Меню
ГлавнаяОшибки

История развития компьютера по годаи. Эволюция персональных компьютеров. Эра многоядерных процессоров


Ментальные модели — это неотъемлемая часть мышления человека. В ней кроется как невероятный потенциал, так и слепая догматичность. Причем одновременно. Так что же они из себя представляют?

Согласно определению авторов книги «Искусство системного мышления» Джозефа О’Коннора и Иана Макдермотта, ментальные модели — это идеи и представления, которые мы используем для направления наших действий, для понимания и объяснения причин и следствий, а также для того, чтобы придать смысл нашему жизненному опыту.

Узнать больше о ментальных моделях Вы сможете в следующей нашей статье, а в этой мы поговорим о жестких ограничивающих ментальных моделях. Не все их них являются ограничивающими, но все они жесткие. На основе признаков поведения, которые мы рассмотрим чуть ниже, Вы можете сделать шаг к выявлению своих собственных ограничивающих ментальных моделей и своих близких людей. После нестрогого поведенческого анализа. Итак:

  • когда Вы настаиваете на том, что только Ваши идеи полностью соответствуют реальности;
  • когда у Вас в жизни сложился узкий круг интересов, который исключает приобретение нового опыта;
  • когда Вы не допускаете ни малейшей неопределенности и стараетесь как можно быстрее делать выводы («незадумываясь» — уместное здесь слово);
  • каждый раз, когда Вас не устраивают поведение людей и ход событий, а Вы также имеете наготове богатый запас объяснений;
  • когда активно используете модальные операторы («должен», «не должен», «необходимо», «недопустимо») и ни на йоту не сомневаетесь в оправданности их применения;
  • когда щедро оснащаете свою речь «кванторами всеобщности» — обобщающими понятиями («все», «каждый», «никто», «никогда») и не признаете никаких исключений;
  • когда делаете обобщение на основании единственного случая;
  • когда используете полученные вне прогнозируемых временных рамок примеры событий для подтверждения своих идей;
  • когда осмысляете происходящее в терминах прямолинейной логики «причина — следствие», «после этого — значит по причине этого»;
  • когда избегаете пересматривать свои убеждения на основе полученного нового опровергающего опыта.

Список не является закрытым, но уже эти признаки позволяют многое понять. Как о себе, так и о знакомых Вам людях. Сами по себе ментальные модели состоят их нескольких убеждений, которые не являются ни объективно плохими, ни объективно хорошими. Многое зависит от контекста.

Неоспоримым достоинством таких мыслительных моделей является наличие четкой позиции и последовательного поведения человека. Даже закономерно предсказуемого, ведь другие варианты исключены. Однако хочу отметить и один недостаток: ограничивающие ментальные модели — это не всегда верные представления о мире и источник конфликтного поведения.

В рамках четвертой главы изучающие курс приобретут знания и опыт применения этих знаний на практике в процессе участия в проведении четвертого практического занятия. В итоге по материалам четвертой главы они будут:

знать

  • предмет, цели и задачи построения ментальных моделей проблем;
  • положения и теоретические основы системы ментальных моделей;
  • особенности и отличительные признаки ментальных возможностей;
  • понятийный и категориальный аппарат системы ментальных моделей;
  • методологические принципы проявления проблем с позиций системного подхода;
  • профессиональные требования к созданию ментальных карт;
  • взгляды и подходы к идентификации навыков эмоционального интеллекта;
  • современные представления о бессознательной компетентности в идентификации проблем;

уметь

  • обобщать и систематизировать элементы ментальных моделей;
  • идентифицировать и классифицировать проблемы;
  • анализировать и интерпретировать связь ментальных моделей и принципов восприятия;
  • разрабатывать и осуществлять построение ментальных карт;
  • решать задачи, связанные с идентификаций интеллекта и эмоций в решении проблем;
  • применять теоретические знания к ситуациям оценки эмоционального интеллекта;
  • использовать полученные знания о проблеме как системе;
  • грамотно ориентироваться в навыках эмоционального интеллекта;
  • выбирать необходимые методы корректировки эмоционального интеллекта для реализации поставленных задач;
  • давать самостоятельную оценку собственным навыкам эмоционального интеллекта;

владеть

  • методами структурирования навыков эмоционального интеллекта;
  • современными технологиями идентификации интеллекта и эмоций в решении проблем;
  • навыками системного анализа ментальных моделей и навыками эмоционального интеллекта;
  • навыками работы с учебной и научной литературой о идентификации и решении проблем.

Система ментальных моделей

Наше несистемное мышление часто порождает проблемы преодоления стереотипов, закрепившихся в нашем сознании. В этом смысле мы сами - элемент наших проблем, поскольку не в состоянии решить проблему, оставаясь на том уровне мышления, который ее породил.

Ведущий исследователь проблем развития интеллекта - Тони Бьюзен - создал модель ментальных карт, суть которых кроется в том, что мозг человека не способен усваивать последовательно логически изложенные знания, а воспринимает мыслеобразы, своего рода мыслительные картинки. Поэтому иногда говорят, что ментальные модели - это карта местности (жизни), по которой мы идем. Она составлена в прошлом нашими предшественниками и мы ею руководствуемся.

Эти мыслеобразы хранятся в памяти, и каждый из них становится базой для последующих. В результате выстраивается цепочка ассоциаций. Из мыслеобразов (этаких информационных узлов, количество которых невозможно подсчитать) мысли разбегаются подобно лучам: каждая ассоциация рождает множество новых.

