Четвертое поколение компьютеров (с 1971 года по настоящее время)

В 1969 г. компания «Intel» выпустила микропроцессор, представляющий собой микросхему, на которой сосредоточено обрабатывающее устройство с собственной системой команд. Практически сразу микропроцессоры получили широкое применение в различных системах управления от космических аппаратов до бытовых приборов. Появились большие (БИС) и сверхбольшие (СБИС) интегральные схемы, включающие сотни тысяч и даже миллионы элементов на один кристалл. Это позволило продолжить уменьшение размеров и стоимости компьютеров, повысить их производительность и надежность.

Появились микро- и мини-ЭВМ, превосходящие по возможностям средние и большие ЭВМ предыдущего поколения при значительно меньшей стоимости. Технология производства процессоров на базе СБИС ускорила темпы выпуска ЭВМ и позволила внедрить компьютеры в широкие массы общества.

В 1971 г.Эдвард Хофф разработал микропроцессор Intel-4004, состоящий из 2250 транзисторов, размещённых в кристалле размером не больше шляпки гвоздя. Этот микропроцессор стал поистине революционным изобретением, открывшим путь к созданию искусственных интеллектуальных систем вообще и персонального компьютера в частности.

В 1973 году фирмой IBM был разработан накопитель на жестких магнитных дисках – винчестер. Это изобретение дало возможность создать долговременную память большого объема, которая сохраняется при выключении компьютера.

В 1974 г. фирма «Intel» разработала первый универсальный восьмиразрядный микропроцессор 8080 с 4500 транзисторами.

В 1974 г.Эдвард Робертс, молодой офицер ВВС США, инженер-электронщик, построил на базе процессора 8080 микрокомпьютер Альтаир, имевший огромный коммерческий успех, продававшийся по почте и широко использовавшийся для домашнего применения. Компьютер назван по имени звезды, к которой был запущен межпланетный корабль «Энтерпрайз» из телесериала «Космическая одиссея». У него не было ни клавиатуры, ни экрана, а емкость оперативной памяти составляла всего лишь 256 байт.

В 1975 г. молодой программист Пол Аллен и студент Гарвардского университета Билл Гейтс создали для Альтаира интерпретатор языка Бейсик – BASIC-80, средства от реализации которого стали стартовым капиталом фирмы Microsoft Corporation, являющейся сегодня крупнейшим производителем программного обеспечения.

 

 

 

 

Альтаир Билл Гейтс и Пол Аллен

 

В 1976 г. студенты Стив Возняк и Стив Джобс, устроив мастерскую в гараже, собрали компьютер Apple I, положив начало корпорации Apple. Они впервые применили для ввода данных клавиатуру, подобную клавиатуре пишущей машинки, а для отображения информации – обыкновенный телевизор. Символы выводились на его экран в 24 строки по 40 символов в каждой. Компьютер имел 8 Кбайт памяти, половину из которых занимал встроенный язык Бейсик, а половину пользователь мог использовать для введения своих программ. В 1977 г. компания представила следующую модель – Apple II. Компьютер был выполнен в пластмассовом корпусе со встроенной клавиатурой, получил графический режим, звук, цвет, расширенную память, 8 разъемов расширения (слотов).

 

 

Стивен Джобс Apple I

и Стефан Возняк

В 1979 г. появился оптический компакт-диск (CD), разработанный фирмы Philips и предназначенный только для прослушивания музыкальных записей. Фирма Intel разработала микропроцессор 8088 для персональных компьютеров.

В 1981 г. фирма IBM выпустила первый персональный компьютер IBM PC, который вскоре стал стандартом компьютерной индустрии и вытеснил с рынка почти все конкурирующие модели персональных компьютеров. Исключение составил только Apple. Компьютер IBM PC имел процессор Intel 8088 с тактовой частотой 4.77 МHz, 16 Кбайт памяти с возможностью расширения до 256 Кбайт, операционную систему DOS 1.0, созданную компанией Microsoft. Злые языки утверждают, что IBM ничего нового не изобрела и что единственным оригинальным изделием оказались этикетки фирмы на передних панелях блоков. Действительно IBM PC был собран из готовых компонентов. Однако при создании именно этого компьютера был принят ряд кардинальных решений, изменивших техническую политику почти всех производителей ЭВМ. В IBM PC впервые был применен принцип открытой архитектуры. Этот принцип означает применение в конструкции при сборке компьютера готовых блоков и устройств, а также стандартизацию способов соединения компьютерных устройств. Принцип открытой архитектуры способствовал широкому распространению IBM PC-совместимых микрокомпьютеров-клонов. Их сборкой из готовых блоков и устройств занялось большое число фирм во всем мире. Пользователи, в свою очередь, получили возможность самостоятельно модернизировать свои микрокомпьютеры и оснащать их дополнительными устройствами сотен производителей.

