Модуль поиска не установлен.

История развития отечественных компьютеров

Евгений Рудометов

Начало компьютерной эры принято отсчитывать со времени появления первой цифровой электронной вычислительной машины, созданной американскими инженерами. Запущенная впервые весной 1945 года и анонсированная в 1946 году, она является прообразом миллионов современных компьютеров. Отдавая должное создателям первой вычислительной машины, необходимо напомнить, что и наша история развития отечественной компьютерной техники насчитывает немало славных страниц.

Разработанные первоначально исключительно для военных целей, электронные вычислительные машины (ЭВМ) или, как их стали называть в последние годы, компьютеры сегодня используются практически во всех сферах человеческой деятельности - от решения сложнейших оборонных задач и управления промышленными объектами до образования, медицины и даже досуга.

Сегодня компьютерные средства представлены довольно сложными системами многофункционального назначения. Однако начало компьютерной эры было положено в середине XX века сравнительно примитивными, конечно, по нынешним меркам, устройствами, созданными на основе электронных ламп.

В 1942 году американский физик Джон Моучли представил собственный проект электронной вычислительной машины - ЭВМ ENIAC (Electronic Numerical Integrator and Computer - электронный числовой интегратор и калькулятор). Весной 1945 года она была построена для целей оборонных ведомств, а в феврале 1946 года, 60 лет назад, рассекречена. ENIAC содержала 178468 ламповых триодов, 7200 кристаллических диодов, 4100 магнитных элементов, занимала площадь в 300 кв. м и в 1000 раз превосходила по быстродействию релейные аналоги.

Элементной базой первых ЭВМ стали электронные лампы, представленные вакуумными диодами и триодами. Первые из них содержали спираль накаливания, катод и анод, вторые - спираль накаливания, катод, анод и сетку, управляющую потоком электронов, а следовательно и анодным током.

Параллельно с развитием элементной базы и совершенствованием схемотехнических решений осуществлялось развитие основополагающих научно-технических концепций. Так, в 1944 году американский инженер Джон Эккерт впервые выдвинул концепцию хранимой в памяти компьютера программы. А в 1946 году Джон фон Нейман предложил ряд новых идей организации ЭВМ, которая во многих чертах сохранилась до настоящего времени.

Однако реализация новейших концепций требовала соответствующих технических решений и, конечно, элементной базы. И такой случай представился для разработчиков ЭВМ. Связан он с открытием в области полупроводников. Сотрудники Bell Telephone Laboratories Джон Бардин и Уолтер Бремен 23 декабря 1947 года впервые продемонстрировали свое изобретение, получившее название "транзистор". А уже спустя несколько лет были предприняты первые попытки разработки вычислительных устройств, созданных на основе этих элементов. Однако, несмотря на явные преимущества новых базовых элементов, традиционные для того времени лампы еще долгое время продолжали господствовать в качестве основы вычислительных устройств.

Следует отметить, что появление новых концепций происходило на всем пути совершенствования компьютерной техники. Развивалась и схемотехника, и программное обеспечение. На этом пути мир узнал много славных имен. Однако было бы ошибкой связывать все достижения только с иностранными специалистами.

Действительно, обоснование принципов построения ЭВМ с хранимой в памяти программой было осуществлено Сергеем Александровичем Лебедевым независимо от Джона фон Неймана, хотя этот факт не является достоянием общественности. В результате проводимых в СССР исследований руководимый С. А. Лебедевым году коллектив в 1948 разработал и предложил первый проект отечественной цифровой электронной вычислительной машины. В дальнейшем под руководством академика С. А. Лебедева и В. М. Глушкова разрабатывается целый ряд отечественных ЭВМ. Сначала это была МЭСМ - малая электронная счетная машина (1951 год, Киев), затем БЭСМ - быстродействующая электронная счетная машина (1952 год, Москва). Параллельно с ними реализовывались линейки "Стрела", "Урал", "Минск", "Раздан", "Наири", серия "М" и др. И это только небольшая часть из многих десятков наименований реализованных проектов. Примеров же реализации достижений отечественных ученых и инженеров довольно много. Вот лишь некоторые вехи истории развития вычислительных машин.

1959 г. - опытные образцы ЭВМ М-40, М-50 для систем противоракетной обороны (ПРО); ЭВМ "Минск-1", которая применялась для решения инженерных, научных и конструкторских задач; первая ламповая специализированная стационарная ЭВМ "СПЕКТР-4", предназначенная для наведения истребителей-перехватчиков и мобильная полупроводниковая ЭВМ "КУРС" для обработки радиолокационной информации.

1960 г. - первая полупроводниковая управляющая машина "Днепр" и первая микропрограммная специализированная ЭВМ "Тетива" для системы ПВО.

1961 г. - серийный выпуск ЭВМ "Раздан" малой производительности (до 5 тыс. оп/сек), предназначенных для решения научно-технических и инженерных задач.

1962 г. - ЭВМ БЭСМ-4; "МППИ-1", созданная в Северодонецком научно-исследовательском институте управляющих вычислительных машин для химической, нефтеперерабатывающей, металлургической и др. отраслей промышленности; семейство малых машин "Промiнь" для автоматизации инженерных расчетов средней сложности; ЭВМ "Минск-2".

1963 г. - многомашинный комплекс "Минск-222".

1964 г. - ряд ЭВМ "Урал".

1965 г. - БЭСМ-6 - первая в СССР супер-ЭВМ с производительностью 1 млн. оп/сек, всего к началу 80-х гг. было построено около 350 экземпляров; полупроводниковые ЭВМ М-220 и М-222, выпускавшиеся в Казани, продолжавшие линию ЭВМ М-20 и обладавшие производительностью до 200 тыс. оп/сек.

1966 г. - завершение разработки проекта большой ЭВМ "Украина", предвосхитившего многие идеи американских больших ЭВМ 70-х годов.

1969 г. - 5Э92Б - двухпроцессорный компьютер на полупроводниках, ставший основным компьютером в первой системе ПРО Москвы.

Как следует из приведенных данных, конечно, неполных, в СССР была осуществлена грандиозная программа по разработке, выпуску и применению электронных вычислительных машин, созданных на основе исключительно отечественных комплектующих. В программах разработки, выпуска и применения ЭВМ, как правило, внедрялись отечественные разработки, сделанные независимо от зарубежных коллег. При этом самые мощные модели были использованы для нужд обороны, что, в общем-то, в условиях недружественного, агрессивного окружения было оправданно.

Следует подчеркнуть, что вопреки существующему общественному мнению, отечественные ЭВМ во многих случаях не уступали заграничным аналогам. Так, например, созданная в 1950 году ЭВМ МЭСМ являлась в тот момент самой быстродействующей в Европе.

Многие оригинальные разработки существенно опережали зарубежные и были по достоинству оценены зарубежными коллегами. В качестве примера можно привести ЭВМ БЭСМ-6, созданную на транзисторах. Оригинальность и перспективность использованных решений в архитектуре данной машины нередко отмечали в публичных выступлениях корифеи компьютерных наук. В этой ЭВМ были использованы виртуальная память и асинхронные конвейерные структуры. В дополнение к этому, еще в 70-е годы М. А. Карцев впервые в мире предложил и реализовал концепцию полностью параллельной вычислительной системы с распараллеливанием программ, команд, данных и слов. Эти идеи были воплощены в еще одной супер-ЭВМ - М-10, а 1978 году был разработан проект векторно-конвейерной ЭВМ М-13.

В дальнейшем, по мере развития народного хозяйства, увеличивалась потребность в изделиях вычислительной техники. С целью расширения их выпуска была сделана попытка стандартизации схемотехнических решений. Это стало возможным благодаря успехам электронной промышленности, освоившей сначала гибридные, а затем и монолитные микросхемы. В дальнейшем же уже после изобретения инженерами фирмы Intel микропроцессора был налажен выпуск аналогичных элементов на отечественных предприятиях.