Графическая модель движения мысли напоминает паутину или ветвистое дерево, или реку с множеством притоков. В качестве примера на рис. 4.1 представлена ментальная карта проблем стратегического управления регионом.

Ментальные модели представляют собой своеобразные фильтры, через которые мы видим мир.

Эти модели формируются под воздействием идей наших воспитателей, тренеров (коучей ), социальной культуры и общественных нравов и проявляются через четыре основных принципа восприятия (рис. 4.2).

Всякий раз, когда мы стремимся найти решение ранее не встречавшейся проблемы, мы пытаемся раскрепостить мышление и тем самым отменить сложившиеся ментальные модели и создать новые. Рис. 4.1. Ментальная карта проблем стратегического управлення регионом

Рис. 4.2.

В качестве помех в поиске решений следует выделить такие факторы ошибочных толкований, как регрессию, пренебрежение временем и субъективную трактовку событий.

Регрессия проявляется в том, что наше восприятие реальной действительности представляет собой результат вынесения мозгом статистически вероятностного суждения, стремясь при этом поддержать наши ментальные модели .

Пренебрегая фактором времени, мы интерпретируем события как подтверждение наших теорий, без учета времени, разделяющего возможную причину и следствие.

Односторонняя (субъективная) трактовка событий обеспечивает подкрепление наших исходных ментальных моделей.

Считается, что помехи устраняются добротно выстроенными причинно-следственными связями между явлениями и возникающими проблемами.

Обычно предполагается, что причина оказывает одностороннее влияние на результат, в то время как относительная значимость каждого фактора, влияющего на систему, остается неизменной. Однако системное мышление свидетельствует о том, что факторы влияют друг на друга и относительная значимость каждого из них меняется со временем и зависит от механизмов обратной связи. Поэтому причина не статична, а динамична.

Причинно-следственные связи между элементами определяют структуру системы.

Здесь необходимо рассмотреть три основных заблуждения относительно причинно-следственных связей.

  • 1. Причина и следствие относятся к одному и тому же событию. Но упреждающая обратная связь приводит к тому, что следствие влияет па причину. Например, ожидание роста цеп на бензин в летний период в России влияет на рост спроса на него, в результате - возникает дефицит и цены, естественно, растут.
  • 2. Если ограничить поиски причин областью, в которой проявляется следствие, то можно прийти к неверным выводам. При системном подходе объяснением служит не какая-то отдельная причина, а структура системы и отношения факторов внутри нее. Системное мышление вскрывает глубинные факторы, которые создают паттерн (воспроизводящийся образ или архетип). Например, отсутствие денег воспринимается как проблема в деятельности организации, хотя решение проблем в таких ситуациях, как правило, может находиться в области мотивации, в технологии взаимодействия подразделений, в квалификационной структуре кадров, в планировании и т.д.
  • 3. Действия могут не вызывать последствий, так как у системы есть порог восприятия. Например, стремясь снизить издержки и получить больше прибыли, руководители организации принимают решение закупить более дешевое сырье, которое снизит качество конечной продукции, но репутация торговой марки будет позволять поддерживать спрос на прежнем уровне. То есть обратная связь позволяет оценить принятое и реализованное решение и закрепить в памяти результат (как положительный, так и отрицательный).

Необходимо учитывать и сложности в опознании стереотипов мышления, заложенных в ментальные модели.

Изменение ментальных моделей - рычаг, который обеспечивает прорыв. Но если результатом решения проблемы не стало изменение ментальных моделей, можно считать, что она решена не полностью. Например, для повышения качества выпускаемой продукции ужесточается контроль, что позволяет па определенный период времени решить проблему. Но при этом не меняются ментальные модели основных работников. Если же ввести новые модели самоорганизации и самоконтроля, то проблема качества будет иметь более эффективное решение.

Переоценивать свои ментальные модели заставляет нас обучение на собственном опыте: нас учит все, что мы делаем. Приобретенный опыт меняет нас. Так, например, самоорганизация и самоконтроль формируют инновационное мировосприятие, что меняет модель нашего поведения.

Обучение как петля обратной связи: действуем, усваиваем реакцию на свои действия и принимаем решения, которые инициируют новые действия. Например, введение самоорганизации приводит к снижению брака, что повышает заработную плату, что, в свою очередь, побуждает работников к эффективному труду.

Учиться означает принимать решения и сообразовывать действия с результатами обратной связи. Обратная связь может быть усиливающей и уравновешивающей.

Усиливающая обратная связь: чем больше действий, тем сильнее реакция на них, что повышает количество новых решений.

Уравновешивающая обратная связь: устранение разрыва между действительным и желаемым.

Схема обучения, основанная на указанных положениях, приведена на рис. 4.3. Примером может служить процесс перехода на бюджетирование, когда потребность в самоорганизации создаст новые правила принятия решений внутри подрядного коллектива, перешедшего на работу в рамках выделенного бюджета. Эти правила относятся к самой системе организации труда в коллективе и самоконтролю технологического процесса как в части экономии выделенных ресурсов, так и в части производительности и качества труда.

Рис. 4.3. Схема обучения на основе ментальных моделей

Среди причин, мешающих процессу обучения, необходимо выделить следующие моменты.

