История развития средств вычислительной техники (Исторические и теоретические вопросы развития вычислительной техники от древних времён до настоящего времени)

Содержание:

Введение

Первые шаги автоматизации ручных вычислений относятся именно к практической деятельности человека, который уже на ранних этапах зарождения цивилизации начал использовать различные подсобные средства для расчетов. С тех пор, хорошо зарекомендовавшие себя в древности средства вычислительной техники используются человеком и в настоящее время для автоматизации различного рода вычислений.

Электронно-вычислительные системы являются важной частью любого современного бизнеса или производства. Использование компьютера может заметно повысить эффективность управления каким-либо процессом или сферой деятельности, при этом не требуя существенных накладных расходов на его эксплуатацию. Практически все управленческие и технологические процессы в той или иной степени используют средства вычислительной техники. Сегодня персональные компьютеры устанавливают на каждом рабочем месте, в силу их незаменимости в процессах обработки, получения и хранения коммерческих, научных и мультимедийных данных.

В курсовой работе будет рассмотрена история развития средств вычислительной техники, которая поможет понять роль и значение ЭВМ в жизни современного общества.

Основные этапы развития средств вычислительной техники

Существует несколько этапов развития средств вычислительной техники, которыми люди пользуются и в настоящее время. Самым первым был ручной этап развития средств вычислительной техники.

Ручной период автоматизации вычислений начался на заре человеческой цивилизации и базировался на использовании различных частей тела, в первую очередь, пальцев рук и ног.

Счет на пальцах уходит корнями в глубокую древность, встречаясь в том или ином виде у всех народов и в наши дни. Известные средневековые математики рекомендовали в качестве вспомогательного средства именно пальцевый счет, допускающий довольно эффективные системы счета. Запоминание результатов счета производилась различными способами: нанесение пометок, зарубок, счетные палочки, узелки и другими методами. Например, у народов древней Америки был весьма развит счет на узелках. Более того, система узелков выполняла также роль своего рода хроник и летописей, имея достаточно сложную структуру. Однако, использование этой «узелковой» системы требовало хорошей памяти и навыков.

Счет с помощью группировки и комбинаций предметов был предшественником счета на абаке – наиболее развитом счетном приборе древности, сохранившимся до наших дней как всем известные счёты.

Абак явился первым развитым счетным прибором в истории человечества, основным отличием которого от предыдущих способов вычислений было поразрядное выполнение вычислений. Таким образом, использование абака изначально предполагало наличие некоторой позиционной системы счисления, например, десятичной, троичной и прочих. Многовековой путь совершенствования абака привел к созданию счетного прибора типовой классической формы, используемого вплоть до эпохи расцвета настольных микро-ЭВМ. И только появление электронных калькуляторов в 70-е годы ХХ века создало реальную возможность практического отказа от использования русских, китайских и японских счетов – трех классических типов конструкции абака, сохранившихся до наших дней.

Хорошо приспособленный к выполнению операций сложения и вычитания, абак оказался недостаточно удобным прибором для выполнения операций умножения и деления. Поэтому изобретение логарифмов и логарифмических таблиц Джоном Непером в начале XVII века было следующим крупным шагом в развитии вычислительных методов. Однако, в практической работе использование логарифмических таблиц имеет ряд неудобств, поэтому Джон Непер в качестве альтернативного метода предложил специальные счетные палочки (так называемые «палочки Непера»), позволявшие производить операции умножения и деления непосредственно над исходными числами. В основе этого метода Непер использовал способ умножения решеткой.

Наряду с палочками, Непер предложил счетную доску для выполнения операций умножения, деления, возведения в квадрат и извлечения квадратного корня в двоичной системе, предвосхитив тем самым преимущества этой системы счисления для автоматизации вычислений.

Логарифмы послужили основой создания замечательного вычислительного инструмента – логарифмической линейки, которая используется около 400 лет инженерами и научными работниками.

С древнейших времен люди пытались понять окружающий мир и использовать свои знания для защиты от всевозможных бедствий. Было замечено, например, что приливы и отливы связаны с различными положениями Луны, и возник вопрос: «Возможно ли выяснить математический закон изменения положения Луны и, используя его, прогнозировать приливы?». Многие исследователи и ученые того времени составляли огромные таблицы, где фиксировали изменение лунных положений, которые использовались для проверки правильности различных предлагаемых формул движения естественного спутника Земли. Такая проверка опиралась на громадное число арифметических вычислений, требовавших от исполнителя терпения и аккуратности. Для облегчения и ускорения такой работы стали разрабатывать вычислительные устройства. Так появились различные механизмы – первые суммирующие машины и арифмометры.

В течение почти 500 лет цифровая вычислительная техника сводилась к простейшим устройствам для выполнения арифметических операций над числами. Основой практически всех изобретенных за это время устройств было зубчатое колесо, рассчитанное на представление 10 цифр десятичной системы счисления.

Развитие механики в XVII веке стало предпосылкой создания практически полезных вычислительных устройств и приборов, использующих механический принцип вычислений. Так начался механический этап развития средств вычислительной техники.

Первая механическая машина была описана в 1623 году Вильгельмом Шиккардом, она была реализована в единственном экземпляре и предназначалась для выполнения четырех арифметических операций над 6-разрядными числами. Причиной, побудившей В. Шиккарда разработать такую машину, было его знакомство с польским астрономом Иоганном Кеплером. Работа великого астронома в основном была связана с вычислениями. И Шиккард решил оказать ему помощь в нелегком труде. В своих письмах к Иоганну Кеплеру в 1623 г. Шиккард описывает проект суммирующей машины, которую он назвал «счетными часами».

Машина Шиккарда состояла из трех частей:

• суммирующего устройства (для выполнения сложения и вычитания);
• множительного устройства (для выполнения умножения);
• механизма для записи промежуточных результатов.

Множительное устройство занимает верхнюю часть машины, суммирующее – среднюю, для хранения чисел используется нижняя часть машины. Суммирующее устройство было шестиразрядным. В каждом разряде на оси была закреплена шестерня с десятью зубцами и колесо с одним зубом, пальцем. Палец служил для передачи десятка в следующий разряд и после полного оборота шестерни поворачивал шестерню следующего разряда на 1/10 оборота, что соответствовало сложению с единицей. Сложение осуществлялось последовательным вводом слагаемых, а вычитание – последовательным вводом уменьшаемого и вычитаемого. При вычитании шестерни вращались в другом направлении. В окошках считывания машины можно было прочитать результат, уменьшаемое и вычитаемое. Деление выполнялось путем многократного вычитания делителя из делимого. Для умножения использовались таблицы умножения, навернутые на шесть осей.

