підвищення ефективності використання ЕОМ при обробці даних і управлінні необхідно створювати моделі ЕОМ різної продуктивності, але однакові за своєю організацією і володіють програмної сумісністю. Останнє означає можливість використовувати запас програм, написаних для однієї ЕОМ, на машинах інших • моделей, за рахунок чого знижуються витрати на обробку інформації.
Принцип програмної сумісності і технологія інтегральних схем поклали початок третього етапу розвитку ЕОМ. для машин 3-го покоління характерно не тільки поліпшення габаритно-вартісних показників, а й модульний принцип організації технічних і програмних засобів, що забезпечив можливість складати пристосовану для відповідного конкретного призначення конфігурацію ЕОМ. Машини 3-го покоління обробляють не тільки числа, а й слова, тексти, т. Е. Оперують буквено-цифровою інформацією. Змінилася і форма спілкування людини з машиною. Користувачі отримали доступ до ЕОМ. Машина через виносний термінал «сама прийшла» до людини в його службове приміщення. Спіраль розвитку обчислювальної техніки і її використання людиною завершила черговий виток.
Початок створення універсальних машин третього покоління поклала фірма IBM (США), що приступила в 1966 р до випуску машин серії IBM-360 . Випуск машин даного класу, сумісних з IBM, в рамках єдиної системи ЕОМ (ЄС ЕОМ) в країнах - членах РЕВ почався в 1972 р

ЕОМ: ЄС-1010

В ЄС ЕОМ прийняті єдині стандарти на технічні характеристики всіх пристроїв і вузлів, на системи кодів, операцій, коштів програмування. Всі моделі ЄС ЕОМ мають загальний склад периферійних пристроїв, які забезпечують введення-виведення інформації. У них передбачена можливість зв'язку з абонентами по телефонно-телеграфним лініях з використанням термінальних пультів, що включають пристрої алфавітно-цифрового і графічного відображення даних на екранах електронно-променевих трубок .

Кожна модель ЄС ЕОМ має свій власний процесор, який є як би ядром цієї моделі. Весь ряд таких моделей будується в порядку зростання їх швидкодії від декількох тисяч (ЄС 1010, Угорщина) до мільйонів (ЄС 1 065, СРСР) операцій в секунду.

На третьому етапі лінія керуючих ЕОМ частково знову зливається з лінією ЕОМ для обробки даних. Однак окремі гілки ЕОМ продовжують розвиватися самостійно. З'явилися менші за обсягом установки. При цьому виникли нові поняття: малі ЕОМ, малі керуючі ЕОМ, міні-ЕОМ. У 1974 році країни - члени РЕВ, а також Куба та Румунія об'єднали свої зусилля в області створення сімейства малих ЕОМ (СМ ЕОМ), призначених для використання в інформаційно-вимірювальних і управляючих системах. З появою малих ЕОМ виникло ще один напрям використання обчислювальної техніки: децентралізована обробка даних і використання ЕОМ в безпосередній близькості від робочих місць (настільні ЕОМ).
На цьому ж етапі зародилися суперЕОМ , Цільовою установкою при розробці яких було і залишається досягнення максимальної продуктивності обчислювальних процесів (декількох сотень мільйонів операцій в секунду). Їх виникнення визначено необхідністю вирішення науково-технічних завдань (наприклад, сучасних завдань аеродинаміки і ядерної фізики), які передбачають виконання значного числа операцій (для зазначеного прикладу не менш 1013) за обмежений проміжок часу. Очевидно, що суперЕОМ вельми складні і дороги, а тому в даний час налічується трохи більше 150 таких машин в усьому світі.
Четверте покоління ЕОМ служить ще одним прикладом переходу кількості в якість. При їх створенні ніби не сталося нічого особливого. Просто інтеграція електронних схем підвищилася настільки, що стало технічно можливим зосередити значну кількість функціональних пристроїв в одній великій інтегральній схемі (БІС) і, таким чином, виготовити за цією технологією великі (за функціональними можливостями) блоки або всю ЕОМ в цілому.
Але поява БІС - це не тільки створення більш досконалої елементної бази ЕОМ. Воно створило передумови для якісної зміни обчислювальної техніки. Застосування БІС призвело до нових уявлень про функціональні можливості елементів і вузлів ЕОМ. Розробка (1969 р, Intel, США) і промислове освоєння мікропроцесорів (МП) забезпечили широкі можливості для децентралізації обчислювальної потужності і вбудовування обчислювальних засобів в обладнання та прилади.
До цього співвідношення вартості і продуктивності було на користь великих обчислювальних установок і тому панували тенденції зростаючих централізації і потужності ЕОМ. З появою МП вартість ЕОМ різко знизилася, що послужило поштовхом до розвитку децентралізованого принципу побудови обчислювальних систем. Один із прикладів - «Машина зв'язку» (Thinking Machines, США). Ця машина з об'ємом 1,5 м3 може виробляти кілька мільярдів операцій в секунду, т. Е. Перевершує в швидкості набагато більші суперЕОМ, будучи в чотири рази дешевше їх.

