YourLib.net
Твоя библиотека
Главная arrow Информатика (А.В. Терехов, А.В. Чернышев, В.Н. Чернышев) arrow 2.1. Краткая история развития вычислительной техники
2.1. Краткая история развития вычислительной техники

2.1. Краткая история развития вычислительной техники

   Слово «компьютер» означает «вычислитель», т. е. устройство для вычислений. Потребность в автоматизации обработки данных, в том числе вычислений, возникла очень давно. Одним из первых простейших ручных приспособлений человека можно назвать абак, который появился в Азии в четвертом тысячелетии до н.э. Далее абак заменили счеты и другие механические приспособления, например, «механические часы» для операций сложения Вильгельма Шикарда (Германия, 1623 г.); «суммирующее устройство» - первый в мире серийный механический калькулятор Блеза Паскаля (Франция, 1642 г.); механический калькулятор (для умножения, сложения, вычитания и деления) Г.В. Лейбница (Германия, 1673 г.). Все эти устройства использовали жесткую логику работы. Лишь благодаря работам английского математика Чарльза Беббиджа (1792 - 1871) стала возможной идея гибкой автоматизации механических устройств. Эта идея используется и в современных компьютерах. Суть этой идеи, реализованной им в «аналитической машине», состоит в разделении команд (программ) и данных.
   Но, несмотря на революционность идей, эти устройства были механическими. Лишь век электричества и появление более совершенных технологий (использование электронных реле, электронных ламп, полупроводниковых элементов, микросхем) позволили воплотить давнюю мечту в реальность. Вот лишь некоторые, наиболее характерные примеры таких устройств. В 1888 г. американец немецкого происхождения Герман Холлерит сконструировал первую счетную машину, использующую электрическое реле - табулятор. В 1945 г. Мочли и Экерт для упрощения процесса задания программ, стали конструировать новую машину, которая могла бы хранить программу в своей памяти. К этой работе был привлечен знаменитый математик Джон фон Нейман, который подготовил доклад об этой машине. Доклад был разослан многим ученым и получил широкую известность, поскольку в нем фон Нейман ясно и просто сформулировал общие принципы функционирования универсальных вычислительных устройств, т.е. компьютеров.
   Подавляющее большинство компьютеров в дальнейшем было сделано в соответствии с теми принципами, которые изложил в своем докладе в 1945 г. Джон фон Нейман.
   Говоря об истории развития вычислительной техники, обычно выделяют поколения машин, беря за точку отсчета момент появления соответствующей электронной базы. Вычислительной техникой первого поколения принято называть ЭВМ, использовавшие электронные лампы ENIAC (США, 1946 г., масса 30 т), БЭСМ (СССР, 1951 г., быстродействие 8000операций в секунду) и ряд других. Эти машины занимали громадные залы, весили сотни тонн и расходовали сотни киловатт электроэнергии. Их быстродействие и надежность были низкими, а стоимость достигала 500 - 700 тыс. долларов.
   В 1948 г. благодаря изобретению транзисторов стало возможным появление более мощных и дешевых ЭВМ второго поколения.
   В 1959 г. Роберт Нойс (будущий основатель фирмы Intel) изобрел метод, позволивший создать на одной пластинке и транзисторы, и все необходимые соединения между ними. Полученные электронные схемы стали называться интегральными схемами, или чипами. В 1970 г. фирма Intel начала продавать интегральные схемы памяти. Использование интегральных микросхем привело не только к резкому увеличению надежности ЭВМ, но и к снижению размеров, энергопотребления и стоимости (до 50 тыс. долларов) и ознаменовало эру ЭВМ третьего поколения.
   В 1970 г. началась история ЭВМ четвертого поколения, когда ранее никому не известная американская фирма INTEL создала большую интегральную схему (БИС), содержащую в себе практически всю основную электронику компьютера (в 1971 г. появился первый микропроцессор Intel-4004). Цена одной такой схемы (микропроцессора) составляла всего несколько десятков долларов, что в итоге и привело к снижению цен на ЭВМ до уровня доступных широкому кругу пользователей.
