Файл: ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ СРЕДСТВ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ ТЕХНИКИ (ЗАРОЖДЕНИЕ И СТАНОВЛЕНИЕ СРЕДСТВ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ ТЕХНИКИ ).pdf

В 1968 г. Нойс и его давний коллега Мур основали корпорацию Intel. Спустя два года они создали 1103-ю запоминающую микросхему из кремния и поликремния, которая заменила собой прежние малоэффективные керамические сердечники в запоминающих устройствах компьютеров^[49]. В 1971 г. Intel представила микропроцессор, объединяющий в одной микросхеме функции запоминающего устройства и процессора. Вскоре корпорация Intel стала лидером по производству микропроцессоров. В 1988 г. Нойс стал президентом корпорации Sematech, исследовательского консорциума, финансируемого совместно промышленным капиталом и правительством США с целью развития передовых технологий в американской полупроводниковой промышленности^[50].

Современный этап развития ЭВМ охватывает период с 1970 г. до наших дней. Впервые стали применяться большие интегральные схемы (БИС), которые по мощности примерно соответствовали 1000 ИС. Это привело к снижению стоимости производства компьютеров. В 1980 г. центральный процессор небольшой ЭВМ оказалось возможным разместить на кристалле площадью 1/4 дюйма (0,635 см²). БИСы применялись уже в таких компьютерах, как «Иллиак», «Эльбрус», «Макинтош». Быстродействие таких машин составляет тысячи миллионов операций в секунду. Ёмкость ОЗУ возросла до 500 млн двоичных разрядов. В таких машинах одновременно выполняются несколько команд над несколькими наборами операндов.

C точки зрения структуры машины этого поколения представляют собой многопроцессорные и многомашинные комплексы, работающие на общую память и общее поле внешних устройств. Ёмкость оперативной памяти порядка 1-64 Мбайт^[51].

Распространение персональных компьютеров к концу 70-х гг. привело к некоторому снижению спроса на большие ЭВМ и мини-ЭВМ.

Первый персональный компьютер создали в апреле 1976 г. два друга, Стив Джобс и Стефан Возняк^[52]. На базе интегрального 8-битного контроллера жёстко запаянной схемы популярной электронной игры, работая вечерами в автомобильном гараже, они сделали простенький программируемый на языке Бейсик игровой компьютер «Apple», имевший огромнейший успех. В начале 1977 г. была зарегистрирована Apple Corp., и началось производство первого в мире персонального компьютера Apple. С 1990 г. начали выпускаться компьютеры на сверхсложных микропроцессорах с параллельно-векторной структурой, одновременно выполняющих десятки последовательных инструкций программы. Начали создавать компьютеры с многими сотнями параллельно работающих процессоров, позволяющих строить системы обработки данных и знаний, эффективные сетевые компьютерные системы. Современные ЭВМ это – электронные и оптоэлектронные компьютеры с массовым параллелизмом, нейронной структурой, с распределенной сетью большого числа (десятки тысяч) микропроцессоров, моделирующих архитектуру нейронных биологических систем^[53].

---

А. Ю. Вишницкая и Я. В. Скибина отмечают, что для современного этапа развития СВТ характерно, во-первых, широкое применение персональных компьютеров (ПК); во-вторых, телекоммуникационная обработка данных; в-третьих, применение компьютерных сетей; в-четвёртых, широкое применение систем управления базами данных; в-пятых, элементы интеллектуального поведения систем обработки данных и устройств^[54].

Современные компьютеры отличаются компактностью, быстротой использования, количеством затрачиваемого времени на проделывание какой-либо операции. Это одно из самых значительных достижений человечества, которое оказало значительное влияние на научно-технический прогресс. Области ЭВМ продолжают расширяться с большой скоростью. Существует множество перспектив по поводу развития ЭВМ – это увеличение объёма памяти, новые методы хранения и обработки информации, усиленная защита данных^[55].

По сведениям «Top500», где учёные из США и Германии анализируют актуальную производительность всех известных вычислительных систем уже на протяжении 26 лет, самым мощным суперкомпьютером в мире на данный момент, т. е. по состоянию на июль-август 2019 г., является IBM Summit, расположенный в Национальной лаборатории Министерства энергетики США в Ок-Ридже, штат Теннесси. Его производительность оценивается в рекордные 148,6 петафлопс. Второе место занимает ещё один компьютер IBM – Sierra. Его максимальный показатель мощности составляет 94,6 петафлопс. Замыкает тройку лидеров китайский Sunway TaihuLight с заявленной производительностью 93 петафлопс^[56].