  • 1. Удаление части информации и обратной связи (учатся обе стороны диалога, хотя и разным вещам).
  • 2. Динамическую сложность (сложность связей, отсроченная реакция, неформальная логика).
  • 3. Ограничивающие ментальные модели (мы склонны замечать то, что ожидаем увидеть).
  • 4. Трудности измерения обратной связи (ментальные модели притупляют восприимчивость).
  • 5. Смешение понятий точности и достоверности (качественные оценки обратной связи: оценка мимики, интонации, чувств и т.д.).
  • 6. Осуществление действий (опережение обратной связи; запаздывание действий).
  • 7. Неумение задавать вопросы.
  • 8. Игнорирование того, что мы чувствуем.
  • Бьюзен Т. 10 способов развить креативность. Ми.: Попурри, 2010.
  • От англ, coach - тренер.
  • Бернс Г. Разрушители стереотипов: Когда и как можно разрушать общепринятые правила и выходить победителем. С. 115.

Персональный компьютер (ПК) во многом изменил отношение человечества к вычислительным ресурсам. С каждой новой моделью ПК человек все больше и больше функций перекладывал на плечи машины, начиная от простых вычислений и заканчивая бухгалтерским учетом или проектированием. Именно поэтому неисправности, сбои, и простои вычислительной техники стали не просто нежелательными недоразумениями, а настоящей катастрофой, которая может привести к прямым экономическим убыткам и другим недопустимым последствиям.

Первые вехи развития персональных компьютеров


Во второй половине 20 века компьютеры имели только крупные компании, и не только из-за высокой цены техники, но и из-за ее внушительных размеров. Поэтому, предприятия, занимающиеся разработкой и изготовлением компьютерной техники стремились к миниатюризации и удешевлению своей продукции. В результате микроминиатюризация, равно как и широкое развитие микросхем, привела к тому, что ЭВМ смогла разместиться на письменном столе, а компания Xerox уже в 1973 году представила первый персональный компьютер Alto. В нем программы и файлы впервые выводились на экран в виде «окон».

В 1975 году был выпущен первый коммерческий ПК Altair-8800, построенный на базе микропроцессора Intel 8080. ОЗУ составляло 256 байт. ПК управлялся специальной панелью переключателей. Для ввода и вывода данных устанавливался дисковод 8-дюймовых гибких дисков, при обретавшийся отдельно. Первый вариант микропроцессора i8080 был изготовлен в 48-контактном планарном корпусе, максимальная тактовая частота составляла 2 МГц. Однако процессор имел серьезную недоработку, вызывающую «зависание». Оживить систему позволял только сигнал «reset». Исправленный и улучшенный вариант процессора – 8080А увидел свет через полгода. Он был изготовлен в корпусе DIP-40, а максимальная тактовая частота возросла до 2,5 МГц.

Начало пути Apple и Intel


В 1976 году Стив Джобс и Стив Возняк в Пало-Альто собрали действующую компьютерную плату под названием Apple I. Она размещалась в деревянном корпусе, не имела клавиатуры и экрана. На плате был собран процессор, оперативная память в 8 Кбайт, и предусматривалась возможность вывода информации на экран.

В 1977 году Возняк и Джобс разработали первый комплектный PC – Apple II, в пластиковом корпусе, с интегрированной клавиатурой, в качестве дисплея использовался телевизор. В том же году Commodore представила ПК под названием PET.

В июне 1978 года фирма Intel создала первый 16-разрядный микропроцессор i8086. Благодаря сегментной организации памяти он мог адресовать до 1024 Кбайт оперативной памяти. В i8086 использовался набор команд, применяемый также и в современных процессорах. С появлением процессора i8086 стала известной архитектура х86. Тактовая частота процессора составляла от 4 до 10 МГц. Необходимо отметить, что процессор 8086 получил популярность в основном благодаря компьютеру Compaq DeskPro.

В 1980 году фирма Osborne Computer приступила к выпуску первых портативных ПК, которые имели габариты чемоданчика и весили 11 кг.

Первые шаги IBM


В 1981 году IBM выпустила микрокомпьютер IBM PC с открытой архитектурой, основанный на 16-разрядном микропроцессоре 8088 фирмы Intel. 16-битный процессор i8088 с 8-битной шиной данных имел тактовую частоту от 5 до 10 МГц. ПК был оборудован монохромным текстовым дисплеем, двумя дисководами для 5-дюймовых дискет на 160 Кбайт и оперативной памятью 64 Кбайт.

В 1983 году появился компьютер IBM PC XT (extended Technology), который имел объем ОЗУ 256 Кбайт и жесткий диск 10 Мбайт. Тактовая частота процессора составляла 5 МГц.

ПК IBM PC AT (Advanced Technology) был представлен в 1984 году. Компьютер работал на микропроцессоре Intel 80286 и архитектуре ISA, поставлялся с жестким диском объемом 20 Мбайт. Использование микропроцессора Intel 80286 (выпускался с 1 февраля 1986 г.) позволило перейти на шину AT bus: 16-разрядная шина данных, 24-битная шина адреса. Появилась возможность адресовать ОЗУ до 16 Мбайт (в сравнении с 640 Кбайт оригинальной модели IBM PC). Материнская плата предусматривала батарейку питания микросхемы , в памяти (емкость - 50 байт) сохранялось время. Тактовая частота процессоров: 80286 – 6 – 6 МГц, 80286 – 8 – 8 МГц, 80286-10 – 10 МГц, 80286 – 12 - 12,5 МГц.