Реализуя возможности электронной промышленности, советские ученые и инженеры наладили выпуск ЭВМ нового поколения. При этом за основу серийных ЭВМ были взяты лучшие образцы зарубежной техники, например, линейка мощных ЭВМ фирмы IBM - серия 360 и 370. Соответственно, отечественные ЭВМ единой системы (ЕС) получили наименования "Ряд-1" и "Ряд-2". Не были забыты и управляющие машины. Этот класс малых машин - СМ ЭВМ был создан на основе моделей фирм HP и DEC. Вот некоторые даты и примеры изделий того времени.

1971 г. - модели ЕС-1020 (20 тыс. оп/сек).

1973 г. - модели ЕС-1030 (100 тыс. оп/сек); на базе БЭСМ-6 для задач управления космическими полетами были созданы многомашинные комплексы; выпуск ЭВМ ЕС-1050 (Москва, Пенза) и высокопроизводительной ЭВМ М-10 с многоформатной векторной RISC-архитектурой для систем ПРО.

1974 г. - модели ЕС-1022, (80 тыс. оп/сек).

1976 г. - модели ЕС-1033 (200 тыс. оп/сек).

1975 г. - СССР, НРБ, ВНР, ПНР, ЧССР и ГДР разработали мини-ЭВМ СМ-1, СМ-2, СМ-3 и СМ-4, использованные в научных проектах, в системах управления техпроцессами и т. д.

1977 г. - старшая модель из "Ряд-1" - ЕС-1060; модель ЕС-1035 ("Ряд-2"); первый симметричный многопроцессорный вычислительный комплекс (МВК) "Эльбрус-1".

1978 г. - ЕС-1055.

1979 г. - модель ЕС-1045 (800 тыс. оп/сек, "Ряд-2"); многопроцессорные УВК с перестраиваемой структурой ПС 2000, реализующие распараллеливание на уровне задач, ветвей, векторных и скалярных операций в задачах геофизики, научных экспериментов и др. областей.

1980 г. - ЭВМ ЕС-1061; двухпроцессорный комплекс СМ-1410.

1981 г. - УВК СМ 1800, СМ 1803, СМ 1804.

1982 г. - персональные ЭВМ (ПЭВМ они же ПК) ЕС-1840.

1983 г. - ЕС-1036 (400 тыс. оп/сек, "Ряд-3"); многопроцессорная векторная ЭВМ М-13 и первые образцы бытового компьютера "Электроника БК0010" с системой команд, заимствованной у мини-ЭВМ CM-3 и СМ-4.

1985 г. - ЕС-1066; многопроцессорный (10 процессоров) комплекс "Эльбрус-2" (125 млн. оп/сек).

1986 г. - УВК СМ 1810, СМ 1814, СМ 1820, совместимые с IBM PC; ЭВМ СМ 1700, совместимая с VAX-11 фирмы Digital Equipment Corp, и ЭВМ ЕС 1766 (до 256 процессоров).

1994 г. - комплекс "Эльбрус-3", созданный с применением микросхем технологий LSI, ECL и т.п., содержал 16 процессоров и был в два раза производительнее CRAY-YMP. Комплекс был изготовлен, но в серию не был запущен. Связано это было с тем, что сложность использованных перспективных решений во многом обгоняла возможности элементной базы, что привело к высокой стоимости комплекса, который для приемлемых уровней надежности и устойчивости работы требовал особых условий эксплуатации.

Конечно, развитие вычислительной техники с упором на зарубежные образцы несколько затормозило собственные разработки. В результате были свернуты работы по совершенствованию перспективной линейки БЭСМ - БЭСМ-8 и БЭСМ-10. Можно было ожидать реального прорыва в этой области. Однако история, как известно, не знает сослагательного наклонения.

В качестве аргументов целесообразности выбранного пути можно привести, например, проблемы программного обеспечения (ПО) и стандартизации узлов и элементов. Кроме того, на выбор путей развития отечественной вычислительной техники свое влияние оказывали и субъективные факторы. Как утверждается в ряде воспоминаний, ряд ведущих специалистов обещали руководству страны за счет заимствования зарубежного опыта быстрое удвоение ВВП. Дело в том, что копирование позволяло экономить громадные финансовые средства за счет снижения расходов на исследования и разработки в области схемотехники и написания соответствующего программного обеспечения. Так, например, стоимость оригинального ПО для IBM360 оценивалась его разработчиками в $25 млрд., что соответствует, например, стоимости всей американской программы полета на Луну. Правда, ориентация на западный опыт вела к отставанию, связанному с самим процессом копирования, перевода и выпуска документации, а также к трудностям последующего освоения без необходимой технической помощи.

Что же касается развития элементной базы, то отечественная электронная промышленность получила вполне объяснимый рывок. Создавались институты и КБ, строились заводы, выпускались микросхемы. Копировались многие микросхемы и узлы.

Тем не менее, без отечественных разработок обойтись было невозможно. Достаточно вспомнить о проблемах оборонных ведомств. Вероятно, именно этим и объясняется то внимание, которое уделялось мощным многопроцессорным комплексам типа "М-10" и "Эльбрус".

Не остались без внимания и персональные компьютеры. В короткий срок были разработаны и выпущены ПК серий ЕС, СМ, "Искра". Первыми моделями стали ЕС-1040, СМ1810, "Искра-1030". Их архитектура во многом была скопирована с зарубежных аналогов типа IBM PC.

Кроме того, активно развивался сектор компьютеров архитектуры и системы команд фирмы DEC. Как пример можно привести ПК линеек ДВК и "Электроника". Значительно меньшее распространение получили соответствующие клоны фирмы HP.

Указанная политика позволила заимствовать зарубежное программное обеспечение. Кроме того, для ПК архитектур и систем команд DEC и HP существовали совместимые мини-ЭВМ, например, СМ-3, СМ-4 и СМ-1, СМ-2.

Однако освоение зарубежного опыта не сводилось к простому копированию лучших образцов вычислительной техники и переносу программ. Дело в том, что основой отечественных компьютеров стали микросхемы и микропроцессоры, серийно выпускаемые в СССР. Связано это было с вопросами экономии валютных средств, а также безопасности государства. В условиях недружественного окружения была недопустима зависимость в снабжении комплектующими. Кроме того, имелась (и до сих пор имеется) опасность электронных "закладок" спецслужбами потенциальных противников.

Конечно, в отечественных разработках далеко не все микросхемы были собственной разработки. Использовался как отечественный опыт, так и зарубежный. Было налажено исследование микропроцессоров известных фирм. Существовали КБ, где послойно сканировали кристаллы микросхем. На основе результатов создавались собственные модели. Конечно, были задействованы и каналы разведки, проделавшие огромную, необходимую работу.

Однако были и производственные ограничения. Дело в том, что существующие ГОСТЫ ориентированы на метрическую систему, а среди компьютерных комплектующих доминирует дюймовый масштаб. Эта проблема касается не только корпусов и плат, но и микросхем, включая расстояние между контактами. В результате инженерам даже при наличии образцов приходилось заново проектировать свои изделия. Остается добавить, что существовало ограничение и на использование драгоценных металлов, что затрудняло выпуск надежных изделий. Как результат, при сравнительно большом ассортименте отечественных ПК их тираж был довольно скромным. Так, например, выпуск компьютеров "Искра-1030", включая модификации, составлял всего несколько тысяч штук в год. Одной из самых массовых стала "Электроника-60", но и ее выпуск составлял примерно 10 тыс. штук в год. Правда, благодаря компьютеризации народного образования компьютеры типа "Электроника БК0010" и "Электроника БК0011", ставшие основой учебных классов КУВТ-86 и КУВТ-87, выпускались сотнями тысяч. К слову сказать, "Электроника БК0010" и "Электроника БК0011" стали первыми массовыми бытовыми компьютерами.