В 1642 г. Б. Паскаль сконструировал первый механический вычислитель, позволяющий складывать и вычитать числа. Для выполнения арифметических операций Паскаль заменил поступательное перемещение костяшек в абаковидных инструментах на вращательное движение оси (колеса). Таким образом, в его машине сложению чисел соответствовало сложение пропорциональных им углов.

В машине Блеза Паскаля использовалась более сложная схема переноса старших разрядов, в дальнейшем редко используемая, однако, построенная в 1642 году первая действующая модель машины, а затем опытная серия из 50 машин способствовали достаточно широкой известности изобретения и укреплению общественного мнения о принципиальной возможности автоматизации умственного труда.

Первый арифмометр, позволяющий производить все четыре арифметических операции, был создан Готфридом Лейбницем в результате многолетнего труда. Венцом этой работы стал арифмометр Лейбница, позволяющий использовать 8-разрядное множимое и 9-разрядный множитель с получением 16-разрядного произведения.

Особое место среди разработок механического этапа развития вычислительной техники занимают работы английского изобретателя Чарльза Бэббиджа, с полным основанием считающегося родоначальником и идеологом современной вычислительной техники.

Проект разностной вычислительной машины был разработан в 20-х годах XIX века и предназначался для табулирования полиномиальных функций методом конечных разностей. Основным побуждением в этой работе была настоятельная необходимость в табулировании различных функций и проверке существовавших тогда математических таблиц с многочисленными ошибками.

Второй, наиболее масштабный, проект Бэббиджа – универсальная аналитическая машина, использующая принцип программного управления и явившуюся прообразом современных ЭВМ. Данный проект был предложен в 30-е годы XIX века, а в 1843 году Адой Лавлейс для машины Бэббиджа была написана первая в мире достаточно сложная программа вычисления чисел Бернулли.

Чарльз Бэббидж в своей машине использовал механизм, аналогичный механизму ткацкого станка Жаккарда, который использовал специальные управляющие перфокарты. По замыслу Бэббиджа управление должно осуществляться парой механизмов Жаккарда с набором перфокарт в каждом.

Бэббидж выдвинул удивительно современные идеи о вычислительных машинах, однако имевшиеся в его распоряжении технические средства того времени намного отставали от его представлений.

Электромеханический этап развития вычислительной техники явился наиболее плодотворным с практической точки зрения и охватывает период около 70 лет. Предпосылками создания электромеханических вычислительных машин явились как необходимость проведения массовых расчетов (экономика, статистика, управление и планирование, и прочих), так и развитие прикладной электротехники (появление электродвигателя и электромагнитного реле), на основе которых можно было создавать электромеханические вычислительные устройства.

Классическим типом вычислительных средств электромеханического этапа был счетно- аналитический комплекс, предназначенный для обработки информации на перфокартах.

Первый подобный счетно-аналитический комплекс был создан в США изобретателем и предпринимателем Германом Холлеритом в 1887 году и состоял из: ручного перфоратора, сортировочной машины и табулятора. Основным назначением комплекса являлась статистическая обработка данных, а также механизации бухучета и ряда экономических задач. В 1897 году Холлерит организовал небольшую фирму, которая в дальнейшем стала называться IBM.

Продолжая работы Г. Холлерита, в ряде стран разрабатывается и производится ряд моделей счетно-аналитических систем, из которых наиболее популярными и массовыми были машины фирм IBM, Ремингтон и Бюль.

Заключительный период (40-е годы XX века) электромеханического этапа развития вычислительной техники характеризуется созданием целого ряда сложных релейных и релейно-механических систем с программным управлением, универсального назначения и способных выполнять сложные научно-технические вычисления в автоматическом режиме с производительностью около 5…20 операций в секунду, что было существенно быстрее работы электрических арифмометров полуавтоматической конструкции.

Немецкий инженер Конрад Цузе был пионером создания универсальной вычислительной машины с программным управлением и хранением информации в запоминающем устройстве. Однако его первая модель Z-1 в ряде моментов уступала конструкции машины Бэббиджа – например, там не было предусмотрено условной передачи управления. Позднее, были разработаны модели вычислительных машин Z-2 и Z-3. Машина Z-1 была закончена в 1938 г. и работала неустойчиво из-за ненадежной механической памяти.

Трудами Конрада Цузе заинтересовалось руководство Института аэродинамических исследований фашистской Германии. Институт стал финансировать работы над следующей моделью машины Z-2. В машине Z-2 механическое арифметическое устройство было заменено арифметическим устройством на электромагнитных телефонных реле. В этом К. Цузе помог австрийский инженер Г. Шрайер, его близкий друг.

Г. Шрейер когда-то работал киномехаником, поэтому он предложил сделать устройство ввода программы с помощью перфорированной киноленты. Результаты расчетов отображались с помощью электрических ламп. Релейный вариант машины Z-2 был построен и успешно заработал в апреле 1939 г.

В 1941 г. К. Цузе приступил к проектированию более мощной модели – машины Z-3. Ввод программы, представлявшей собой последовательность довольно мощных логических команд, по-прежнему происходил с перфорированной киноленты. Память Z-3позволяла хранить 64 слова (14 бит на мантиссу, 7 бит на экспоненту и 1 бит на знак) и состояла из 1400 реле. Для арифметического устройства потребовалось 600 реле, и еще 400 реле применялось в устройстве управления. Машина Z-3 выполняла не только четыре арифметические операции, но и вычисление квадратного корня, умножение на –1, 0,1, 0,5, 2 и 10. Z-3 выполняла 3…4 операции сложения в секунду и умножение чисел за 4…5 с.

Последним крупным проектом релейной вычислительной техники следует считать построенную в 1957 году в СССР релейную вычислительную машину РВМ-1 и эксплуатировавшуюся до конца 1964 года в основном для решения экономических задач.

В силу известных технических ограничений релейная вычислительная техника не позволяла существенно повысить скорость вычислений – для этого потребовался переход на электронные элементы с гораздо более высоким быстродействием.

Первой настоящей ЭВМ можно считать английскую машину Colossus, созданную в 1943 году при участии выдающегося английского математика Алана Тьюринга. Эта машина содержала около 2000 электронных ламп и обладала достаточно высоким быстродействием, однако она была узкоспециализированной и применялась только для расшифровки немецких шифров.

Первой ЭВМ универсального назначения принято считать машину ENIAC (Electronic Numerical Integrator And Computer), созданную в США в конце 1945 года. Первоначально предназначенная для решения задач баллистики, эта ЭВМ была по существу машиной универсального назначения, поскольку могла решать практически любые задачи, заданные в соответствующей алгоритмической форме.