Один из первых персональных компьютеров компании IBM – IBM PC XT (1983)

В 1983 г. корпорация Apple Computers выпустила персональный компьютер Lisa – первый офисный компьютер, управляемый манипулятором мышь, а в 1984г. – компьютер Macintosh на 32-разрядном процессоре Motorola 68000, первую модель знаменитого впоследствии семейства Macintosh c удобной для пользователя операционной системой, развитыми графическими возможностями, намного превосходящими в то время те, которыми обладали стандартные IBM-совместимые ПК с MS-DOS. Эти компьютеры быстро стали вычислительной платформой для целых отраслей, таких например, как издательское дело и образование.

.

 

Lisa Macintosh

В том же году компания Apple показала на телевидении первый ролик, посвященный персональному компьютеру. Компьютер превратился в обычный бытовой прибор. Для работы с ним больше не требовалось никаких специальных навыков, а тем более знания программирования.

В 1991 г. финский студент Линус Торвальдс распространил среди пользователей сети Интернет первый прототип своей операционной системы Linux.

В 1992 году фирма Microsoft выпустила операционную систему Windows-3.1 для IBM PC-совместимых компьютеров. «Оконная» операционная система представляет собой «графический интерфейс» взаимодействия пользователя с ПК, при котором пользователь имеет дело с так называемыми «иконками»: картинками, которыми он может управлять с помощью компьютерной мыши. Начался бурный рост популярности Internet и World Wide Web в связи с появлением web-браузера Mosaic, разработанного в Национальном центре по приложениям для суперкомпьютеров в Университете штата Иллинойс.

В 1993 г. фирма Intel выпустила микропроцессор Pentium, который «научил» компьютеры работать с такими атрибутами реального мира, как звук, голосовая и письменная речь, фотоизображения. Такая технология получила название «мультимедиа».

В 1994 г. компания Netscape Communication выпустила браузер Netscape Navigator.

В 1995 году фирма Microsoft выпустила операционную систему Windows-95, в 1998 году – ее модификацию Windows-98, в 2000 году – Windows-2000, а в 2002 году – Windows ХР. Для каждой из них был разработан целый ряд прикладных программ: текстовый редактор Word, электронные таблицы Excel, программа для пользования сетью Internet и электронной почтой E-mail – Internet Explorer, графический редактор Paint, стандартные прикладные программы (калькулятор, часы, адресная книга), универсальный проигрыватель, фонограф и лазерный проигрыватель.

В 1995 г. фирма Microsoft выпустила браузер Internet Explorer. Началась война браузеров, в которой пока побеждает Internet Explorer.

В 1995 г. фирма Intel выпустила микропроцессор Pentium Pro, насчитывающий 5,5 миллионов транзисторов. Процессор разрабатывался как мощное средство наращивания быстродействия 32-разрядных приложений для серверов и рабочих станций, систем автоматизированного проектирования, программных пакетов, используемых в машиностроении и научной работе. Все процессоры Pentium Pro оснащены второй микросхемой кэш-памяти, еще больше увеличивающей быстродействие.

В 1990-96 гг. четко обозначилась тенденция к выпуску портативных ПК, которые можно переносить в портфеле или в кармане.

Довольно быстро сошли со сцены некогда восторженно встреченные деловыми кругами лэптопы (laptop – устройство для работы коленке), оформлявшиеся в виде кейсов и весившие порядка 6-8 кг. Для них специально разрабатывались плоские жидкокристаллические экраны (LCD), емкие никель-кадмиевые аккумуляторы, обеспечивавшие автономную работу компьютера в течение 1-1,5 часов.

На смену лэптопам пришли малогабаритные ноутбуки (notebook – блокнот, записная книжка), средние размеры которых порядка см, а масса порядка 3-4 кг. Вместо мыши может быть установлен более удобный (не надо возить по столу) манипулятор – трекбол. Ноутбуки снабжены жидкокристаллическим экраном-дисплеем, размещенным в откидной крышке. Современные ноутбуки имеют встроенный модем, обеспечивающий возможность подключения к телефонным линиям связи для оперативного обмена информацией с другими абонентами. В таких персональных компьютерах применяются специальные средства энергосбережения – пониженный уровень питания, перевод отдельных узлов на более низкое энергопотребление или даже их отключение в случае длительного бездействия. Благодаря им ноутбуки могут работать в автономном режиме от 1,5 до 4 часов.