В октябре 1985 года Intel создала первый 32-разрядный микропроцессор i80386, который включал в себя около 275 тысяч транзисторов. Первым ПК, использующим этот микропроцессор, был Compaq DeskPro 386. Более дешевая альтернатива 32-разрядному процессору i80386, который впоследствии получил окончание DX, появилась только в июне 1988 года. Именно 386-й процессор обеспечил заметный прирост тактовой частоты персональных компьютеров. Разные модели 386-х процессоров работали с тактовыми частотами - 16,20, 25, 33,40 МГц.

Колоссальный прорыв Intel


В 1989 году Intel выпустила микропроцессор 486DX. Он насчитывал 1,2 миллиона транзисторов на одном кристалле и был полностью совместим с процессорами х86. В этой микросхеме впервые были объединены центральный процессор, математический сопроцессор и кэш-память. Тактовые частоты различных модификаций 486-х процессоров составляли от 16 до 150 МГц. Компьютеры на базе 486-го процессора достигли частоты 133 МГц (так называемые DX4). Процессоры 486 DX2 имели коэффициент умножения 2 (при частоте системной шины 50 МГц частота процессора составляла 100 МГц). Позже производились процессоры с индексом DX4. Коэффициент умножения у них составлял не 4, а 3. После ухода с рынка 486-х процессоров производства Intel компания AMD выпустила процессоры 486DX4-120 и 486DX4-133. В результате введения множителей впервые возникло такое понятие, как разгон (англ. overclocking) – увеличение производительности повышением тактовой частоты шины или коэффициента умножения. В продаже встречались системы, где процессоры i486 разгонялись до 160 МГц.

В марте 1993 года Intel приступила к поставкам версий 66 и 60 МГц процессора Pentium. ПК на базе Pentium, полностью совместимы с компьютерами, использующими микропроцессоры i8088, i80286, i80386, i486. Новый процессор содержал около 3,1 миллиона транзисторов и имел 32-разрядную адресную и 64-разрядную внешнюю шину данных.

В мае 1997 года компания Intel представила процессор Pentium II, созданный на базе Pentium Pro. В ядро Р6 был добавлен блок обработки ММХ-инструкций. Из корпуса процессора кэш-память второго уровня была вынесена, и это способствовало массовому распространению Pentium II. Тактовые частоты процессоров Pentium II заметно возросли. У разных моделей составляли: 233, 266,300, 333,350, 400, 433,450,466, 500, 533 МГц.

32-битный микропроцессор шестого поколения Intel Pentium III был выпущен компанией Intel в феврале 1999 года. Он практически копировал Pentium II, но включал в себя новые возможности: 70 вещественных инструкций SSE (Streaming SIMD Extensions, именовавшихся также ММХ2), ориентированных на поддержку мультимедиа; улучшенный контроллер кэш-памяти первого уровня. Тактовые частоты процессоров Pentium III (Katmai) составляли - 450,500,533, 550,600 МГц. На базе Coppermine – от 533 до 1133 МГц. У процессоров Pentium III на ядре Tualatin – от 1000 до 1400 МГц.

Эра многоядерных процессоров


В конце ноября 2000 года Intel представила процессоры Pentium 4 с тактовой частотой более 1 ГГц, построенные на основе архитектуры NetBurst и использующие быструю память Rambus с эффективной частотой системной шины 400 МГц. Процессоры содержали 144 дополнительные инструкции SSE2. Тактовые частоты первых процессоров Pentium 4 варьировались от 1,4 до 2,0 ГГц. В следующих модификациях тактовая частота выросла с 2,2 до 3,8 ГГц.

В июле 2006 года Intel создала двухъядерные процессоры – Core 2, первыми процессорами этой линейки стали Intel Core 2 Duo и Intel Core 2 Extreme. Процессоры были разработаны на базе новой архитектуры Intel Core, которую компания называет самым существенным этапом в развитии своих микропроцессоров с момента появления торговой марки Intel Pentium в 1993 году. Используя технологию ЕМ64Т, процессоры Intel Core 2 могут работать как в 32-битном, так и в 64-битном режиме. Основными отличиями новых процессоров от семейства Pentium 4 являются низкое тепловыделение и энергопотребление, а также большие возможности для разгона. Частота процессоров Core 2 Duo составляет от 1,5 до 3,5 ГГц.

В начале 2007 года был представлен Core 2 Quad – четырехъядерный процессор. Тактовые частоты – от 2,33 до 3,2 ГГц.

В январе 2010 года появились процессоры Intel Core i3. В них добавлены так называемые «графические» процессоры, они проводят вычисления в «графическом» режиме. Встроена функция, обеспечивающая «разумность» в работе, авторазгон. При средней и низкой нагрузках работает на номинальной производительности и экономит энергию. Повышение нагрузки вызывает автоматическое увеличение производительности процессора. Увеличен размер кэша (внутренняя оперативная память процессора), он динамически распределяется между ядрами – зависит от нагрузки. Новые процессоры греются сильнее, особенно при авторазгоне. Соответственно, требуют более эффективной системы охлаждения. Тактовые частоты процессоров i-Series (i3, i5, i7) - от 2,66 до 3,6 ГГц.