Следует подчеркнуть, что, несмотря на массовое копирование, существовали и отечественные разработки. Некоторые идеи явно обгоняли зарубежную научную мысль. В качестве примеров можно привести секционированные микропроцессоры и даже RISK-процессоры. К слову сказать, идеи таких процессоров были детально сформулированы задолго до зарубежных публикаций. Более того, в 70-х годах был создан проект выпуска отечественных компьютеров с RISK-процессорами силами одной из зарубежных фирм. При этом фирма брала на себя не только производство компьютеров, но и маркетинг, и реализацию. Однако проект натолкнулся на многочисленные ведомственные согласования, занявшие несколько лет. В результате время было упущено, и мир не увидел перспективной разработки, сулившей миллиардные доходы, а на рынке воцарились менее совершенные зарубежные аналоги.

Остается добавить, что аппаратно-программное обеспечение в мире осуществлялось столь быстрыми темпами, что просто слепое копирование довольно быстро потеряло смысл. Без поддержки отечественных разработчиков страна была обречена на постоянное и все возрастающее отставание. В результате страдала не только экономика, но и безопасность государства.

Решая эту нелегкую проблему, в семидесятых, а потом еще раз в восьмидесятых годах ЦК КПСС и Совет Министров СССР поставили перед Академией Наук СССР задачу проанализировать ситуацию и выдать соответствующие рекомендации. Результат этих усилий был оформлен в виде ряда докладов, опубликованных в открытых, доступных, хотя и специализированных изданиях.

Догнать и перегнать развитые страны практически невозможно, поскольку для этого не хватит ресурсов государства (не только СССР, но даже более богатых). Что же касается политики развития, то наиболее целесообразным представляется постепенная интеграция в процесс мирового производства с последовательным овладением сначала сравнительно простых устройств, а затем и постепенным переходом к технологически сложным изделиям.

К сожалению, данные результаты были подвергнуты критике и в должное время правильные выводы сделаны не были. Последующие годы перестройки и разрушения государства, а, следовательно, и связей между ведомствами и предприятиями, только усугубили проблемы с электронными и компьютерными отраслями. Существовавший темп и многие оригинальные разработки были безвозвратно утеряны. Более того, многие ведущие специалисты покинули страну и обосновались в крупнейших западных компаниях, обогатив их результатами отечественных исследований.

Однако развитие и безопасность государства невозможны без развития собственных отраслей высоких технологий. Несмотря на то, что приведенным выше положениям Академии Наук исполнилось уже три десятка лет, их значение от этого не изменилось. Как запоздалую реализацию можно рассматривать постепенное возрождение отечественной электронной промышленности. Возобновилась работа некоторых КБ, на рынке появились микросхемы, созданные отечественными и совместными предприятиями. Выполненные по хорошо отлаженным технологиям, они по своей надежности и устойчивости работы являются вполне конкурентоспособными изделиями. Высокое качество и привлекательные цены этих микросхем, часть из которых выпускается на подмосковных заводах бывшей советской "кремниевой долины", делает их востребованными не только на отечественном рынке, но зарубежных, включая рынки высокоразвитых государств.

Используемые технологические процессы пока, как правило, не оперируют масштабами менее 0,35 мкм. Но развитие в данной области осуществляется быстрыми темпами, и существующий разрыв уменьшается.

Однако существующее пока отставание не означает прекращения разработок в области сверхсложных микросхем и последующего конструирования на их основе оригинальных систем. Существующие возможности всемирной интеграции позволяют использовать возможности зарубежных производств.

Как пример, можно привести выпуск с использованием зарубежных технологий отечественного SPARC-совместимого универсального процессора МЦСТ R-500, функционирующего на частоте 450-500 МГц при мощности теплообразования менее 2 Вт. Этот процессор, изготовленный с применением норм 0,13 мкм техпроцесса с 8 слоями металлизации, является основой вычислительного комплекса "Эльбрус 90-микро", работающего под управлением ОС "Solaris" и "Linux".

Еще одним успехом отечественных ученых и инженеров является выпуск в рамках проекта "Эльбрус" опытных образцов процессора, содержащего 60 млн. транзисторов и разработанного в ЗАО "МЦСТ" по оригинальной, не имеющей аналогов архитектуре EPIC (архитектура явного параллелизма).

Но выпуском отдельных комплектующих не исчерпываются успехи отечественных инженеров и ученых. Интегрируя отечественный и зарубежный опыт в своих разработках, они создают новые архитектуры и реализуют их в соответствующих разработках. Так, например, в процессе осуществления совместных проектов российскими и белорусскими специалистами был создан ряд многопроцессорных суперкомпьютеров.

Приведенные примеры свидетельствуют о постепенном возрождении российской компьютерной промышленности, на пути развития которой еще немало препятствий.

В статье использованы открытые материалы ряда сайтов Интернета.

Сергей Алексеевич Лебедев родился 2 ноября 1902 года в Нижнем Новгороде. В 1921 году, сдав экзамены экстерном, Лебедев поступил учиться в МВТУ на электротехнический факультет, который закончил в 1928 году, став инженером-электриком. Результаты его дальнейших работ были использованы при эксплуатации отечественных электростанций и высоковольтных линий передач. В 1939 году Лебедев защитил докторскую диссертацию по теории искусственной устойчивости энергосистем.

Во время войны Лебедев занимался разработкой самонаводящихся торпед, разработал систему стабилизации танкового орудия при прицеливании. За эту работу Лебедев был награжден орденом Трудового Красного Знамени и медалью «За доблестный труд в Великой Отечественной войне 1941-1945 годов».

В 1945 году Лебедев избирается действительным членом АН УССР и становится директором Института Электротехники АН УССР. В конце 1947 года в этом институте стал создаваться макет цифровой электронной счетной машины (МЭСМ*), пробный пуск которого состоялся 6 ноября 1950 года. Во время демонстрации машина вычисляла факториалы натуральных чисел и решала уравнение параболы.

Одновременно Лебедев в лаборатории № 1 ИТМ и ВТ в Москве работал над созданием БЭСМ - быстродействующей электронной счетной машины. Лебедев сам разработал структуру БЭСМ и составил план реализации проекта ее разработки, он постоянно контролировал ход выполнения этого проекта, который был успешно завершен в апреле 1953 года.
Создание БЭСМ-1 (план создания на одном листе) стало важнейшим этапом в развитии отечественной вычислительной техники. Эта первая быстродействующая ЭВМ (8-10 тыс. операций в секунду) была тогда самой производительной машиной в Европе и одной из лучших в мире. В структуре БЭСМ-1 уже тогда были реализованы основные решения, характерные для современных ЭВМ.

Сергей Алексеевич был человеком скромным и даже застенчивым. Он всегда умел находить общий язык со своими молодыми коллегами, а они относились к нему с большим и искренним уважением. В нем сочетались душевная доброта и чуткость, высокая принципиальность и требовательность. Личный пример у Сергея Алексеевича был главным принципом воспитания. Вспоминают такой случай. Для завершения проекта БЭСМ-1** оставалось очень мало времени, но были еще недоделки. Кто-то сказал: «Не успеем, мало дней осталось». Сергей Алексеевич ответил: «Успеем, есть еще ночи, ночью хорошо работать - никто не мешает». Он работал, забывая об усталости, и своим примером увлекал других. Понимая, как важна подготовка специалистов для нового направления, с 1953 г. и до конца своих дней С. А. Лебедев возглавлял кафедру «Электронные вычислительные машины» в Московском физико-техническом институте.