Еще до начала эксплуатации ENIAC Джон Моучли и Преспер Эккерт по заказу военного ведомства США приступили к проекту над новым компьютером EDVAC (Electronic Discrete Automatic Variable Computer), который был более совершенным по сравнению с ENIAC. В этой машине была предусмотрена большая память (на 1024 44-битных слов, а к моменту завершения была добавлена вспомогательная память на 4000 слов для данных), предназначенная как для данных, так и для программы.

История отечественной электронно-вычислительной техники началась в 1948 г. В августе 1948 г. был представлен проект автоматической цифровой вычислительной машины, первый в СССР проект ЭВМ с жестким программным управлением. Его авторами были И. С. Брук и Б. И. Рамеев.

В проекте было дано описание принципиальной схемы машины, определены арифметические операции в двоичной системе счисления, предусматривалось управление работой машины от главного программного датчика. Датчик считывал программу, записанную на перфоленте, и обеспечивал вывод результатов также на перфоленту или ввод с нее полученных чисел снова в машину для последующих вычислений. Проект Брука – Рамеева не был реализован, но это было первое официально запатентованное изобретение в области вычислительной техники Советского Союза.

В 1948 г. начали формироваться три основные советские научные школы вычислительной техники:

1. Школа С.А. Лебедева. Основное направление деятельности – разработка машин с высоким быстродействием. Под его руководством были созданы 15 типов ЭВМ, начиная с ламповых (БЭСМ-1, БЭСМ-2, М-20) и заканчивая современными суперкомпьютерами на интегральных схемах.
2. Школа И.С. Брука. Основное направление деятельности – разработка малых и управляющих ЭВМ. И.С. Брук одним из первых в мире осознал, что не для всех классов задач требуется предельная производительность. В середине 1950-х гг. он разработал и экономически обосновал концепцию «малогабаритных машин» для использования в самых разных областях промышленности и сельского хозяйства. Принципы, заложенные в разработках И.С. Брука того времени (М-1, М-2, М-3, М-4, М-7), позднее получили развитие в известных вычислительных машинах серий «Минск» и «Раздан».
3. Школа Б.И. Рамеева. Основное направление деятельности – разработка вычислительной техники универсального назначения. Среди множества его разработок – ЭВМ «Стрела», серия ЭВМ «Урал».

В 1948 г. указом правительства СССР был создан Институт точной механики и вычислительной техники (ИТМ и ВТ) в составе Академии наук. В 1950 г. в Лаборатории электросистем Энергетического института АН СССР, руководимой И.С. Бруком, была начата разработка электронной автоматической цифровой вычислительной машины «М-1». В начале 1952 г. она была введена в опытную эксплуатацию. «М-1» открывала новое направление в развитии отечественной вычислительной техники – малых ЭВМ преимущественно для научных применений. Позже И.С. Брук сформулировал концепцию создания малогабаритных специализированных и управляющих машин.

Машина «М-1» была первой малогабаритной ЭВМ (по тем временам, для сравнения: элементную базу «М-1» составляли 730 ламп, «МЭСМ» – 6 тысяч; «М-1» занимала площадь 15 м², «МЭСМ» – 60 м²). Быстродействие «М-1» –15…20 операций в секунду. «М-1»оказалась первой в Москве работающей ЭВМ. «М-1»выполняла серьезные расчеты для атомного ведомства академика Курчатова и для ракетно-космического конструкторского бюро под руководством С.П. Королева.

Сразу после завершения работ над первой машиной И.С. Брук начинает разработку машины «М-2», которая была гораздо более мощной и конструктивно намного более совершенной вычислительной системой по сравнению с «М-1». Работа над ней была проведена в короткий срок – с апреля по декабрь 1952 г. «М-2» работала со скоростью 2 тыс. операций в секунду и содержала более полутора тысяч радиоламп. Машина эксплуатировалась долго, 15 лет, и в первые годы своего существования делила вычислительную нагрузку только с двумя реально действующими ЭВМ в СССР – электронными машинами «БЭСМ» и «Стрела».

Характеристика основных поколений ЭВМ

Начиная с 1950 года, каждые 8…10 лет кардинально обновлялись конструктивно-технологические и аппаратно-архитектурные принципы построения и использования ЭВМ. В связи с этим принято говорить о поколениях вычислительных машин. Условно, каждому поколению можно отвести период примерно в 10 лет. Каждый этап развития вычислительной техники постепенно готовил почву для следующего и многократно ускорял научно-технический прогресс своего времени.

Первое поколение ЭВМ (1950-1960 гг.)

Логические схемы создавались на дискретных радиодеталях и электронных вакуумных лампах с нитью накала. В оперативных запоминающих устройствах использовались магнитные барабаны, акустические ультразвуковые ртутные и электромагнитные линии задержки, электронно-лучевые трубки. В качестве внешних запоминающих устройств применялись накопители на магнитных лентах, перфокартах, перфолентах и штекерные коммутаторы.

Программирование работы ЭВМ этого поколения выполнялось в двоичной системе счисления на машинном языке, практически все программы были жестко «завязаны» на конкретную модель вычислительной машины и не могли использоваться где-либо ещё.

В середине 1950-х годов появились машинно-ориентированные языки типа языков символического кодирования, позволявшие вместо двоичной записи команд и адресов использовать их сокращенную словесную (буквенную) запись и десятичные числа.

ЭВМ, начиная от UNIVAC и заканчивая БЭСМ-2 и первыми моделями ЭВМ «Минск» и «Урал», относятся к первому поколению вычислительных машин.

Первое поколение ЭВМ – это время быстрого развития машин с архитектурой фон Неймана, построенные на электронных лампах, с быстродействием порядка 10…20 тыс. арифметических операций в секунду. Программные средства были представлены машинным языком и языком ассемблера. В нашей стране к первому поколению относится первая отечественная вычислительная машина МЭСМ, созданная в 1951 г. в Киеве под руководством академика С. А Лебедева, серийные машины «Минск-1», «Стрела», БЭСМ, «Урал-1», «Урал-4» и другие.

Несмотря на ограниченность возможностей, ЭВМ первого поколения позволяли выполнять достаточно сложные расчеты, необходимые для прогнозирования погоды, решения задач атомной энергетики, строительства, гидродинамики.

Второе поколение ЭВМ (1960-1970 гг.)

Логические схемы строились на дискретных полупроводниковых и магнитных элементах. В качестве конструктивно-технологической основы использовались схемы с печатным монтажом. Широко стал использоваться блочный принцип конструирования машин, который позволяет подключать к основным устройствам большое число разнообразных внешних устройств, что обеспечивает большую гибкость использования компьютеров. Тактовые частоты работы электронных схем повысились до сотен килогерц.