Представить современную жизнь без компьютера сегодня просто невозможно. Всего каких-то 10-12 лет назад «чудо» современной электроники могли себе позволить далеко не все. Мы собирается проследить эволюционное развитие персональных компьютеров, а также обозначить ключевые этапы перехода ПК из разряда «кому средства позволяют» в категорию «общедоступно». В историческом развитии компьютерной техники отмечают всего восемь имен людей, внесших наибольший вклад в основные эволюционные этапы производства ПК. За несколько десятков лет электроника не только обогнала, но и во многом вытеснила механику . Не просто эволюционные, а революционные шаги были предприняты для того, чтобы за менее, чем столетие общество так «пристрастилось» к компьютерам.

Вместо предисловия

Пожалуй, представить современную жизнь без компьютера сегодня просто невозможно. А всего десяток лет назад «чудо» современной электроники могли себе позволить далеко не все. Помню, как приходилось сидеть в библиотеке над книгами, переписывая нужное в конспект. А эти жуткие рефераты от руки, мозоль на среднем пальце правой кисти…

В отличие от немецкого компьютера, где основу составляли реле, в ЭНИАК большую часть элементов представляли вакуумные лампы. Это был настоящий монстр, стоимостью почти в 500 тысяч долларов, занимающий целую комнату. Устройство весило 27 тонн, общее число комплектующих: около 17,5 тысяч ламп различных типов, 7,2 тысячи кремниевых диодов, 1,5 тысячи реле, 70 тысяч резисторов и 10 тысяч конденсаторов. Машине требовалось энергоснабжение в 174 кВт. Вычислительная мощность – 357 операций умножения или 5 тысяч операций сложения в секунду. Основы вычисления – десятичная система исчисления. Компьютер легко работал с числами длиной в 20 разрядов.

Несмотря на свои вычислительные превосходства, ЭНИАК имел кучу недостатков. Например, если сгорала хотя бы одна лампа, из строя выходил полностью весь компьютер. Длительным также был и сам процесс программирования компьютера: на решение задачи уходило несколько минут, когда как ввод данных мог занимать несколько дней.

ЭНИАК так и не получил широкое распространение, устройство было произведено в единичном экземпляре и в дальнейшем нигде не применялось. Но некоторые принципы, которые были основаны при конструированы ЭНИАК, впоследствии нашли свое отображение в более усовершенствованных моделях электронно-вычислительной техники.

«Сделано в СССР»

В 1951 году на территории Украинской ССР создается малая электронная счетная машина – МЭСМ . В ней было 6 тысяч электронных ламп, она еле уместилась в левом крыле здания общежития бывшего монастырского поселка Феофания (в 10 км от Киева). МЭСМ создана в лаборатории вычислительной техники Института электротехники АН УССР под руководством академика С.А. Лебедева.

Мысли о создании вычислительной машины сверхспособностей у Лебедева появились еще в 30-х годах, когда молодой ученый занимался исследованиями по устойчивости энергосистем. Но войны, разразившиеся в 40-х, заставили на время забросить все начинания.

В 1948 году Лебедев вместе с группой инженеров переезжает в Феофанию (одно из отделений ИЭ АН УССР) и начинает трехлетнюю работу над реализацией секретного проекта по созданию первой отечественной ЭВМ.

«Машина занимала комнату площадью в 60 квадратных метров. Работала МЭСМ с небывалой по тем временам скоростью – 3 тысячи операций в минуту (современные компьютеры производят миллионы операций в секунду) и могла производить операции по вычитанию, сложению, умножению, делению, сдвигам, сравнению с учетом знака, сравнению по абсолютной величине, передачи управления, передачи чисел с магнитного барабана, сложению команд. Общая мощность электронных ламп – 25 кВт».

После ряда испытаний, С.А. Лебедев доказал, что его машина «умнее человека». Далее следовала череда публичных демонстраций и заключение экспертной комиссии о введении МЭСМ в эксплуатацию (декабрь 1951 года).

МЭСМ была практически единственной в стране ЭВМ, на которой решались разнообразные научно-технические задачи из области термоядерных процессов, космических полетов и ракетной техники, дальних линий электропередач, механики, статистического контроля качества. Одной из важнейших задач, решенных на МЭСМ, были расчеты устойчивости параллельной работы агрегатов Куйбышевской гидроэлектростанции, определяемые системой нелинейных дифференциальных уравнений второго порядка. Нужно было определить условия, при которых максимально возможная мощность может передаваться в Москву без нарушения устойчивости системы. В связи с быстрым развитием реактивной и ракетной техники, перед машиной ставились задачи по расчетам внешней баллистики различной сложности, начиная от относительно простых многовариантных расчетов траекторий, проходящих в пределах земной атмосферы при незначительном перепаде высот до весьма сложных, связанных с полетом объектов за пределами земной атмосферы .

МЭСМ использовали во многих научно-исследовательских работах аж до 1957 года, после чего машину демонтировали и разобрали на части. Оборудование было доставлено в Киевский политехнический институт для проведения лабораторных работ.

Первые компьютеры с возможность хранения данных

Как уже упоминалось ранее, некоторые из первых электронно-вычислительных систем стали прототипами для создания более усовершенствованных компьютеризированных устройств. Главная задача разработчиков новых компьютеров была связана с наделением машин возможностью хранить обрабатываемые и полученный данные в электронной памяти .

Ода из таких машин называется «Манчестерское дитя» (The Manchester Baby). В 1948 году в Университете Манчестера (Великобритания) было разработано, а через год введено в эксплуатацию, электронно-вычислительное компьютерное устройство, способное сохранять данные во внутренней оперативной памяти. Манчестерский «Марк 1» стал усовершенствованной версией компьютера Неймана .