В июне 1953 года Лебедев был назначен директором ИТМ и ВТ, который с 1975 года носит его имя. 23 октября 1953 года Лебедев был избран действительным членом Академии наук СССР по Отделению физико-математических наук. Он стал первым академиком по специальности «счетные устройства». За создание БЭСМ Лебедев в 1954 году был награжден орденом Ленина, а в 1956 году ему было присвоено звание Героя Социалистического труда.

После создания в феврале 1955 года Вычислительного центра АН СССР перед ИТМ и ВТ была поставлена задача подготовить БЭСМ к серийному выпуску. Машинами БЭСМ-2 были оснащены практически все крупные вычислительные центры страны. На БЭСМ-2 осуществлялись расчеты при запусках искусственных спутников Земли и первых космических кораблей с человеком на борту.

С целью привлечения внимания к научным и техническим достижениям нашей страны в октябре 1955 года в Дармштадте (ФРГ) на Международной конференции по электронным счетным машинам зарубежным специалистам был прочитан доклад Лебедева о БЭСМ. Это доклад произвел сенсацию: БЭСМ оказалась лучшей ЭВМ в Европе!

После успеха БЭСМ Лебедев начал продумывать принципы и архитектуру новой ЭВМ М-20, которая должна была стать самой быстродействующей в мире. Для работы с этой ЭВМ были написаны многие учебники, а в программу ВУЗов были включены курсы по изучению М-20 и программирования для нее.

Параллельно с разработкой и созданием универсальных ЭВМ Лебедев уделял большое внимание работам, связанным с обороной страны. По его инициативе в 1955 году были разработаны спецмашины Диана-1 и Диана-2 для наведения истребителей на воздушные цели. В этих работах участвовал будущий академик и директор ИТМ и ВТ В. С. Бурцев, их продолжение привело к созданию целой серии ЭВМ, предназначенных для решения задач противоракетной обороны. На базе этих машин была создана первая система ПРО страны, за что ее авторы, в том числе Лебедев и Бурцев, получили Ленинскую премию.

Вершиной работы Лебедева по созданию универсальных ЭВМ стала самая известная в мире отечественная ЭВМ БЭСМ-6 (1967 год). По результатам работы над БЭСМ-6 Лебедев с группой сотрудников ИТМ и ВТ, в которую входили будущий академик В. А. Мельников и будущий главный конструктор модульного конвейерного процессора (лучшей ЭВМ России 90-х годов) А. А. Соколов, получил Государственную премию.

С. А. Лебедев поставил себе цель создать вычислительную машину с быстродействием 100 млн. оп/с. Работа началась с вычислительного комплекса для системы ПВО, известной под наименованием С-300, который в модернизированном виде серийно выпускается до сих пор. Отработанная на машинах для С-300 элементная база была использована при разработке МВК Эльбрус 1.

С. А. Лебедев умер 3 июля 1974 года и не увидел этих новых машин, как не увидел он и МВК Эльбрус 2, который стал итогом многолетнего труда коллектива ИТМ и ВТ.

Другим важным итогом стал многомашинный информационно-вычислительный комплекс реального времени АС-6, активно использовавшийся в центрах управления полетами космических аппаратов.

Всю свою жизнь С. А. Лебедев готовил научные кадры, личным примером воспитывал молодежь. Он возглавлял в МФТИ кафедру ЭВМ, читал лекции, лично руководил научной работой многих дипломников и аспирантов. За двадцать лет под его руководством было создано 15 высокопроизводительных ЭВМ.

В процессе проектирования, наладки и запуска в эксплуатацию машин МЭСМ, БЭСМ, М-20 он выступал как главный конструктор, как инженер-наладчик, а если требовали обстоятельства, то и как техник-монтажник. Позднее, с появлением квалифицированных специалистов, Лебедев доверял им значительную часть работ, оставляя себе наиболее трудные участки, связанные с обоснованием нововведений, с теоретическим обоснованием структуры и параметров ЭВМ.

Российская академия наук учредила премию имени С. А. Лебедева, которой один раз в два года награждаются российские ученые, внесшие большой вклад в развитие отечественной вычислительной техники.

Примечания:

* «МЭСМ» — малая электронная счетная машина — была первой отечественной универсальной ламповой ЭВМ в СССР. Начало работ по созданию — 1948 г, 1950 г. — завершение работ, 1950 — официальный ввод в эксплуатацию. В 1952-1953 гг. МЭСМ была самой быстродействующей и практически единственной регулярно эксплуатируемой ЭВМ в Европе.

** «БЭСМ» — большая электронная счетная вычислительная машина, вводится в эксплуатацию в 1952-1953 гг. БЭСМ-1 имела 5 тыс. электронных ламп. Быстродействие около 10 тыс. операций в секунду над 39-разрядными двоичными числами. Она являлась одной из самых быстродействующих машин в мире.

Литература:

Информатика Энциклопедический словарь для начинающих. Под ред. Д.А. Поспелова. М.:, «Педагогика-Пресс», 1994.
50 лет отечественной информатике С.Прохоров СomputerWeekly N6, 1998, c.22

Немногим более 50 лет прошло с тех пор, как появилась первая электронная вычислительная машина. За этот короткий для развития общества период сменилось несколько поколений вычислительных машин, а первые ЭВМ сегодня являются музейной редкостью. Сама история развития вычислительной техники представляет немалый интерес, показывая тесную взаимосвязь математики с физикой (прежде всего с физикой твердого тела, полупроводников, электроникой) и современной технологией, уровнем развития которой во многом определяется прогресс в производстве средств вычислительной техники.

Первое поколение ЭВМ (1948-1958 г.)‏

Основным активным элементом ЭВМ первого поколения являлась электронная лампа, остальные компоненты электронной аппаратуры – это обычные резисторы, конденсаторы, трансформаторы. Машины этого поколения имели внушительные размеры, потребляли большую мощность, имели сравнительно малое быстродействие, малую емкость оперативной памяти, невысокую надежность работы и недостаточно развитое программное обеспечение.

МЭСМ

• “МЭСМ”, малая электронная счетная машина - была первой универсальной ламповой ЭВМ в СССР.

БЭСМ-1

• "БЭСМ" - семейство цифровых вычислительных машин общего назначения, ориентированных на решение сложных задач науки и техники. Разработана в Институте точной механики и вычислительной техники АН СССР.

М-1

• Разработчики – Иссак Семенович Брук, Н.Я.Матюхин, А.Б.Залкинд (Москва). Проект создания М-1 был представлен в 1948 г, но из-за организационных трудностей работы затянулись. Работа по созданию М-1 была завершена в 1951 г., и в 1952 г. началась ее практическая эксплуатация.

М-2

• М-2 была разработана в 1952 г. в лаборатории электросистем Энерге-тического института АН СССР. Группой разработки руководил М. А. Карцев, в состав группы входили О. В. Росницкий, Л.В. Иванов, Е.Н. Филинов, В.И. Золотаревский.

М-3

• М-3 разработана в Лаборатории электросистем Энергетического института АН СССР инициативной группой: И.С.Брук, Н.Я.Матюхин, В.В.Белынский, Г.П.Лопато, Б.М.Каган, В.М.Долкарт, Б.Б.Мелик-Шахназаров. 1956 г. - представлена Госкомиссии

Стрела

• “СТРЕЛА” - цифровая вычислительная машина общего назначения.

Урал-1

• “УРАЛ” - семейство цифровых вычисли-тельных машин общего назначения, ориентированных на решение инженерно-технических и планово-экономических задач.

Первые четыре модели семейства - “Урал-1”, “Урал-2”, “Урал-3” и “Урал-4” - были ламповыми машинами, “Урал-11”, “Урал-14” и “Урал-16”- на полупроводниковых элементах.

Сетунь

• “СЕТУНЬ” - малая цифровая вычислительная машина, предназначенная для решения научно-технических и экономических задач средней сложности.