В 1992 г. начали появляться «компьютеры на ладошке» – палмтопы (palmtop). Они выполняют функции «интеллектуальных записных книжек» ­– позволяют хранить оперативные данные и получать к ним быстрый доступ, принимать и передавать информацию, выполнять на ходу несложные расчеты, пользоваться в пути услугами телефонных и телеграфных агентств.

В 1997 г. фирма Intel выпустила микропроцессор Pentium II, насчитывающий 7,5 миллионов транзисторов. Кристалл и микросхема высокоскоростной кэш-памяти помещены в корпус с односторонним контактом, который устанавливается на системной плате с помощью одностороннего разъема – в отличие от прежних процессоров, имевших множество контактов. Процессор Pentium II использует технологию Intel MMX и дает пользователям возможность вводить в компьютер и обрабатывать цифровые фотоизображения, создавать и редактировать тексты, музыкальные произведения, сценки для домашнего кино, передавать видеоизображения по обычным телефонным линиям.

В 2000 г. появляются 64-разрядных микропроцессоров Itanium и AMD.

В конце 1990-х годов были созданы однократно записываемые CD-R и многократно перезаписываемые CD-RW оптические компакт-диски и дисководы для них, позволяющие пользователю делать любые записи звука и изображения по своему вкусу.

В 1998-2000 годах была создана миниатюрная твердотельная «флэш-память» (без подвижных деталей). Объем информации, которая может храниться сколь угодно долго, составлял первоначально 32-512 Мбайт, а в настоящее время 2-8 Гбайт.

Кроме портативных персональных компьютеров, создаются суперкомпьютеры для решения сложных задач в науке и технике – прогнозов погоды и землетрясений, расчетов ракет и самолетов, ядерных реакций, расшифровки генетического кода человека. В них используются от нескольких до нескольких десятков микропроцессоров, осуществляющих параллельные вычисления. Первый суперкомпьютер разработал Сеймур Крей в 1976 году.

В 2002 году в Японии был построен суперкомпьютер NEC Earth Simulator, выполняющий 35,6 триллионов операций в секунду. На сегодня это самый быстродействующий в мире суперкомпьютер.

В 2005 году компания IBM разработала суперкомпьютер Blue Gene производительностью свыше 30 триллионов операций в секунду. Он содержит 12000 процессоров и обладает в тысячу раз большей мощностью, чем знаменитый Deep Blue, с которым в 1997 году играл в шахматы чемпион мира Гарри Каспаров. Компания IBM и исследователи из Швейцарского политехнического института в Лозанне впервые предприняли попытку моделирования человеческого мозга.

Дальнейшая интеллектуализация ВТ определяется созданием более развитых интерфейсов «человек-ЭВМ», баз знаний, экспертных систем, систем параллельного программирования и др.

Пятое поколение

Зарождается в недрах четвертого поколения и в значительной мере определяется результатами работы японского Комитета научных исследований в области ЭВМ, опубликованными в 1981г. Согласно этому проекту предполагалось, что к 1991 г. будут созданы принципиально новые компьютеры, ориентированные на решение задач искусственного интеллекта. С помощью языка Пролог и новшеств в конструкции компьютеров планировалось вплотную подойти к решению одной из основных задач этой ветви компьютерной науки – качественный переход от хранения и обработки данных к хранению и обработке знаний. Коротко говоря, для компьютеров пятого поколения не пришлось бы писать программ, а достаточно было бы объяснить на «почти естественном» языке, что от них требуется. Компьютеры будут способны воспринимать информацию с рукописного или печатного текста, с бланков, с человеческого голоса, узнавать пользователя по голосу, осуществлять перевод с одного языка на другой.

ЭВМ и вычислительные системы пятого поколения кроме высокой производительности и надежности должны удовлетворять следующим качественно новым функциональным требованиям:

Ÿ обеспечить простоту применения ЭВМ путем реализации систем ввода/вывода информации голосом; диалоговой обработки информации с использованием естественных языков; возможности обучаемости, ассоциативных построений и логических выводов;

Ÿ упростить процесс создания программных средств путем автоматизации синтеза программ по спецификациям исходных требований на естественных языках

Ÿ улучшить основные характеристики и эксплуатационные качества ВТ для удовлетворения различных социальных задач, улучшить соотношения затрат и результатов, быстродействия, легкости, компактности ЭВМ; обеспечить их разнообразие, высокую адаптируемость к приложениям и надежность в эксплуатации.

Ÿ Учитывая сложность реализации поставленных перед пятым поколением задач, вполне возможно разбиение его на более обозримые и лучше ощущаемые этапы, первый из которых во многом реализован в рамках настоящего четвертого поколения.