Устройство могло не только считывать информацию с перфолент , но и имело возможность ввода-вывода данных с магнитного барабана прямо во время работы программы. «Запоминающая» система представляла собой цепь электронно-лучевых трубок Уильямса (патентная разработка 1946 года).

«Манчестерское дитя» имело совсем «не детские» габариты: 17 м в длину. Систему представляли 75 тысяч электронных ламп, 3 тысячи механических реле, 4 трубки Уильямса (память компьютера 96 40-битных слов), магнитный барабан (1024-4096 40-битных слов), процессор на 30 инструкций и система аккумуляторных батарей. На самые простые математические действия машине требовалось от 3 до 12 секунд.

В 1951 году «Дитя» было утилизировано, а на его место «взошел» полноценный коммерческий компьютер Ferranti Mark 1.

Приблизительно в этот же период в Кембридже (Великобритания) группа инженеров под руководством Мориса Уилкса создает компьютер с хранимой в памяти программой – EDSAC (Electronic Delay Storage Automatic Computer). Это устройство становится первым широко применяемым электронно-вычислительным устройством с возможностями внутренней памяти .

В компьютере использовались почти 3 тысячи электронных ламп. Основная память компьютера – 1024 ячеек памяти: 32 ртутных ультразвуковых линий задержки (РУЛЗ), каждая из которых хранила 32 слова по 17 бит, включая бит знака. Была возможность включить дополнительные линии задержки, что позволяло работать со словами в 35 двоичных разрядов. Вычисления производились в двоичной системе со скоростью от 100 до 15 тысяч операций в секунду. Потребляемая мощность - 12 кВт, площадь занимаемой поверхности - 20 квадратных метров.

В 1953 году под руководством Уилкса и Ренвика началась работа над второй моделью ЭВМ – EDSAC-2. В качестве ОЗУ (оперативное запоминающее устройство) уже использовались элементы на ферритовых сердечниках, общей емкостью в 1024 слова. В новой машине появилось ПЗУ (постоянное запоминающее устройство) - сначала на диодной, а затем на ферритовой матрице. Но главным новшеством было использование микропрограммного управления: некоторые из команд можно было составлять из набора микроопераций; микропрограммы записывались в постоянной памяти. Этот компьютер использовался вплоть до 1965 года.

«Транзисторная» история

Начало эры компьютеров «для жизни» связывают с той же IBM. После смены руководства в 1956 году компания меняет и производственный вектор. В 1957 году IBM вводит в обиход язык FORTRAN («FORmula TRANslation»), применявшийся для научных вычислений. В 1959 году появились первые компьютеры IBM на транзисторах, достигшие такого уровня надёжности и быстродействия, что стали использоваться военными в системах раннего оповещения ПВО. В 1964 году было представлено целое семейство IBM System/360. Они стали: первым спроектированным семейством компьютеров, первыми универсальными компьютерами, первыми компьютерами с байтовой адресацией памяти (на этом перечисление первенства не заканчивается). Совместимые с System/360 компьютеры IBM System z выпускаются до сих пор, это абсолютный рекорд совместимости.

Эволюционное развитие компьютерной техники предусматривало: уменьшение габаритов, переход на более совершенные комплектующие, увеличение вычислительной мощности, увеличение объемов оперативной памяти и постоянного запоминающего устройства, возможность повсеместного применения в различных отраслях, а также возможность персонализации компьютера.

В 50-60-х годах ХХ столетия на замену ламповым пришли транзисторные компьютеры. В качестве основного элемента использованы полупроводниковые диоды и транзисторы, в качестве устройств памяти – магнитные сердечники и магнитные барабаны (далекие предки современных жестких дисков). Второе отличие этих ЭВМ: появилась возможность программирования на алгоритмических языках. Были разработаны первые языки высокого уровня (Фортран, Алгол , Кобол). Эти два важных усовершенствования позволили значительно упростить и ускорить написание программ для компьютеров. Программирование, оставаясь наукой, становится более прикладным. Все это привело к уменьшению габаритов и существенному снижению стоимости компьютеров, которые тогда впервые стали строиться на продажу.

Производственная мощность этих компьютеров – до 30 тысяч операций в секунду. Объем оперативной памяти – 32 Кб. Большие преимущества – уменьшение габаритов и снижение расхода потребляемой энергии. Программирование транзисторных компьютеров становится основой для появления так называемых «операционных систем». Работать с устройством становиться легче, что под силу не только ученым, но уже и менее «продвинутым» пользователям. Компьютерное оснащение появляется на производствах, в офисах (в основном, в бухгалтерии).

Среди транзисторных электронно-вычислительных устройств этого периода самые известные:

Начало 50-х годов. Самая мощная ЭВМ в Европе – советская М-20 со средним быстродействием 20 тысяч 3-адресных команд в секунду над 45-разрядными числами с плавающей запятой; ее оперативная память реализовалась на ферритовых сердечниках и имела объем 4096 слов.

1954-1957 года. Фирма NCR (США) производит первый компьютер на транзисторах –NCR-304;

1955 год. Транзисторный компьютер фирмы «Bell Telephone Laboratories» – TRADIS – содержит 800 отдельных транзисторных элементов;

1958 год. Корпорация NEC разрабатывает первый японский компьютер NEC-1101 и 1102;

Заметим, что это не единственные представители «транзисторной» истории в эволюции компьютеров. В этот период разработки велись в Массачусетском технологическом институте (США), во многих научно-технических лабораториях по всему Советскому Союзу, в ведущих европейских научно-исследовательских и технологических высших школах.