• В 1962-1964 выпус-калась серийно. “СЕТУНЬ” имеет троичную симметри-чную систему пред-ставления чисел (с цифрами 1,0,-1) с фиксированной после второго разряда или плавающей (программированной) запятой, операции нор-мализации и сдвига.

Раздан

• “РАЗДАН” - семейство цифровых вычислительных машин общего назначения.

Второе поколение ЭВМ (1959-1967 г.)‏

Элементной базой машин этого поколения были полупроводниковые приборы. Машины предназначались для решения различных трудоемких научно-технических задач, а также для управления технологическими процессами в производстве. Появление полупроводниковых элементов в электронных схемах существенно увеличило емкость оперативной памяти, надежность и быстродействие ЭВМ.

• 1959 г. - созданы опытные образцы ЭВМ М-40, М-50 для систем противоракетной обороны (ПРО).

Минск-1

• 1959 г. - начало выпуска в Минске ЭВМ "Минск-1" применялась в основном для решения инженерных, научных и конструкторских задач математического и логического характера.

Спектр-4

• 1959 г. - в СССР была введена в эксплуатацию первая ламповая специализированная стационарная ЭВМ СПЕКТР-4 предназначенная для наведения истребителей-перехватчиков.

КУРС

• 1959 г. - под руководством Я.А.Хетагурова (ЦМНИИ-1) создана первая в СССР мобильная полупроводниковая ЭВМ "КУРС" для обработки радиолокационной информации.

Днепр

• "ДНЕПР" - первая отечественная цифровая управляющая вычислительная машина широкого назначения на полупроводниковых элементах.

Тетива

• 1960 г. - создана первая микропрограм-мная специализированная ЭВМ "Тетива" для системы ПВО.

Раздан-2

• Машина предназначена для решения научно-технических и инженерных задач, малой производительности (скорость вычислений - до 5 тысяч операций в 1 секунд).

БЭСМ-4

• 1962 г. - в ИТМиВТ выпущена ЭВМ БЭСМ-4.

МППИ-1

• “МППИ-1”, машина первичной переработки информации - информационно-вычислительная машина.

Восток

• В 1962 г. создан опытный образец ЭВМ "Восток". В машине использовались магнитные барабаны с плавающими головками, кэш команд, быстрые регистры, контроль арифметического устройства.

ПРОМIНЬ

• ПРОМIНЬ” - семейство малых цифровых электронных вычислительных машин, предназначенных для автоматизации инженерных расчетов средней сложности.

Киев

• “КИЕВ” - электронная цифровая вычислительная машина, предназначенная для решения широкого круга научных и инженерных задач.

Минск-2

• ЭВМ "Минск-2" выпущена в 1962 г. в Минске, руководитель разработки В.В.Пржиялковский.

Минск-22

• ЭВМ “Минск-22” обрабатывает цифровую и алфавитную информацию, вводимую с перфокарт или с перфолент.

Минск-32

• Многопрограммная вычислительная машина “Минск-32” предназначена для решения широкого круга научно-технических и планово-экономических задач.

Минск-222

• 1963 г. - создан многомашинный вычислительный комплекс "Минск-222"

Наири

• “НАИРИ” - семейство электронных цифровых вычислительных машин общего назначения с микропрограммным принципом построения и встроенной системой автоматического программирования.

Урал-11

• Цифровая электронная вычислительная машина “Урал-11” предназначена для решения задач внутризаводского планирования, учета, статистики и других задач, связанных с приемом, хранением, переработкой и выдачей массивов цифровой и алфавитной информации, а также для работы в составе автоматизированных систем обработки данных.

Урал-14

• ЭВМ “Урал-14” является более совершенной машиной по целому ряду эксплуатационных показателей по сравнению с машиной “Урал-11”. Ввод исходной информации основан на применений тех же технических носителей и устройств, которые используют в электронной вычислительной машине “Урал-11”.

Урал-16

• ЭВМ “Урал-16”(1969 г.) наиболее совершенная и быстродействующая в семействе “Урал”. Ввод и вывод информации такой же, что и в предыдущих моделях. Оперативное запоминающее устройство на ферритах имеет емкость в 2-8 раз большую, чем “Урал-14”, в 4 раза больше емкость накопителя на магнитном барабане

Весна

• 1964 г. - начало выпуска электронная цифровая вычислительная машина общего назначения "Весна".

БЭСМ-6

• 1965 г. - группой инженеров в Институте точной механики и вычислительной техники под руководством С.А. Лебедева была создана мощная полупроводниковая ЭВМ БЭСМ-6 ("Быстро-действующая электронно-счетная машина"). БЭСМ-6 (40 тысяч транзисторов) занимает особенно важное место в развитии и использовании вычи-слительной техники в СССР.

Мир-1

• В Киеве в 1965 г. создана машина "МИР-1", предназначенная для инженерных расчетов в конструкторских бюро и научно-исследовательских институтах.

М-220

• М-220” - цифровая электронная вычи-слительная машина общего назначения. Предназначена для решения научно-технических, а также отдельных классов эко-номических задач.

Раздан-3

• 1966 г. - начат серийный выпуск ЦВМ “Раздан-3”, Машина предназна-ченной для решения научно-технических, планово-экономических и статистических задач.

Днепр-2

• Вычислительный комплекс предназначен для обработки информации, поступающей от внешних устройств, а также от УК.

Третье поколение ЭВМ (1968-1973 г.)‏

Элементная база ЭВМ - малые интегральные схемы (МИС). Машины предназначались для широкого использования в различных областях науки и техники (проведение расчетов, управление производством, подвижными объектами и др.). Благодаря интегральным схемам удалось существенно улучшить технико-эксплуатационные характеристики ЭВМ. Например, машины третьего поколения по сравнению с машинами второго поколения имеют больший объем оперативной памяти, увеличилось быстродействие, повысилась надежность, а потребляемая мощность, занимаемая площадь и масса уменьшились.

Мир-2

• МИР-2 (1968 г.) предназначенная для инженерных расчетов в конструкторских бюро и научно-исследовательских институтах, проектных организациях.

Рута-110

• РУТА-110” - комплекс устройств обработки, ввода, хранения, вывода, а также дистанционного сбора и выдачи алфавитно-цифровой информации, предназначенный для создания локальных систем обработки данных.

Наири-3

• Машина электронная цифровая вычислительная “Наири-3” предназначена для решения широкого круга инженерных, научно-технических, планово-экономических и учетно-статистических задач.

ЕС-1020

• Машина предназначена для решения научно-технических, экономических и управленческих задач, а также для работы в составе небольших АСУ, Может работать как в автономном режиме, так и в составе автоматизированных систем обработки информации.

ЕС-1030

• Область применения: вычисли-тельные центры предприятий, объединений, ведомств; научно-технические и планово-экономические расчеты.

• Производительность - 70 тыс. опе-раций в секунду по смеси Гибсон-3. Суммарная пропускная способность каналов - 2 Мб/с.

ЕС-1050

• Предназначена для решения широкого круга научно-технических, экономических и специальных задач в крупных вычислительных центрах, в больших системах обработки данных, в информационно-поисковых службах, автоматизированных системах управления и многомашинных комплексах.

М-10

• 1973 г. - начало выпуска высокопроизводительной ЭВМ с многоформатной векторной RISC-архитектурой для систем предупреждения о ракетном нападении и общего наблюдения за космическим пространством М-10

Четвёртое поколение ЭВМ (1974-1982 г.)‏

Элементная база ЭВМ - большие интегральные схемы (БИС). Машины предназначались для резкого повышения производительности труда в науке, производстве, управлении, здравоохранении, обслуживании и быту. Высокая степень интеграции способствует увеличению плотности компоновки электронной аппаратуры, повышению ее надежности, что ведет к увеличению быстродействия ЭВМ и снижению ее стоимости. Все это оказывает существенное воздействие на логическую структуру (архитектуру) ЭВМ и на ее программное обеспечение. Более тесной становится связь структуры машины и ее программного обеспечения, особенно операционной системы (или монитора)-набора программ, которые организуют непрерывную работу машины без вмешательства человека

ЕС-1035

• Электронная вычислительная машина ЕС-1035 является одной из моделей второй очереди ЕС ЭВМ и предназначена для решения широкого круга задач в вычислительных центрах и информационных системах различного назначения.