   Наиболее известными примерами машин данного поколения являются первый персональный компьютер Apple (1976 г.) и IBM PC (1981 г.). Фирма Apple по сей день является одним из крупнейших производителей персональных компьютеров и владельцем самого богатого и разнообразного программного обеспечения в мире.
   В настоящее время во всем мире наибольшее распространение получили IBM-совместимые персональные компьютеры, примерно 80 % всего компьютерного парка. В нашей стране этот процент еще выше и достигает 99 %.
   В период машин четвертого поколения стали также серийно производиться и суперЭВМ. Примером отечественной суперЭВМ является многопроцессорный вычислительный комплекс «Эльбрус» с быстродействием до 1,2... 108 оп/с.
   С конца 1980-х гг. в истории развития вычислительной техники наступила пора пятого поколения ЭВМ. Технологические, конструкторские, структурные и архитектурные идеи машин пятого поколения принципиально отличаются от машин предшествующих поколений. Прежде всего, их структура и архитектура отличаются от фоннеймановской (классической). Высокая скорость выполнения арифметических вычислений дополняется высокими скоростями логического вывода. В связи с появлением новой базовой структуры ЭВМ в машинах пятого поколения широко используются модели и средства, разработанные в области искусственного интеллекта.
   Современное поколение вычислительных машин использует технологии интегральной схемотехники и сверхбольшие интегральные схемы. Разработчики вплотную приблизились к решению проблемы искусственного интеллекта. Но мечта человека о создании вычислительной машины, способной превысить или хотя бы сравняться с интеллектуальными возможностями человека, остается еще очень далекой. Вместе с тем можно с уверенностью сказать, что работы Intel по созданию искусственных нейронных сетей, которые были начаты в 1988 г., приблизили тот момент, когда искусственный мозг станет сердцем настольного компьютера. В 1989 г. уже был представлен первый рабочий образец нейропроцессора i80170NX. Вот лишь некоторые его характеристики: 3 млрд. соединений в секунду, алгоритм обучения отсутствует, процессор эмулирует работу 64 биологических нейронов (у созданного в 1993 г. i80160NC параметры еще выше: 10 млрд. соед./с, возможность обучения).
   Высокопараллельная архитектура, свойственная нейронным сетям, и ряд особенностей построения процессора позволили добиться быстродействия 2 млрд. операций в секунду! i80170NX является сердцем нейронной платы- акселератора для ПЭВМ. Производительность такой платы с восемью процессорами составляет 16 млрд. операций в секунду! До последнего времени такая производительность была свойственна только лишь суперкомпьютерам!
   К настоящему времени разработано большое число всевозможных плат ускорителей и специализированных нейровычислителей. Нейронные ЭВМ уже находят применение в различных сферах деятельности человека. В США действует система по обнаружению пластиковой взрывчатки в багаже авиапассажиров на основе нейронной сети. Большое внимание уделяется вопросу применения нейронных процессоров в системах коммутации в сетях передачи данных. Существуют системы аутентификации личности по отпечаткам пальцев с использованием нейросетей. В литературе описано и множество других случаев успешного применения нейронных процессоров.
   Таким образом, мы с вами живем на переломном этапе в развитии информатики и вычислительной техники, и немалую роль в том, что он настал, сыграли нейронные процессоры фирмы Intel - первые ласточки эры нейронных компьютеров.
   Еще один перспективный путь создания суперпроизводительных компьютеров - это использование вместо электрических сигналов световых сигналов, движущихся с гораздо большей скоростью.
   Производительность современных ПК больше, чем у суперкомпьютеров, сделанных десять лет назад. Но возможно, через несколько лет обыкновенные персоналки будут работать со скоростью, которой обладают современные суперЭВМ.

 
< Пред.   След. >