Стали применяться внешние накопители на жестких магнитных дисках и на флоппи-дисках – промежуточный уровень памяти между накопителями на магнитных лентах и оперативной памятью.

На базе ЭВМ стали создаваться автоматизированные системы управления (АСУ). Все более явно проявляется разделение типов выпускаемых ЭВМ по характеру функционального назначения. Значительным событием для ЭВМ второго поколения стали машины Atlas (Англия), Stretch и CDC-6600 (США) и БЭСМ-6 (СССР). ЭВМ Atlas была выпущена в 1961 г. Здесь впервые была реализована концепция виртуальной памяти. Машина Atlas имела производительность около 900 тыс. операций в секунду. Для управления ресурсами машины в ней впервые использовалось программное обеспечение, которое играло роль настоящей «операционной системы». В 1960 г. компания IBM выпустила машину Stretch (IBM-7030). Машина имела тактовую частоту 100 МГц. Сложение чисел с плавающей точкой производилось за 1,5 мкс, умножение – за 2,7 мкс. Машина типа CDC-6600 начала выпускаться в 1964 г. В ней были основной вычислительный процессор и десять периферийных процессоров ввода-вывода данных. Производительность CDC-6600 составляла около 3 млн. операций в секунду.

В 1964 году был выпущен первый монитор для компьютеров – IBM 2250. Это был монохромный дисплей с размером квадратного экрана в 12 дюймов, разрешением 1024 на 1024 пиксел и частотой кадровой развертки 40 Гц.

Создаваемые на базе компьютеров системы управления потребовали от ЭВМ более высокой производительности, а главное – надежности. В компьютерах стали широко использоваться коды с обнаружением и исправлением ошибок, встроенные схемы контроля. В машинах второго поколения были впервые реализованы режимы пакетной обработки и телеобработки информации.

Первой ЭВМ, в которой частично использовались полупроводниковые приборы вместо электронных ламп, была машина, созданная в 1951 году.

В начале 60-х годов полупроводниковые машины стали производиться и в СССР.

Для ЭВМ второго поколения выделяют следующие характерные особенности: использование транзисторов в качестве элементной базы, соединение элементов с помощью печатных плат и навесного монтажа.

Как только в ЭВМ лампы заменили на транзисторы, сразу же резко возросла производительность. Если ламповые вычислительные машины имели быстродействие несколько тысяч операций в секунду, то ЭВМ на полупроводниковых диодах и транзисторах – десятки и сотни тысяч операций в секунду. Например, ЭВМ «Урал-11» работала с производительностью порядка 50 тыс. операций в секунду, «Минск-32» – 65 тыс., «Урал-16» – 100 тыс., а наиболее мощная советская ЭВМ второго поколения – «БЭСМ-6» –до 1 млн. операций в секунду.

Объем оперативной памяти в ЭВМ второго поколения увеличился в сотни раз по сравнению с машинами первого поколения. В ЭВМ «Урал-14» – оперативная память имела ёмкость на 65 тыс. чисел, в «БЭСМ-6» – на 32 тыс. чисел, в американской «Стретч» – 260 тыс., «Урал-16» – до 500 тыс. Оперативная память почти всех ЭВМ в то время была построена на ферритовых сердечниках (ферромагнитных матрицах).

Миниатюрные электронные элементы и микромодули позволили существенно уменьшить габариты вычислительной аппаратуры. Если ЭВМ первого поколения «Стрела» размещалась на площади порядка 200 м², то полупроводниковая ЭВМ того же класса типа «Минск-2» могла быть установлена на площади всего 35…40 м².

Появились новые устройства ввода-вывода: высокопроизводительные устройства для работы с магнитными лентами, магнитными барабанами и первыми магнитными дисками.

Упростилась и эксплуатация вычислительной техники – при выходе из строя нескольких элементов производилась простая замена целиком всего блока (модуля или платы), а не поиск и замена неисправного элемента в отдельности, как в ЭВМ первого поколения.

В качестве программного обеспечения стали использовать языки программирования высокого уровня, были написаны специальные трансляторы с этих языков на язык машинных команд. Для ускорения вычислений в этих машинах было реализовано «упреждающее» выполнение команд: последующая команда начинала выполняться до окончания предыдущей.

Появился широкий набор стандартных подпрограмм для решения разнообразных математических задач. Появились мониторные системы, управляющие режимом трансляции, исполнения программ и организации работы ЭВМ в пакетном режиме выполнения задач. Из мониторных систем в дальнейшем появились современные операционные системы.

Объёмы потребляемой электроэнергии также значительно уменьшились. Ламповая машина типа «Стрела» потребляла порядка 120 кВт, а полупроводниковая вычислительная машина «Минск-2» потребляла всего 4 кВт. Также многократно возросла надежность ЭВМ благодаря массовому применению полупроводниковых приборов, поэтому в несколько раз увеличилось время безотказной работы узлов и модулей.

Третье поколение ЭВМ (1970-1980 гг.)

Логические схемы ЭВМ 3-го поколения были полностью построены на интегральных схемах малой и средней степени интеграции. Тактовые частоты работы электронных схем повысились до нескольких мегагерц. Существенно снизились напряжение питания схем (не более 12 В) и расход электроэнергии. Значительно повысились надежность и быстродействие ЭВМ, время наработки на отказ достигло нескольких тысяч часов непрерывной работы.

В оперативных запоминающих устройствах использовались сверхминиатюрные ферритовые сердечники и пластины, магнитные пленки с прямоугольной петлей гистерезиса. В качестве энергонезависимых внешних запоминающих устройств широко стали использоваться дисковые накопители ленточного типа (на катушках).

В составе процессоров появились еще два уровня запоминающих устройств: сверхоперативные запоминающие устройства на триггерных регистрах, имеющие огромное быстродействие, но небольшую емкость (десятки чисел), и быстродействующая кэш-память.

Начиная с этапа широкого использования интегральных схем в компьютерах, технологический прогресс в вычислительных машинах можно наблюдать, используя широко известный «закон» Мура. Один из основателей компании Intel Гордон Мур в 1965 году заметил явную тенденцию, согласно которой количество транзисторов в одной микросхеме, в среднем, удваивается через каждые 1,5 года.

Ввиду существенного усложнения как аппаратной, так и логической структуры ЭВМ 3-го поколения часто стали называть вычислительными системами.

В вычислительных машинах третьего поколения значительное внимание уделяется уменьшению трудоемкости программирования, эффективности исполнения программ в машинах и улучшению общения оператора с машиной. Это обеспечивается встроенными средствами операционных системам (например, как в IBM OS/360), развитой системой автоматизации программирования, эффективными системами прерывания программ, режимами работы с разделением машинного времени, режимами работы в реальном времени, мультипрограммными режимами работы и новыми интерактивными режимами общения. Появилось и удобное устройство общения оператора с вычислительной машиной – видеомонитор, или дисплей.