ЕС-1036

• 83 г. - начало выпуска модели ЕС-1036 – 400 тыс. оп/сек

В ЕС-1036 входят:

• АЦПУ 7036-Алфавитно-цифровое печатающее устройство параллельного типа (СССР). Скорость 800 строк в минуту, ширина строки 132 знака.

Стойка ЕС-5525

• Устройство управления для накопителей на магнитных лентах (НМЛ) производства СССР.

Стойка ЕС-5563

Дисковод ЕС-5063

Процессор 2436

Накопитель ЕС 5612М

АЦПУ 7036

Как только человек открыл для себя понятие "количество", он сразу же принялся подбирать инструменты, оптимизирующие и облегчающие счёт. Сегодня сверхмощные компьютеры, основываясь на принципах математических вычислений, обрабатывают, хранят и передают информацию - важнейший ресурс и двигатель прогресса человечества. Нетрудно составить представление о том, как происходило развитие вычислительной техники, кратко рассмотрев основные этапы этого процесса.

Основные этапы развития вычислительной техники

Самая популярная классификация предлагает выделить основные этапы развития вычислительной техники по хронологическому принципу:

• Ручной этап. Он начался на заре человеческой эпохи и продолжался до середины XVII столетия. В этот период возникли основы счёта. Позднее, с формированием позиционных систем счисления, появились приспособления (счёты, абак, позднее - логарифмическая линейка), делающие возможными вычисления по разрядам.
• Механический этап. Начался в середине XVII и длился почти до конца XIX столетия. Уровень развития науки в этот период сделал возможным создание механических устройств, выполняющих основные арифметические действия и автоматически запоминающих старшие разряды.
• Электромеханический этап - самый короткий из всех, какие объединяет история развития вычислительной техники. Он длился всего около 60 лет. Это промежуток между изобретением в 1887 году первого табулятора до 1946 года, когда возникла самая первая ЭВМ (ENIAC). Новые машины, действие которых основывалось на электроприводе и электрическом реле, позволяли производить вычисления со значительно большей скоростью и точностью, однако процессом счёта по-прежнему должен был управлять человек.
• Электронный этап начался во второй половине прошлого столетия и продолжается в наши дни. Это история шести поколений электронно-вычислительных машин - от самых первых гигантских агрегатов, в основе которых лежали электронные лампы, и до сверхмощных современных суперкомпьютеров с огромным числом параллельно работающих процессоров, способных одновременно выполнить множество команд.

Этапы развития вычислительной техники разделены по хронологическому принципу достаточно условно. В то время, когда использовались одни типы ЭВМ, активно создавались предпосылки для появления следующих.

Самые первые приспособления для счёта

Наиболее ранний инструмент для счёта, который знает история развития вычислительной техники, - десять пальцев на руках человека. Результаты счёта первоначально фиксировались при помощи пальцев, зарубок на дереве и камне, специальных палочек, узелков.

С возникновением письменности появлялись и развивались различные способы записи чисел, были изобретены позиционные системы счисления (десятичная - в Индии, шестидесятиричная - в Вавилоне).

Примерно с IV века до нашей эры древние греки стали вести счёт при помощи абака. Первоначально это была глиняная плоская дощечка с нанесёнными на неё острым предметом полосками. Счёт осуществлялся путём размещения на этих полосах в определённом порядке мелких камней или других небольших предметов.

В Китае в IV столетии нашей эры появились семикосточковые счёты - суанпан (суаньпань). На прямоугольную деревянную раму натягивались проволочки или верёвки - от девяти и более. Ещё одна проволочка (верёвка), натянутая перпендикулярно остальным, разделяла суанпан на две неравные части. В большем отделении, именуемом "землёй", на проволочки было нанизано по пять косточек, в меньшем - "небе" - их было по две. Каждая из проволочек соответствовала десятичному разряду.

Традиционные счёты соробан стали популярными в Японии с XVI века, попав туда из Китая. В это же время счёты появились и в России.

В XVII столетии на основании логарифмов, открытых шотландским математиком Джоном Непером, англичанин Эдмонд Гантер изобрёл логарифмическую линейку. Это устройство постоянно совершенствовалось и дожило до наших дней. Оно позволяет умножать и делить числа, возводить в степень, определять логарифмы и тригонометрические функции.

Логарифмическая линейка стала прибором, завершающим развитие средств вычислительной техники на ручном (домеханическом) этапе.

Первые механические счётные устройства

В 1623 году немецким учёным Вильгельмом Шиккардом был создан первый механический "калькулятор", который он назвал считающими часами. Механизм этого прибора напоминал обычный часовой, состоящий из шестерёнок и звёздочек. Однако известно об этом изобретении стало только в середине прошлого столетия.

Качественным скачком в области технологии вычислительной техники стало изобретение суммирующей машины "Паскалины" в 1642 году. Её создатель, французский математик Блез Паскаль, начал работу над этим устройством, когда ему не было и 20 лет. "Паскалина" представляла собой механический прибор в виде ящичка с большим количеством взаимосвязанных шестерёнок. Числа, которые требовалось сложить, вводились в машину поворотами специальных колёсиков.

В 1673 году саксонский математик и философ Готфрид фон Лейбниц изобрёл машину, выполнявшую четыре основных математических действия и умевшую извлекать квадратный корень. Принцип её работы был основан на двоичной системе счисления, специально придуманной учёным.

В 1818 году француз Шарль (Карл) Ксавье Тома де Кольмар, взяв за основу идеи Лейбница, изобрёл арифмометр, умеющий умножать и делить. А ещё спустя два года англичанин Чарльз Бэббидж приступил к конструированию машины, которая способна была бы производить вычисления с точностью до 20 знаков после запятой. Этот проект так и остался неоконченным, однако в 1830 году его автор разработал другой - аналитическую машину для выполнения точных научных и технических расчётов. Управлять машиной предполагалось программным путём, а для ввода и вывода информации должны были использоваться перфорированные карты с разным расположением отверстий. Проект Бэббиджа предугадал развитие электронно-вычислительной техники и задачи, которые смогут быть решены с её помощью.

Примечательно, что слава первого в мире программиста принадлежит женщине - леди Аде Лавлейс (в девичестве Байрон). Именно она создала первые программы для вычислительной машины Бэббиджа. Её именем впоследствии был назван один из компьютерных языков.

Разработка первых аналогов компьютера

В 1887 году история развития вычислительной техники вышла на новый этап. Американскому инженеру Герману Голлериту (Холлериту) удалось сконструировать первую электромеханическую вычислительную машину - табулятор. В её механизме имелось реле, а также счётчики и особый сортировочный ящик. Прибор считывал и сортировал статистические записи, сделанные на перфокартах. В дальнейшем компания, основанная Голлеритом, стала костяком всемирно известного компьютерного гиганта IBM.

В 1930 году американец Ванновар Буш создал дифференциальный анализатор. В действие его приводило электричество, а для хранения данных использовались электронные лампы. Эта машина способна была быстро находить решения сложных математических задач.

Ещё через шесть лет английским учёным Аланом Тьюрингом была разработана концепция машины, ставшая теоретической основой для нынешних компьютеров. Она обладала всеми главными свойствами современного средства вычислительной техники: могла пошагово выполнять операции, которые были запрограммированы во внутренней памяти.