Интересно также отметить, что страной с наибольшим числом сверхмощных вычислительных машин является Китай. Так, в июне 2018 г. ему принадлежало 206 суперкомпьютеров из рейтинга «Top500». В то же время США сократили свою долю в рейтинге со 143 систем до 124. Но можно отметить, что по совокупной производительности всех систем в стране США на этот раз обогнали Китай. Американская общая производительность составляет 38,2% от всей производительности «Top500», а китайская – 29,1% (сведения по состоянию на июнь 2018 г.)^[57].

По словам учёных и исследователей, в ближайшем будущем персональные компьютеры кардинально изменятся. Примерно в 2020-2025 годах ожидается появление:

- молекулярных компьютеров;

- квантовых компьютеров;

- биокомпьютеров;

- оптических компьютеров^[58].

---

«Компьютер будущего должен облегчить и упростить жизнь человека ещё в десятки раз! Высокие технологии – это дальнейшее будущее и успех всего человечества. Ежедневно выпускаются новые и более современные модели ЭВМ. Этот процесс невозможно остановить, его можно лишь ускорить»^[59], - утверждают А. Ю. Вишницкая и Я. В. Скибина.

Учёные считают, что в последующие годы страны, занимающие передовые позиции в создании суперкомпьютеров, будут пытаться преодолеть физические ограничения существующих суперкомпьютеров. Компании сосредоточат свои усилия на создании следующих технологий: а) кремниевой фотоники, б) нейроморфных и квантовых вычислений, в) создании биокомпьютеров и клеточных компьютеров. Подтверждением сказанному является тот факт, что компания IBM в 2014 г. по первым направлениям открыла научно-исследовательские программы с объёмом финансирования в $3 млрд.

Возможности использования суперкомпьютеров в будущем расширятся. Так, им под силу будет увеличить точность метеопрогнозов, диагнозов, выявлять связи между генами и раковыми заболеваниями, моделировать турбулентность, процессы горения, помогать в разработке новых материалов, новых лекарств, моделировать работу новой техники, делать расчет деформации твёрдых тел с учетом процессов разрушения, осуществлять контроль над дронами, моделировать применение современных вооружений, анализировать данные от спутников и беспилотников, моделировать воздействие электромагнитного излучения на композиционные материалы (в частности, на покрытия летательных аппаратов), моделировать работу мозга и т. д^[60].

Планируется также задействовать суперкомпьютеры в процессе профилирования личности и внедрении систем распознавания лиц, мониторинге активности и социального рейтинга в Китае^[61]. Учёными делаются также прогнозы о том, что суперкомпьютерам под силу будет точное моделирование погодной системы Земли целиком в тот момент, когда они достигнут производительность, превышающую 1 зеттафлопс (1000 экзафлопс). Появление таких суперкомпьютеров ожидается к 2030 г^[62].

Ускорение разработки новых материалов и технологий с помощью суперкомпьютеров по разным направлениям может в итоге дать совокупный гигантский толчок к развитию стран и их технологическом отрыве от конкурентов. Стремительный рост производительности компьютеров называют даже революцией в развитии цивилизации.

---

Итак, электронный период развития СВТ начался с 1946 г. – с момента создания первой электронно-вычислительной машины. Множество талантливых учёных участвовали в создании средств вычислительной техники на данном этапе развития СВТ: Уильям Шокли, Джон Бардин, Уолтер Берттейн, Джек Килби, Роберт Нойс, Стив Джобс и Стефан Возняк. Данный период был отмечен появлением: 1) первого в мире транзистора, что стало важнейшей вехой в истории создания компьютеров, поскольку именно транзисторы – основа всех микропроцессоров (первый транзистор изобрели Уильям Шокли, Джон Бардин и Уолтер Берттейн); 2) созданием интегральной микросхемы – первого прототипа современных микропроцессоров (изобретатели Джек Килби и Роберт Нойс); 3) созданием первого персонального компьютера (Стив Джобс и Стефан Возняк).

Особенности электронного этапа развития средств вычислительной техники в России

Начало электронного этапа развития СВТ приходится, как уже отмечалось в настоящей курсовой работе, на 1946 г. К этому времени в СССР уже работала первая в стране аналоговая машина. Функционировать она начала даже чуть ранее – в 1945 г. До войны же были начаты исследования и разработки быстродействующих триггеров - основных элементов цифровых ЭВМ^[63].