Большое внимание уделено повышению надежности и диагностике функционирования ЭВМ для облегчения их регулярного технического обслуживания. Диагностика аппаратуры и надежность вычислений обеспечиваются повсеместным использованием кодов с автоматическим обнаружением и исправлением ошибок (корректирующие коды Хемминга и циклические коды).

Четвертое поколение ЭВМ (1980-1990 гг.)

Революционным событием в развитии компьютерных технологий четвертго поколения машин было создание больших и сверхбольших интегральных схем, начало массового выпуска микропроцессоров универсального назначения и персональных компьютеров. Начиная с этого времени, практически все выпускаемые компьютеры стали строится на базе микропроцессорных комплектов (специализированных серий микросхем).

Логические интегральные схемы в компьютерах стали создаваться на основе униполярных полевых CMOS-транзисторов с непосредственными связями, работающими с меньшими амплитудами электрических напряжений.

Оперативная память стала строиться на интегральных CMOS- транзисторных схемах, причем непосредственно запоминающим элементом в них служила паразитная емкость между электродами (затвором и истоком) этих транзисторов.

К этому поколению относятся отечественные ЭВМ серии ЕС: ЕС-1015, ЕС-1025, ЕС-1035, ЕС-1045, ЕС-1055, ЕС-1065(66), СМ-1420, СМ-1600, СМ-1700, многие персональные ЭВМ («Электроника МС0501», «Электроника-85», «Искра-226», ПЭВМ серии ЕС-1840, -1841, -1842 и некоторые другие).

Пятое поколение ЭВМ (1990-2000 гг.)

Основную характеристику ЭВМ пятого поколения можно сформулировать следующим образом:

• Компьютеры на микропроцессорах сверхвысокой степени интеграции с параллельно-векторной структурой, одновременно выполняющих десятки последовательных инструкций программы.
• Компьютеры и вычислительные комплексы с многими сотнями и тысячами параллельно работающих процессоров, позволяющих строить системы массовой обработки данных и базы знаний глобального применения.
• Компьютерные системы «облачного» типа (с очень высокой производительностью) для предоставления вычислительных услуг в аренду сотням тысяч и миллионам пользователей одновременно.

Шестое и последующие поколения ЭВМ

В настоящее время происходит поэтапный переход на электронные и оптоэлектронные компьютеры с массовым параллелизмом, нейронной структурой, с распределенной сетью большого числа (десятки тысяч) микропроцессоров, моделирующих архитектуру нейронных систем мозга. Предпринимаются попытки использования и практического внедрения квантовых вычислительных структур для целей связи, шифрования данных, решения сложных математических проблем.

Нейронно-сетевые компьютеры – это компьютеры, которые состоят из большого числа параллельно работающих простых вычислительных узлов (нейронов). Элементы связаны между собой, образуя нейронную сеть определенного типа. Они выполняют каскадные вычислительные операции и не требуют внешнего управления. Большое число параллельно работающих вычислительных элементов в нейронной сети обеспечивают высокое быстродействие таких систем.

Архитектура нейрокомпьютеров другая, чем у обычных вычислительных машин. Их структура близка по строению нейронным сетям человеческого мозга. Идея создания подобных компьютеров базируется на основе теории перцептрона – искусственной нейронной сети, способной обучаться. Первые перцептроны были способны распознавать некоторые буквы латинского алфавита. Впоследствии модель перцептрона была значительно усовершенствована.

Автором этой идеи был американский нейрофизиолог Ф. Розенблат. В 1958 г. Розенблат предложил свою модель нейронной сети. Он указал, что структуры, обладающие свойствами мозга и нервной системы, позволяют получить целый ряд преимуществ, а именно:

• более высокую надежность;
• параллельную обработку информационных потоков;
• способность к обучению и настройке;
• способность к автоматической классификации;
• ассоциативность.

В настоящее время известно более 50 различных видов нейронных сетей, которые используются в практических приложениях, их число постоянно увеличивается, а число научных трудов и публикаций по этой проблематике исчисляется десятками тысяч.

Нейрокомпьютер способен, в некотором смысле, к обучению, а значит, он может справиться с задачами, которые обычный компьютер решить не в состоянии. Его главная особенность – способность решать специфические задачи без четкого алгоритма с большими потоками входной информации. Примером подобных задач могут служить системы распознавания автомобильных номеров на платных автотрассах и системах управления движением, поиск людей через сети видеонаблюдения в общественных местах для борьбы с терроризмом, прогнозирование поведения валютно-фондовых рынков и другие аналогичные области использования.

Критерии классификации компьютеров

К основным характеристикам вычислительной техники относятся такие, как быстродействие, емкость памяти, разрядность шины данных (адреса) и другие параметры. Наиболее часто классификацию компьютеров проводят по их производительности (быстродействию). Быстродействие ЭВМ рассматривается в двух аспектах.

С одной стороны, оно характеризуется количеством элементарных операций, выполняемых центральным процессором в секунду. Элементарная операция – это любая простейшая операция типа сложения, пересылки или сравнения данных и других.

С другой стороны, быстродействие ЭВМ существенно зависит от организации ее памяти. Время, которое необходимо на поиск необходимой информации в памяти, заметно сказывается на общем быстродействии ЭВМ.

Даже для одной конкретной вычислительной машины быстродействие не является величиной постоянной. В связи с этим различают:

• пиковое быстродействие, определяемое тактовой частотой процессора без учета времени обращения к оперативной памяти;
• номинальное быстродействие, определяемое с учетом времени обращения к оперативной памяти;
• системное быстродействие, определяемое с учетом системных затрат времени на организацию вычислительного процесса;
• среднее эксплуатационное быстродействие, определяемое с учетом характера решаемых задач.

Производительность связана в большей степени с архитектурой ЭВМ и разновидностями решаемых задач, в то время как быстродействие обусловлено используемой элементной базой, тактовой частотой и аппаратными особенностями конструкции.

Следует иметь ввиду, что компьютеры по своим техническим характеристикам очень разнообразны в настоящее время, поэтому их начинают классифицировать по размерам, функциональным возможностям, по области назначения и другим критериям. Любая классификация является в некоторой мере условной, поскольку развитие компьютерной науки и техники настолько быстрое, что, например, современный планшетный ПК не уступает по мощности ПЭВМ десятилетней давности и даже суперкомпьютерам недавнего прошлого.