Микрочипы и серийное производство

Всего несколько лет понадобилось разработчикам, чтобы произвести компьютер с новыми комплектующими. Как транзисторы пришли на смену электронным лампам (а те заменили механические реле), так и микросхемы заняли свою эволюционную ячейку. Конец 60-х годов ХХ столетия приносит ЭВМ следующие метаморфозы: разработаны интегральные схемы, состоящие из цепочки транзисторов, объединенных под одним полупроводником; появляется полупроводниковая память, которая становиться основным элементом оперативной памяти компьютера; освоен метод одномоментного программирования нескольких задач (принцип диалогового режима); центральный процессор может параллельно работать и управлять различными периферийными устройствами; открывается возможность удаленного доступа к данным компьютера.

Как раз в этот период появляется «знаменитое» семейство компьютеров IBM. Производство электронно-вычислительной техники становится на конвейер, налаживается серийное производство компьютеризированного оборудования.

Конечно же, здесь стоит больше сказать об IBM System/360 (S/360). В 1964 году компания выпускает серию компьютеров разных размеров и функциональности. В зависимости от требований, на производстве можно одинаково использовать как малые машины с низкой производительностью, так и большие – с более высокими производственными показателями. Все машины работают на аналогичном программном обеспечении, поэтому, если приходится заменять маломощное устройство более подвинутым, то не требуется переписывать основную программу. Для обеспечения совместимости IBM впервые применяет технологию микрокода, который используется во всех моделях серии, кроме самых старших. Эта серия компьютеров становится первой производной, когда ведется четкое разграничение между архитектурой и реализацией компьютера.

S/360 обошлась компании в 5 миллиардов долларов США (это колоссальные затраты по меркам 1964 года). Но данная система все равно не становится самым дорогим производством, первенство остается за проектом НИОКР. Модель 360 сменяют 370, 390 и System z, но архитектура компьютера в них сохраняется. На основе S/360 другие компании выпускают собственные модельные серии, например, семейство 470 фирмы Amdahl, мейнфреймы Hitachi, UNIVAC 9200/9300/940, советские машины серии ЕС ЭВМ и др.

Благодаря широкому распространению IBM/360, изобретённые для неё 8-битные символы и 8-битный байт как минимально адресуемая ячейка памяти стали стандартом для всей компьютерной техники. Также IBM/360 была первой 32-разрядной компьютерной системой. Старшие модели семейства IBM/360 и последовавшее за ними семейство IBM/370 были одними из первых компьютеров с виртуальной памятью и первыми серийными компьютерами, поддерживающими реализацию виртуальных машин . В семействе IBM/360 впервые был использован микрокод для реализации отдельных команд процессора.

Но у некоторых микропроцессорных систем был один недостаток – низкое качество комплектующих. Особенно ярко это выражалось у советских электронно-вычислительных аппаратов. Они продолжали иметь значительные габариты и отставали в функциональности от западных разработок. Чтобы устранить это, отечественным конструкторам приходилось проектировать спецпроцессоры для выполнения частных задач (что исключало возможность мультипрограммирования).

В этот период также появляются первые миникомпьютеры (прототипы современных компьютеров). Самое главное, что произошло с ПК в конце 60-х – начале 70-х, это переход от большого количества элементов к использованию одной детальки, совмещающей все необходимые комплектующие. Микропроцессоры – сердце любого компьютера. Их появлением общество обязано компании Intel. Именно ей принадлежит первый микрочип, который стал поистине революционным и эволюционным скачком для компьютерной техники.

Наряду со стремительным усовершенствованием технического оснащения, электронно-вычислительные системы начинают объединять в локальные и глобальные компьютерные сети (прообраз Интернет). Усовершенствуется язык программирования , пишутся более продвинутые ОС.

Суперкомпьютеры и персональная портативная электроника

Семидесятые-восьмидесятые становятся основным периодом массового производства компьютеров общего потребления. Значительных инноваций в этот период не наблюдалось. Электронно-вычислительна техника делится на два лагеря: супермашины с неимоверными вычислительными возможностями и более персонализированные системы. Элементной базой этих систем становятся большие интегральные схемы (БИС), где в одном кристалле размещается больше тысячи элементов. Мощность таких компьютеров – десятки миллионов операций в секунду, увеличивается объем оперативной памяти до нескольких сотен мегабайт.

Компьютеризированные системы вычислений, применяемые на производстве, остаются комплексными, но массовое лидерство переходит к персональным компьютерам. Именно в этот период термин «электронно-вычислительная машина » заменяется на привычный нашему слуху термин «компьютер».

Эра персональных компьютеров начинается с Apple, IBM-PC (XT, AT, PS /2), «Искра», «Электроника», «ЕС-1840», «ЕС-1841» и других. Данные системы по функциональности уступают суперкомпьютерам, но ввиду потребительского назначения ПК прочно утверждается на рынке: устройство становиться общедоступным, появляется ряд новшеств, упрощающих работу с устройством (графический пользовательский интерфейс, новые периферийные устройства, глобальные сети).

После выпуска микропроцессоров Intel 4004 и Intel 8008, технология была подхвачена другими компаниями: МП выпускались как на основе проекта Intel, так и собственных модификаций.