При одній з демонстрацій «Машина зв'язку» за одну двадцяту частку секунди «прочитала» 16000 повідомлень типу газетних новин і за 3 хв розрахувала схему кристала з 4000 транзисторів . Настільки високу швидкодію «Машини зв'язку» пояснюється тим, що вона містить більше 65 000 МП, кожен з яких володіє власною пам'яттю невеликого обсягу. Більш того, кожен МП прямо або побічно з'єднаний з усіма іншими вузлами, так що схема машини може перебудовуватися електронним шляхом відповідно до особливостей задачі, яку в даний момент належить вирішити.
На базі МП будуються мікроЕОМ і мікроконтролери. МікроЕОМ містить МП разом з запам'ятовуючим пристроєм, пристроєм введення-виведення інформації та пристроями зв'язку. Ці пристрої можуть виконуватися у вигляді окремих БІС або на одному кристалі з процесором (однокристальних мікроЕОМ).
Якщо МП виконує функції управління, його називають контролером (не можна вважати контролер контролюючим пристроєм - це не контролер, а пристрій управління). У сучасних ЕОМ мікропроцесори керують, наприклад, роботою зовнішніх пристроїв: дискової і магнітофонного пам'яттю, друкуючим пристроєм , Графопостроителем і т. Д.
Еволюція мікропроцесорної техніки 70-х рр.- МП, мікроЕОМ, персональні ЕОМ - в основному нагадує пройдені в 60-і рр. етапи розвитку міні-ЕОМ: від вбудованих контролерів - до функцій універсальних ЕОМ в системах розподіленої обробки даних. Однак вражає різниця в масштабах: загальний парк міні-ЕОМ становив 200 тис. Примірників за перші 10 років їх виробництва, тоді як загальний обсяг виробництва МП оцінювався до 1984 року на рівні 200 млн в рік.

Міні-ЕОМ купувалася для роботи, якщо в ній були зацікавлені 10-30 співробітників (наприклад, дослідницька група або лабораторія, технологічний ділянку, невелика контора і т. Д.), А універсальна мікроЕОМ з економічних міркувань стала індивідуальним інструментом, так званої персональної ЕОМ .
З середини 70-х активно опрацьовуються основи для побудови машин 5-го покоління . В даний час ще рано говорити про завершення цих робіт, хоча вже підготовлений теоретичний і технічний базис, який дозволяє створювати нову архітектуру і забезпечувати реалізацію нових функцій, спрямованих на інтелектуалізацію ЕОМ.

Цей базис - розвивається технологія надвеликих інтегральних схем (НВІС), створення пам'яті підвищеного обсягу, зростаючі можливості високошвидкісних елементів, розширення досліджень в області штучного інтелекту і розпізнавання образів , А також спільний розвиток комунікаційних систем і систем обробки інформації.