Компьютеры на основе микропроцессоров

Первые электронные компьютеры были созданы более 70 лет назад, и, хотя они и занимали тогда большие помещения, а их быстродействие уже несравнимо даже с быстродействием современных мобильных телефонов и смартфонов, в то время – они вполне удовлетворяли вычислительным потребностям крупных министерств и корпораций. Тем не менее, миниатюризация и стремление сделать компьютеры общественно полезным инструментом привели к тому, что в XXI веке создана настоящая цифровая цивилизация на основе концепции персональных компьютеров (персональной цифровой техники).

В 1950-1960 гг. фирмы производящие компьютеры, которые были тогда доступны лишь крупным компаниям и учреждениям из-за своих размеров и цены, стали стремиться производить компьютеры, которые были бы меньше и дешевле, чем у конкурентов. Это было необходимо в борьбе за покупателей и увеличение объемов продаж на рынке сбыта. Благодаря изобретению транзисторов, малогабаритной памяти на магнитных сердечниках, миниатюризации внешних устройств, и, наконец, появлению интегральных схем, стало возможным появление в 1965 году мини-компьютера PDP-8 достаточно компактных габаритов (размером с холодильник) и стоимостью 20 тысяч долларов. В конце 1970 года был выпущен в продажу первый микропроцессор Intel 4004 – интегральная схема средней степени интеграции, аналогичная по своим функциям центральному процессору большой ЭВМ. Вслед за ним появились модели процессоров Intel 8008 и 8080 с 8-разрядной архитектурой, которые до конца 1970-х гг. стали стандартом компьютерной индустрии. Вначале эти процессоры использовались только в различных промышленных и специальных устройствах, но с 1975 года, на основе микропроцессора Intel 8080, стали серийно производиться первые персональные компьютеры.

Деловой мир увидел, что покупать компьютеры весьма выгодно: с их помощью стало возможно значительно эффективнее выполнять бухгалтерские расчеты, вести документооборот, составлять и печатать документы и так далее. В результате оказалось, что для многих небольших организаций необходимые им расчеты можно выполнять на персональных компьютерах, что значительно удобнее, чем другими способами.

Распространение персональных компьютеров к концу семидесятых годов привело к некоторому снижению спроса на большие и мини ЭВМ. Это стало предметом серьезного беспокойства корпорации IBM. В 1979 году руководство компании IBM решило произвести инновационный эксперимент – попытаться преуспеть на рынке персональных компьютеров. Чтобы не тратить на это направление слишком много денег, руководство IBM предоставило подразделению, ответственному за данный проект, полную организационную свободу. В частности, ему было разрешено не конструировать персональный компьютер «с нуля», а использовать типовые блоки и узлы, изготовленные другими фирмами. И это подразделение сполна использовало предоставленную возможность. Прежде всего, в качестве основного микропроцессора компьютера был выбран совсем новый (в то время) 16-разрядный микропроцессор Intel 8088. Его использование позволило значительно увеличить потенциальные возможности компьютера, так как новый микропроцессор позволял работать с 1 Мбайтом оперативной памяти, а все имевшиеся тогда компьютеры были ограничены 64 Кбайтами. В компьютере были использованы комплектующие различных фирм, а его программное обеспечение было поручено разработать небольшой фирме Microsoft.

В августе 1981 года новый компьютер под названием IBM PC был официально представлен публике и вскоре после этого он приобрел большую популярность у пользователей. Через два года компьтер IBM PC стал фактическим стандартом персонального компьютера. Сейчас подобные компьютеры («совместимые с IBM PC») составляют около 85% всех производимых в мире персональных компьютеров. В чем же причина их блестящего успеха? В концепцию IBM PC была заложена возможность усовершенствования его отдельных частей и независимого использования новых устройств по модульному принципу в рамках общей архитектуры. Корпорация IBM сделала свой персональный компьютер не монолитным и неразборным устройством, а обеспечила возможность его сборки из независимых отдельных блоков, аналогично детскому конструктору. При этом интерфейсы и протоколы сопряжения отдельных устройств с компьютером IBM PC были доступны всем желающим. Действительно, персональный компьютер очень напоминает обыкновенный конструктор: схемы, управляющие всеми устройствами – монитором, дисками, принтером, модемом и другими компонентами, реализованы на отдельных платах, которые вставляются в стандартные разъемы системной платы – слоты. Весь компьютер питается от единого блока питания. Этот принцип, названный принципом открытой архитектуры, наряду с другими достоинствами обеспечил потрясающий успех персональному компьютеру IBM. В настоящее время индустрия производства компьютеров и программного обеспечения для них является одной из наиболее важных сфер экономики развитых стран. Ежегодно в мире продаются десятки миллионов компьютеров и еще больше программ для них. Крупные производители компьютерной техники вкладывают миллиарды долларов в научно-исследовательские разработки, а бюджеты компьютерных игр превосходят бюджеты кинофильмов. В чем же причина такого стремительного роста индустрии персональных компьютеров? Одна из причин – их невысокая стоимость и удобство использования для многих деловых применений по сравнению с большими ЭВМ на тот период. Но есть и другие очевидные причины:

• простота использования, обеспеченная интерактивным диалоговым взаимодействием с программами, их удобным интерфейсом (меню, пиктограммы, подробная справочная система и пр.);
• полная персональная доступность компьютера, то есть возможность взаимодействия с ним без посредников и каких-то формальных ограничений;
• относительно высокие возможности по переработке информации (скорость вычислений – несколько сотен миллионов операций в секунду, большая емкость оперативной памяти и магнитных носителей);
• высокая надежность и простота ремонта, основанные на интеграции компонентов компьютера;
• возможность расширения и адаптации к особенностям применения компьютеров – один и тот же компьютер может быть оснащен различными периферийными устройствами и разным программным обеспечением;
• наличие программного обеспечения, охватывающего почти все сферы человеческой деятельности, а также мощных систем для разработки новых программ.

Персональные компьютеры и рабочие станции

Персональные компьютеры (ПК) появились в результате эволюции миникомпьютеров при переходе элементной базы машин с малой и средней степенью интеграции на большие и сверхбольшие интегральные схемы. ПК, благодаря своей низкой стоимости, очень быстро завоевали хорошие позиции на компьютерном рынке и создали предпосылки для разработки новых программных средств, ориентированных на конечного пользователя. Это прежде всего – графический интерфейс, а также проблемно-ориентированные среды и инструментальные средства для автоматизации разработки прикладных программ.