Спустя год после этого Джордж Стибиц, учёный из США, изобрёл первое в стране электромеханическое устройство, способное выполнять двоичное сложение. Его действия основывались на булевой алгебре - математической логике, созданной в середине XIX века Джорджем Булем: использовании логических операторов И, ИЛИ и НЕ. Позднее двоичный сумматор станет неотъемлемой частью цифровой ЭВМ.

В 1938 году сотрудник университета в Массачусетсе Клод Шеннон изложил принципы логического устройства вычислительной машины, применяющей электрические схемы для решения задач булевой алгебры.

Начало компьютерной эры

Правительства стран, участвующих во Второй мировой войне, осознавали стратегическую роль вычислительных машин в ведении военных действий. Это послужило толчком к разработкам и параллельному возникновению в этих странах первого поколения компьютеров.

Пионером в области компьютеростроения стал Конрад Цузе - немецкий инженер. В 1941 году им был создан первый вычислительный автомат, управляемый при помощи программы. Машина, названная Z3, была построена на телефонных реле, программы для неё кодировались на перфорированной ленте. Этот аппарат умел работать в двоичной системе, а также оперировать числами с плавающей запятой.

Первым действительно работающим программируемым компьютером официально признана следующая модель машины Цузе - Z4. Он также вошёл в историю как создатель первого высокоуровневого языка программирования, получившего название "Планкалкюль".

В 1942 году американские исследователи Джон Атанасов (Атанасофф) и Клиффорд Берри создали вычислительное устройство, работавшее на вакуумных трубках. Машина также использовла двоичный код, могла выполнять ряд логических операций.

В 1943 году в английской правительственной лаборатории, в обстановке секретности, была построена первая ЭВМ, получившая название "Колосс". В ней вместо электромеханических реле использовалось 2 тыс. электронных ламп для хранения и обработки информации. Она предназначалась для взлома и расшифровки кода секретных сообщений, передаваемых немецкой шифровальной машиной "Энигма", которая широко применялась вермахтом. Существование этого аппарата ещё долгое время держалось в строжайшей тайне. После окончания войны приказ о его уничтожении был подписан лично Уинстоном Черчиллем.

Разработка архитектуры

В 1945 году американским математиком венгерско-немецкого происхождения Джоном (Яношем Лайошем) фон Нейманом был создан прообраз архитектуры современных компьютеров. Он предложил записывать программу в виде кода непосредственно в память машины, подразумевая совместное хранение в памяти компьютера программ и данных.

Архитектура фон Неймана легла в основу создаваемого в то время в Соединённых Штатах первого универсального электронного компьютера - ENIAC. Этот гигант весил около 30 тонн и располагался на 170 квадратных метрах площади. В работе машины были задействованы 18 тыс. ламп. Этот компьютер мог произвести 300 операций умножения или 5 тыс. сложения за одну секунду.

Первая в Европе универсальная программируемая ЭВМ была создана в 1950 году в Советском Союзе (Украина). Группа киевских учёных, возглавляемая Сергеем Алексеевичем Лебедевым, сконструировала малую электронную счётную машину (МЭСМ). Её быстродействие составляло 50 операций в секунду, она содержала около 6 тыс. электровакуумных ламп.

В 1952 году отечественная вычислительная техника пополнилась БЭСМ - большой электронной счётной машиной, также разработанной под руководством Лебедева. Эта ЭВМ, выполнявшая в секунду до 10 тыс. операций, была на тот момент самой быстродействующей в Европе. Ввод информации в память машины происходил при помощи перфоленты, выводились данные посредством фотопечати.

В этот же период в СССР выпускалась серия больших ЭВМ под общим названием "Стрела" (автор разработки - Юрий Яковлевич Базилевский). С 1954 года в Пензе началось серийное производство универсальной ЭВМ "Урал" под руководством Башира Рамеева. Последние модели были аппаратно и программно совместимы друг с другом, имелся широкий выбор периферических устройств, позволяющий собирать машины различной комплектации.

Транзисторы. Выпуск первых серийных компьютеров

Однако лампы очень быстро выходили из строя, весьма затрудняя работу с машиной. Транзистор, изобретённый в 1947 году, сумел решить эту проблему. Используя электрические свойства полупроводников, он выполнял те же задачи, что и электронные лампы, однако занимал значительно меньший объём и расходовал не так много энергии. Наряду с появлением ферритовых сердечников для организации памяти компьютеров, использование транзисторов дало возможность заметно уменьшить размеры машин, сделать их ещё надёжнее и быстрее.

В 1954 году американская фирма "Техас Инструментс" начала серийно производить транзисторы, а два года спустя в Массачусетсе появился первый построенный на транзисторах компьютер второго поколения - ТХ-О.

В середине прошлого столетия значительная часть государственных организаций и крупных компаний использовала компьютеры для научных, финансовых, инженерных расчётов, работы с большими массивами данных. Постепенно ЭВМ приобретали знакомые нам сегодня черты. В этот период появились графопостроители, принтеры, носители информации на магнитных дисках и ленте.

Активное использование вычислительной техники привело к расширению областей её применения и потребовало создания новых программных технологий. Появились языки программирования высокого уровня, позволяющие переносить программы с одной машины на другую и упрощающие процесс написания кода ("Фортран", "Кобол" и другие). Появились особые программы-трансляторы, преобразовывающие код с этих языков в команды, прямо воспринимаемые машиной.

Появление интегральных микросхем

В 1958-1960 годах, благодаря инженерам из Соединённых Штатов Роберту Нойсу и Джеку Килби, мир узнал о существовании интегральных микросхем. На основе из кремниевого или германиевого кристалла монтировались миниатюрные транзисторы и другие компоненты, порой до сотни и тысячи. Микросхемы размером чуть более сантиметра работали гораздо быстрее, чем транзисторы, и потребляли намного меньше энергии. С их появлением история развития вычислительной техники связывает возникновение третьего поколения ЭВМ.

В 1964 году фирмой IBM был выпущен первый компьютер семейства SYSTEM 360, в основу которого легли интегральные микросхемы. С этого времени можно вести отсчёт массового выпуска ЭВМ. Всего было произведено более 20 тыс. экземпляров данного компьютера.

В 1972 году в СССР была разработана ЕС (единая серия) ЭВМ. Это были стандартизированные комплексы для работы вычислительных центров, имевшие общую систему команд. За основу была взята американская система IBM 360.

В следующем году компания DEC выпустила мини-компьютер PDP-8, ставший первым коммерческим проектом в этой области. Относительно низкая стоимость мини-компьютеров дала возможность использовать их и небольшим организациям.

В этот же период постоянно совершенствовалось программное обеспечение. Разрабатывались операционные системы, ориентированные на то, чтобы поддерживать максимальное количество внешних устройств, появлялись новые программы. В 1964 году разработали Бейсик - язык, предназначенный специально для подготовки начинающих программистов. Через пять лет после этого возник Паскаль, оказавшийся очень удобным для решения множества прикладных задач.

Персональные компьютеры

После 1970 года начался выпуск четвёртого поколения ЭВМ. Развитие вычислительной техники в это время характеризуется внедрением в производство компьютеров больших интегральных схем. Такие машины теперь могли совершать за одну секунду тысячи миллионов вычислительных операций, а ёмкость их ОЗУ увеличилась до 500 миллионов двоичных разрядов. Существенное снижение себестоимости микрокомпьютеров привело к тому, что возможность их купить постепенно появилась у обычного человека.

Одним из первых производителей персональных компьютеров стала компания Apple. Создавшие её Стив Джобс и Стив Возняк сконструировали первую модель ПК в 1976 году, дав ей название Apple I. Стоимость его составила всего 500 долларов. Через год была представлена следующая модель этой компании - Apple II.