Вот здесь-то и появляется на арене молодая фирма Apple Computer Company Стива Джобса и Стива Возняка со своим первым персональным продуктом – компьютером Apple-1. Разработкой амбициозных предпринимателей заинтересовались не многие. Заказ на партию компьютеров Apple-1 поступил только один: Пол Террелл, владелец компьютерного магазина Byte, заказывает поставку из 50 единиц товара. Но условия следующие: это должны быть не просто компьютерные платы, а абсолютно укомплектованные машины. Преодолевая трудности с финансированием производства, фирма Apple Computer, все-таки, успевает выполнить обязательства в срок, и Apple-1 появляется на прилавках магазина Террелла. Правда без «боекомплекта», а только в виде платы, но Террелл соглашается на поставку и выплачивает обещанные 500 долларов за единицу товара.

Заметим, что большинство ПК того времени поставлялись как отдельные комплектующие, сборкой которых занимались дистрибьюторы или конечные покупатели.

Итак, в 1976 году Apple-1 поступает в продажу по цене 666,66 долларов за штуку. Apple I был полностью собран на монтажной плате, содержащей около 30 микросхем, за что и считается многими первым полноценным ПК. Но для получения рабочего компьютера пользователи должны были добавить к нему корпус, источник питания, клавиатуру и монитор. Дополнительная плата, выпущенная позже по цене в 75 долларов, обеспечивала связь с кассетным магнитофоном для хранения данных.

Многие эксперты не считают компьютер Apple первым персональным электронным устройством, а называют таковым микрокомпьютер «Альтаир 8800 », который был создан Эдом Роберсом и распространялся через каталоги в 1974-1975 годах. Но на самом деле данный аппарат не отвечал всем пользовательским требованиям.

Фирма продолжает производство, и в продажу поступает обновленная модель Apple II. Эта серия ПК была оснащена процессором MOS Technology 6502 на тактовой частоте 1 МГц, 4 КБ ОЗУ (расширяемыми до 48 КБ), 4 КБ ПЗУ, в комплекте шел монитор и интерпретатор Integer BASIC, а также интерфейс для подключения кассетного магнитофона. Apple II становится самым массово продаваем устройством на рынке электротехники (за годы производства было продано более 5 миллионов единиц данного товара). Apple II больше походил на офисный инструмент, чем на элемент электронного оборудования. Это был полноценный компьютер, который подходит для домашней обстановки, стола менеджера или школьного класса.

Для подключения монитора (либо телевизора) использовался композитный видеовыход в формате NTSC. В компьютерах, продаваемых в Европе, использовался дополнительный кодер PAL, размещённый на плате расширения. Звук обеспечивался динамиком, управляемым через регистр в памяти (использовался 1 бит). Компьютер имел 8 разъёмов расширения, 1 из которых позволял подключить дополнительное ОЗУ, остальные же использовались для обеспечения ввода-вывода (последовательные и параллельные порты, контроллеры внешних устройств). Начальная розничная цена компьютера составляла 1298-2638 долларов за модельную модификацию.

Apple II обзаводится семейством и до начала 90-х сохраняет свое лидерство на рынке компьютерной техники.

Общий стандарт ПК

В конце 1980 года компания IBM принимает решение произвести собственный ПК. Поставка микропроцессоров для будущих моделей IBM PC доверяется компании Intel, а под основную ОС принимается проект «недоучки» из Гарварда Била Гейтса – операционная система PC-DOS .

Компания не только задает производственные темпы, но и устанавливает собственные стандарты на производство компьютеров. Каждый производитель ПК мог приобрести лицензию у IBM и собирать аналогичные компьютеры, а производители микропроцессоров – изготавливать элементы для них (сохранить собственную архитектуру удалось, по сути, только Apple). Так появляется модель IBM PC XT с жестким диском. Следом за ним – IBM PC AT, построенный на основе МП 80286.

1985 год ознаменован выпуском высокопроизводительных ПК, Intel и Motorola совместно производят микропроцессоры 80386 и М68020. Из года в год компьютерные модификации усовершенствуются, постоянно на слуху имена IBM, Intel. Новые микропроцессоры достигают неимоверных мощностей обработки данных – до 50 миллионов операций в секунду. В 1993 году компания Intel выпускает МП Р5 «Pentium» с 64-разрядной архитектурой, за которым следуют модели 2, 3. «Pentium 4» уже оснащен технологией НТ, что позволяет обрабатывать информацию по 2-м параллельным потокам.

Компьютеры усовершенствуются во всем: уменьшается расход энергии, уменьшаются габариты, зато колоссально возрастает вычислительная мощь, увеличивается объем оперативной памяти (до 4 гигабайт), объемы жестких дисков исчисляются в терабайтах.

Практически все произведенные в мире компьютеры переходят на новую «оконную» операционную систему MicroSoft «Windows» и офисные приложения MS-Office. Так определяются компьютерные стандарты персонального компьютера: архитектура IBM PC и ОС Windows.

Что касается размеров ПК, то на ряду со стационарными компьютерами, производится портативная переносная электроника: ноутбуки, нэтбуки , затем планшеты и смартфоны (телефон-компьютер).

Вместо послесловия

За несколько десятилетий персональные компьютеры от электронных «счетных машинок» перешли в разряд повседневно используемого оборудования. Теперь ПК – это не просто электронно-вычислительное устройство. Это целая индустрия знаний, развлечений, работы, обучения и прочих потребительских возможностей.

Михаил Полюхович