Первоначальная ориентация рабочих станций на профессиональных пользователей (в отличие от ПК, которые в начале ориентировались на самого широкого потребителя, необязательно профессионалов) привела к тому, что рабочие станции – это высокопроизводительные вычислительные системы, в которых высокое быстродействие сочетается с большим объемом оперативной и внешней памяти, высокопроизводительными внутренними магистралями, высококачественной и быстродействующей графической подсистемой и разнообразными устройствами ввода/вывода.

Тем не менее, быстрый рост производительности ПК на базе новейших микропроцессоров Intel в сочетании с резким снижением цен на эти изделия и развитием технологии локальных шин (PCI, AGP и PCI-E), делают современные персональные компьютеры весьма привлекательной альтернативой рабочим станциям. В свою очередь производители рабочих станций создали версии компьютеров так называемого «начального уровня», которые по стоимостным характеристикам близки к высокопроизводительным ПК, но все еще сохраняют лидерство по производительности и возможностям наращивания.

Современный рынок персональных ЭВМ не просто определить. По сути он представляет собой совокупность архитектурных платформ персональных компьютеров и рабочих станций, которые появились в настоящее время, поскольку поставщики компьютерного оборудования уделяют все большее внимание рынку продуктов для коммерции и бизнеса. В прошлом персональные компьютеры не были достаточно мощными и не располагали достаточными функциональными возможностями, чтобы служить адекватной заменой подключенных к главной машине терминалов.

Персональные компьютеры в настоящее время имеют достаточную производительность, а рабочие станции имеют программное обеспечение, способное выполнять большинство функций, которые стали ассоциироваться с понятием «персональной рабочей станции». Вероятно, оба этих направления могут серьезно рассматриваться в качестве сетевого ресурса для систем масштаба предприятия. В результате этих изменений практически ушли со сцены старомодные миникомпьютеры с их патентованной архитектурой и использованием присоединяемых к главной машине терминалов. По мере продолжения процесса совершенствования архитектуры и увеличения производительности платформы Intel наиболее мощные ПК стали использоваться в качестве серверов, постепенно заменяя миникомпьютеры. Среди других факторов, способствующих этому процессу, следует выделить: Применение ПК стало более разнообразным. Помимо обычных для этого класса систем текстовых процессоров, даже средний пользователь ПК может теперь работать сразу с несколькими прикладными пакетами, включая электронные таблицы, базы данных и высококачественную графику.

Широкое распространение систем мультимедиа прямо зависит от возможности использования высокопроизводительных ПК и рабочих станций с адекватными аудио и графическими средствами, и объемами оперативной и внешней памяти. Слишком высокая стоимость ЭВМ типа мэйнфреймов и даже систем среднего класса помогла сместить многие разработки в область распределенных систем и систем клиент-сервер, которые многим представляются вполне оправданной по экономическим соображениям альтернативой. Эти системы основаны на высоконадежных и мощных персональных компьютерах и серверах.

Производители рабочих станций быстро отреагировали на потребность в недорогих моделях для рынка коммерческих приложений. Потребность в высокой вычислительной мощности на рабочем столе, объединенная с желанием поставщиков ПК продавать как можно больше своих изделий, привела такие компании как Sun Microsystems и Hewlett Packard на рынок ПК и ноутбуков. И хотя значительная часть систем этих фирм все еще ориентирована на технические решения промышленного типа, наблюдается быстрый рост продаж продукции этих компаний для работы с коммерческими приложениями, требующими все большей и большей мощности для реализации сложных, сетевых прикладных систем, включая широкие мультимедийные возможности.

Острая конкуренция со стороны других производителей и потребности в повышении производительности огромной уже имеющегося парка ПК, заставили компанию Intel форсировать разработку высокопроизводительных процессоров семейства Pentium. Процессоры Pentium, при разработке которого были использованы многие подходы, применявшиеся ранее только в RISC-процессорах, а также использование других технологических усовершенствований, таких как архитектура локальной шины, позволили снабдить ПК достаточной мощностью, чтобы составить конкуренцию рабочим станциям во многих направлениях рынка коммерческих приложений.

Суперкомпьютеры

К классу суперкомпьютеров относят такие компьютеры, которые имеют максимальную производительность по сравнению со всеми прочими на текущий момент времени.

Архитектура суперкомпьютеров основана на идеях параллелизма и конвейеризации вычислений. В этих машинах операции выполняются параллельно, то есть – одновременно, в нескольких вычислительных узлах могут выполняться множества однотипных операций. Нужно отметить, что предельно достижимое быстродействие обеспечивается не для всех видов вычислительных задач, а только для тех задач, которые могут быть решены с помощью алгоритмов распараллеливания.

Арифметико-логическое устройство суперкомпьютера устроено по принципу конвейера. Здесь можно привести такой пример для сравнения – на каждом рабочем месте выполняется один шаг производственного процесса, а на всех рабочих местах в одно и то же время обрабатываются различные изделия на всевозможных стадиях.

Отличительной особенностью суперкомпьютеров являются векторные процессоры, оснащенные аппаратурой для параллельного выполнения операций с многомерными цифровыми объектами –векторами и матрицами. В них встроены векторные регистры и параллельный конвейерный механизм обработки. Если на обычном процессоре программист выполняет операции над каждым компонентом вектора по очереди, то на векторном – команды обрабатывают вектор данных целиком.

Суперкомпьютеры используются чаще всего для решения очень сложных и ресурсоёмких задач в следующих областях науки и техники:

• авиация и автомобилестроение;
• астрофизика и космология;
• нефте-и газодобыча;
• фармакология и медицина;
• прогноз глобальной погоды и моделирование изменений климата;
• сейсмология и прогнозирование землетрясений;
• химические исследования.

Начиная с 1975 г. американской фирмой Сrау Research стали выпускаться суперкомпьютеры типа «Сrау». «Сrау-1» имел оперативную память емкостью 8 Мбайт и производительность не менее 160 MFLOPS. Компьютеры фирмы Cray Research стали классикой в области суперкомпьютеров с векторно-конвейерной архитектурой. Компьютер «Cray-1», работа над которым была завершена в 1976 г., относится к классу первых сверхвысокопроизводительных векторных компьютеров. Производительность «Cray-1» составляла 166 млн. операций в секунду. Компьютер был собран полностью на интегральных схемах, а система команд включала 128 инструкций.

«Эльбрус» – серия советских суперкомпьютеров, разработанных в 1970–1990-х гг. В 1977 г. завершилось создание многопроцессорного вычислительного комплекса (МВК) « Эльбрус-1», а в 1979 г. начались работы над проектом МВК «Эльбрус-2». «Эльбрусы» создавались для обслуживания комплексов противоракетной обороны. Основным требованием было создание вычислительного комплекса с быстродействием 100 млн. операций в секунду. Было очевидно, что при существующем уровне

элементной базы достичь такого быстродействия на одном процессоре абсолютно невозможно. Поэтому разработчиками было принято решение использовать многопроцессорный подход и принцип параллельных вычислений.