Компьютер этого времени впервые стал похожим на бытовой прибор: помимо компактного размера, он имел изящный дизайн и интерфейс, удобный для пользователя. Распространение персональных компьютеров в конце 1970 годов привело к тому, что спрос на большие ЭВМ заметно упал. Этот факт всерьёз обеспокоил их производителя - компанию IBM, и в 1979 году она выпустила на рынок свой первый ПК.

Два года спустя появился первый микрокомпьютер этой фирмы с открытой архитектурой, основанный на 16-разрядном микропроцессоре 8088, производимом компанией "Интел". Компьютер комплектовался монохромным дисплеем, двумя дисководами для пятидюймовых дискет, оперативной памятью объемом 64 килобайта. По поручению компании-создателя фирма "Майкрософт" специально разработала операционную систему для этой машины. На рынке появились многочисленные клоны IBM PC, что подтолкнуло рост промышленного производства персональных ЭВМ.

В 1984 году компанией Apple был разработан и выпущен новый компьютер - Macintosh. Его операционная система была исключительно удобной для пользователя: представляла команды в виде графических изображений и позволяла вводить их с помощью манипулятора - мыши. Это сделало компьютер ещё более доступным, поскольку теперь от пользователя не требовалось никаких специальных навыков.

ЭВМ пятого поколения вычислительной техники некоторые источники датируют 1992-2013 годами. Вкратце их основная концепция формулируется так: это компьютеры, созданные на основе сверхсложных микропроцессоров, имеющие параллельно-векторную структуру, которая делает возможным одновременное выполнение десятков последовательных команд, заложенных в программу. Машины с несколькими сотнями процессоров, работающих параллельно, позволяют ещё более точно и быстро обрабатывать данные, а также создавать эффективно работающие сети.

Развитие современной вычислительной техники уже позволяет говорить и о компьютерах шестого поколения. Это электронные и оптоэлектронные ЭВМ, работающие на десятках тысяч микропроцессоров, характеризующиеся массовым параллелизмом и моделирующие архитектуру нейронных биологических систем, что позволяет им успешно распознавать сложные образы.

Последовательно рассмотрев все этапы развития вычислительной техники, следует отметить интересный факт: изобретения, хорошо зарекомендовавшие себя на каждом из них, сохранились до наших дней и с успехом продолжают использоваться.

Классы вычислительной техники

Существуют различные варианты классификации ЭВМ.

Так, по назначению компьютеры делятся:

• на универсальные - те, которые способны решать самые различные математические, экономические, инженерно-технические, научные и другие задачи;
• проблемно-ориентированные - решающие задачи более узкого направления, связанные, как правило, с управлением определёнными процессами (регистрация данных, накопление и обработка небольших объёмов информации, выполнение расчётов в соответствии с несложными алгоритмами). Они обладают более ограниченными программными и аппаратными ресурсами, чем первая группа компьютеров;
• специализированные компьютеры решают, как правило, строго определённые задачи. Они имеют узкоспециализированную структуру и при относительно низкой сложности устройства и управления достаточно надёжны и производительны в своей сфере. Это, к примеру, контроллеры или адаптеры, управляющие рядом устройств, а также программируемые микропроцессоры.

По размерам и производительной мощности современная электронно-вычислительная техника делится:

• на сверхбольшие (суперкомпьютеры);
• большие компьютеры;
• малые компьютеры;
• сверхмалые (микрокомпьютеры).

Таким образом, мы увидели, что устройства, сначала изобретённые человеком для учёта ресурсов и ценностей, а затем - быстрого и точного проведения сложных расчётов и вычислительных операций, постоянно развивались и совершенствовались.

2 Первая ЭВМ.................................................................................................................4

3 Поколения ЭВМ..........................................................................................................6

3.1 Первое поколение ЭВМ........................................................................................6

3.2 Второе поколение ЭВМ........................................................................................7

3.3 Третье поколение ЭВМ............................................................................................8

3.3.1 Мини-ЭВМ......................................................................................................9

3.4 Четвертое поколение ЭВМ....................................................................................10

3.4.1 Супер-ЭВМ.....................................................................................................12

3.5 Пятое поколение ЭВМ...........................................................................................13

История изобретения компьютеров

1 Как все начиналось

В конце XIX века Герман Холлерит в Америке изобрел счетно-перфорационные машины. В них использовались перфокарты для хранения числовой информации.

Каждая такая машина могла выполнять только одну определенную программу, манипулируя с перфокартами и числами, пробитыми на них.

Счетно-перфорационные машины осуществляли перфорацию, сортировку, суммирование, вывод на печать числовых таблиц. На этих машинах удавалось решать многие типовые задачи статистической обработки, бухгалтерского учета и другие.

Г. Холлерит основал фирму по выпуску счетно-перфорационных машин, которая затем была преобразована в фирму IBM - ныне самого известного в мире производителя компьютеров.

Непосредственными предшественниками ЭВМ былирелейные вычислительные машины.

К 30-м годам XX века получила большое развитие релейная автоматика, которая позволялакодировать информацию в двоичном виде.

В процессе работы релейной машины происходят переключения тысяч реле из одного состояния в другое.

В первой половине XX века бурно развивалась радиотехника. Основным элементом радиоприемников и радиопередатчиков в то время были электронно-вакуумные лампы.

Электронные лампы стали технической основой для первых электронно-вычислительных машин (ЭВМ).

2 Первая эвм

Первая ЭВМ - универсальная машина на электронных лампах построена в США в 1945 году.

Эта машина называлась ENIAC (расшифровывается так: электронный цифровой интегратор и вычислитель). Конструкторами ENIAC были Дж.Моучли и Дж.Эккерт.

Скорость счета этой машины превосходила скорость релейных машин того времени в тысячу раз.

Первый электронный компьютер ENIAC программировался с помощью штеккерно-коммутационного способа, то есть программа строилась путем соединения проводниками отдельных блоков машины на коммутационной доске.

Эта сложная и утомительная процедура подготовки машины к работе делала ее неудобной в эксплуатации.

Основные идеи, по которым долгие годы развивалась вычислительная техника, были разработаны крупнейшим американским математиком Джоном фон Нейманом

В 1946 году в журнале «Nature» вышла статья Дж. фон Неймана, Г. Голдстайна и А. Беркса «Предварительное рассмотрение логической конструкции электронного вычислительного устройства».

В этой статье были изложены принципы устройства и работы ЭВМ. Главный из них - принцип хранимой в памяти программы, согласно которому данные и программа помещаются в общую память машины.

Принципиальное описание устройства и работы компьютера принято называть архитектурой ЭВМ. Идеи, изложенные в упомянутой выше статье, получили название «архитектура ЭВМ Дж. фон Неймана».

В 1949 году была построена первая ЭВМ с архитектурой Неймана - английская машина EDSAC.

Годом позже появилась американская ЭВМ EDVAC. Названные машины существовали в единственных экземплярах. Серийное производство ЭВМ началось в развитых странах мира в 50-х годах.

В нашей стране первая ЭВМ была создана в 1951 году. Называлась она МЭСМ - малая электронная счетная машина. Конструктором МЭСМ был Сергей Алексеевич Лебедев.

Под руководством С.А. Лебедева в 50-х годах были построены серийные ламповые ЭВМ БЭСМ-1 (большая электронная счетная машина), БЭСМ-2, М-20.

В то время эти машины были одними из лучших в мире.

В 60-х годах С.А. Лебедев руководил разработкой полупроводниковых ЭВМ БЭСМ-ЗМ, БЭСМ-4, М-220, М-222.

Выдающимся достижением того периода была машина БЭСМ-6. Это первая отечественная и одна из первых в мире ЭВМ с быстродействием 1 миллион операций в секунду. Последующие идеи и разработки С.А. Лебедева способствовали созданию более совершенных машин следующих поколений.