29 июня 1948 г. Председатель Совета Министров СССР И. В. Сталин подписал постановление, в соответствии с которым создавался Институт точной механики и вычислительной техники^[64].

В 1948 г. под началом доктора физико-математических наук С. А. Лебедева в Киеве начинаются работы по созданию МЭСМ (малой электронной счётной машины)^[65]. В 1950 г. под руководством С. А. Лебедева в АН УССР была создана первая в континентальной Европе малая электронная счётная машина (МЭСМ), которую можно отнести к классу машин общего назначения (в отличие от ЦВМ «Эниак», являвшейся специализированной). МЭСМ содержала около 2000 электронных ламп, работала по параллельно-последовательному принципу выполнения операций, имела быстродействующую память на ламповых регистрах и внешнюю память на магнитном барабане. В октябре 1951 г. она вступила в эксплуатацию. Структура и основная схема этой машины являлись классическими, они положены в основу серии отечественных быстродействующих машин БЭСМ (1952 г.), БЭСМ-2, БЭСМ-4 и БЭСМ-6, созданных также под руководством С. А. Лебедева^[66].

---

В конце 1948 г. сотрудники Энергетического института им. Кржижановского И. С. Брук и Б. И. Рамеев получают авторское свидетельство на ЭВМ с общей шиной, а в 1950-1951 гг. создают её^[67]. В этой машине впервые в мире вместо электронных ламп используются полупроводниковые (купроксные) диоды. С 1948 г. Брук вёл работы по электронным ЦВМ и управлению с применением средств вычислительной техники.

В начале 1949 г. в Москве на базе завода САМ были созданы СКБ-245 и НИИ Счётмаш. Создаются заводы «Счётмаш» в Курске, Пензе, Кишиневе.

В начале 50-х гг. ХХ в. в Алма-Ате была создана лаборатория машинной и вычислительной математики. В конце 1951 г. вступила в эксплуатацию ЭВМ М-1, разработанная в лаборатории Энергетического института АН СССР.

Осенью 1952 г. была завершена разработка Большой (или Быстродействующей) электронно-счётной машины - БЭСМ-1 (известна также как БЭСМ Академии Наук, БЭСМ АН), построенной на электронных лампах (5000 ламп). Опытная эксплуатация началась с 1952 г.^[68]

В 1953 г. в СССР начали серийно выпускать машину «Стрела», в 1954 г. для нужд Министерства обороны СССР основан первый советский вычислительный центр ВЦ-1 (эксплуатирующий ЭВМ «Стрела»).

С 1956 г. И. Берг и Ф. Старос возглавляют в Ленинграде лабораторию СЛ-11, которая впоследствии была преобразована в КБ-2. Там они создают первую в СССР настольную ЭВМ УМ-1 и её модификацию УМ-1НХ, за что им присуждена Государственная премия^[69].

В 1957 г. в серию запустили машину «Урал-1». Всего было выпущено 183 машины.

В 1959 г. была создана уникальная малая ЭВМ «Семтунь» на основе троичной логики^[70].

В конце 1950-х гг. ХХ в. разрабатываются принципы параллелизма вычислений (А. И. Китов и др.), на основе которых была построена одна из самых скоростных ЭВМ того времени – М-100 (для военных целей)^[71].

В июле 1961 г. в СССР запустили в серию первую полупроводниковую универсальную управляющую машину «Днепр» (до этого были только специализированные полупроводниковые машины). Еще до начала серийного выпуска с ней проводились эксперименты по управлению сложными технологическими процессами на металлургическом заводе имени Дзержинского.

Первыми советскими серийными полупроводниковыми ЭВМ стали «Весна» и «Снег», выпускаемые с 1964 по 1972 г^[72].

В 1966 г. создана БЭСМ-6, лучшая отечественная ЭВМ 2-го поколения. На тот момент она была самой быстрой не только в СССР, но и в Европе. В архитектуре БЭСМ-6 впервые был широко использован принцип совмещения выполнения команд (до 14 одноадресных машинных команд могли находиться на разных стадиях выполнения). Механизмы прерывания, защиты памяти и другие новаторские решения позволили использовать БЭСМ-6 в мультипрограммном режиме и режиме разделения времени. ЭВМ имела 128 Кб оперативной памяти на ферритовых сердечниках и внешнюю памяти на магнитных барабанах и ленте. БЭСМ-6 работала с тактовой частотой 10 МГц и рекордной для того времени производительностью - около 1 млн операций в секунду. Всего было выпущено 355 ЭВМ.

---