Целый ряд западных фирм-разработчиков в своем стремлении реализовать многопроцессорность для высокой производительности терпели неудачу: увеличение числа процессоров не давало соответствующий рост производительности. Поэтому делались машины на двух-трех процессорах и преимущественно для того, чтобы обеспечить работу вычислительной системы без сбоев. Конструкторы машин типа «Эльбрус» впервые в мире показали, что восемь процессоров могут работать с потерей производительности не более чем на 3…5%. Всего же и «Эльбрус-1» и «Эльбрус-2» могли включать до десяти центральных процессоров плюс несколько модулей ввода/вывода и более десятка спецпроцессоров передачи данных для сопряжения с линиями связи.

«Эльбрус-1» имел быстродействие до 15 млн. операций в секунду, а объем оперативной памяти до 64 Мбайт. Пропускная способность каналов ввода-вывода достигала 120 Мбит/с. Элементная база – микросхемы средней степени интеграции. Очень высокая производительность многопроцессорного комплекса достигалась за счет применения оригинальных архитектурных решений. Ниже перечислены некоторые из этих решений:

• перестановка операций;
• динамическое назначение регистров;
• генерация более одной команды за такт;
• принципиально новая возможность – защищенное программирование. Каждое слово в «Эльбрусе» имело специальный разряд (тег), описывающий тип передаваемых данных. Механизм тегов гарантировал, что за правильностью операций над конкретным типом данных будет следить сам процессорный блок.

Такой автоматический контроль операций во время счета позволял обнаруживать множество самых запутанных ошибок в момент их возникновения, тем самым значительно ускоряя процесс отладки программ. Большинство из этих возможностей будут реализованы в западных компьютерах значительно позже. Преимущества разработанной архитектуры позволили не только достичь предельной производительности, но и добиться высокого уровня надежности при существующей, на тот момент, надежности электронных узлов и компонентов. Каждый отдельный блок комплекса полностью контролировался специальной системой диагностики, которая в случае любой одиночной ошибки выдавала сигнал неисправности. По этому сигналу операционная система через аппаратно реализованную систему диагностики исключала неисправный модуль из работы системы. Затем подключался резервный модуль, а неисправный мог быть изъят из вычислительного блока, отремонтирован и повторно использован при необходимости.

«Эльбрус-1» и «Эльбрус-2» были идентичны по архитектуре, но второе поколение строилось на более совершенной элементной базе –интегральных схемах большой степени интеграции. По результатам государственных испытаний в 1985 г. «Эльбрус-2» имел быстродействие не менее 125 млн. операций в секунду. Емкость банка оперативной памяти составляла до 144 Мбайт. Процессорный модуль «Эльбрус-2» включал 8 отдельных процессоров.

В 2005 г. фирма IBM представила суперкомпьютер типа «BlueGene/L» с производительностью более 280 триллионов операций в секунду. В состав суперкомпьютера «BlueGene/L» входят 131072 процессора. Следующая модель семейства BlueGene – модель «BlueGene/P», максимальная производительность которой составляет более 3 квадриллиона операций в секунду, или 3 петафлопс. Эта машина рассчитана на работу со средней постоянной нагрузкой не менее 1петафлопс. Это примерно в 100000 раз больше, чем мощность среднего домашнего персонального компьютера.

Суперкомпьютер Jaguar (2009 г.) имеет массово-параллельную архитектуру и состоит из множества автономных вычислительных ячеек.

Блоки этого суперкомпьютера делятся на два типа: XT5 и XT4 моделей CrayXT5. Блок типа XT5 содержит 18688 вычислительных ячеек, а также вспомогательные ячейки для управления и обслуживания системы. Каждая вычислительная ячейка содержит два четырехъядерных процессора AMD Opteron 2356 (Barcelona) с внутренней тактовой частотой 2,3 ГГц и 16 Гбайт ОЗУ. Всего блок содержит 149504 микропроцессоров, более 300 ТБайт оперативной памяти, более 6 ПБайт дискового пространства и пиковую производительность не менее 1,38 петафлопс.

Блок XT4 содержит 7832 вычислительных узла. Каждая ячейка этого типа содержит один 4-ядерный процессор AMD Opteron 1354 (Budapest) с внутренней тактовой частотой 2,1 ГГц, 8 ГБайт оперативной памяти DDR2-800 (в некоторых ячейках – используется память типа DDR2-667). Всего этот блок содержит 31328 микропроцессоров, более 62 ТБайт оперативной памяти, более 600 ТБайт дискового пространства и пиковую производительность не менее 263 терафлопс.

Заключение

Современные персональные компьютеры являются сейчас наиболее широко используемым видом компьютеров, их производительность постоянно увеличивается, а область применения расширяется. Появились и широко применяются новые виды цифровой портативной электроники: смартфоны, планшеты, ультрабуки. Эти компьютеры могут объединяться в сети, что позволяет десяткам и сотням миллионов пользователей легко обмениваться информацией и одновременно получать доступ к общим базам данных через глобальную сеть Интернет.

Роль информационных технологий, как практической отрасли, в современных условиях постоянно возрастает. Деятельность как отдельных людей, так и целых организаций все в большей степени зависит от их способности эффективно использовать и накапливать различную информацию в течение длительного времени. Прежде чем предпринять какие-то целенаправленные действия, необходимо провести большую работу по отбору и переработке нужной информации, ее осмыслению и анализу, расчётам и моделированию различных ситуаций. Поиск обоснованных и рациональных решений в любой сфере экономики и производства требует обработки больших объемов информации, что почти невозможно без привлечения современных вычислительных средств. Внедрение компьютеров, современных средств переработки и передачи информации в различные индустрии послужило началом процесса, называемого информатизацией общества и его переходу в постиндустриальный период развития.

Список литературы

1. Гук М. Аппаратные средства IBM PC. – СПб.: «Питер», 1997.
2. Гутер Р.С. От абака до компьютера / Р.С. Гутер, Ю.Л. Полунов. – М. : Знание, 1981.
3. Леонтьев В.П. Большая энциклопедия компьютера и Интернета / В.П. Леонтьев. – М.: ОЛМА Медиа-Групп, 2006.
4. Малиновский Б.Н. История вычислительной техники в лицах / Б.Н. Малиновский. – Киев: 1995.
5. Поликарпов В.С. История науки и техники / В.С. Поликарпов. – М.: Феникс, 1999.
6. Фигурнов В.Э. IBM PC для пользователя. Краткий курс. – М.: «Инфра-М», 1999.