Коллектив авторов - Большая энциклопедия техники

Одну из первых в стране ЭВМ И. С. Брук и его сотрудники Н. Я. Матюхин и М. А. Карцев построили в начале 1950-х гг. в Энергетическом институте АН СССР в Москве. Первая производившаяся промышленностью ЭВМ «Стрела» была сконструирована научным коллективом под руководством Ю. Я. Базилевского.

Советские ученые, главным образом академики С. А. Лебедев, В. С. Семенихин, М. В. Келдыш, В. М. Глушков и их научные школы, внесли серьезный вклад в развитие ЭВМ и их программного обеспечения.

На протяжении нескольких десятилетий электронная вычислительная техника быстро развивается. Появилось несколько поколений ЭВМ. Возникновение новых поколений ЭВМ произошло в результате расширения областей и развития способов их применения, которые требовали более производительных, дешевых и надежных машин.

Поколение ЭВМ определяется совокупностью взаимосвязанных особенностей и характеристик применяемой при построении машин конструктивно-технологической (особенно элементной) базы и действующей в машине архитектуры (логической организации).

Первое поколение составили ламповые ЭВМ, изготовление которых началось в начале 1950-х гг. В качестве компонентов логических элементов применялись электронные лампы. К ЭВМ этого поколения относятся изобретенные советскими инженерами и учеными ламповые вычислительные машины БЭСМ-2, «Стрела», М-2, М-3, М-20, «Минск-1», «Урал-1», «Урал-2», которые были ориентированы на решение научно-технических задач. Ламповые ЭВМ потребляли огромную мощность, имели большие габариты и малую емкость оперативной памяти, а также невысокую надежность, в первую очередь из-за частого выхода из строя электронных ламп.

В вычислительных машинах второго поколения, возникших в конце 1950-х гг., электронные лампы заменили транзисторами, что значительно повысило надежность, уменьшило размеры ЭВМ, снизило потребление мощности. Это позволило создать ЭВМ, наделенные более высокой производительностью и большими логическими возможностями. Наряду с машинами, предназначенными для научных расчетов, возникли ЭВМ для решения задач обработки данных и управления производственными процессами.

В нашей стране были созданы ЭВМ различного назначения: малые ЭВМ серий «Мир» и «Наири», средние ЭВМ со скоростью работы 5—30 тыс. операций/с – «Минск-2», «Минск-22», «Минск-32», «Раздан-2», «Раздан-3», «Урал-14», БЭСМ-4, М-220 и управляющие вычислительные машины ВНИИЭМ-3, «Днепр» и др.

Второе поколение ЭВМ позволило значительно расширить сферу применения вычислительной техники, приступить к созданию АСУ технологическими процессами, предприятиями и отраслями.

Стремление к повышению быстродействия, надежности, снижению стоимости аппаратуры привело к возникновению новой элементной базы вычислительной техники – интегральных микросхем, на базе которых были созданы ЭВМ третьего поколения.

Они возникли во второй половине 1960-х гг. в США и появились в СССР в начале 1970-х гг. в качестве машин Единой Системы ЭВМ и Системы Малых ЭВМ – машин на интегральных микросхемах.

В машинах третьего поколения особое внимание уделено уменьшению трудоемкости в подготовке программ, предназначенных для решения задач на ЭВМ, повышению эффективности применения дорогостоящего оборудования машин, облегчению связи оператора и машины, упрощению эксплуатационного обслуживания ЭВМ, что достигается с помощью специальных операционных систем.

Сравнительно недавно появились ЭВМ, которые следует отнести к четвертому поколению.

Конструктивно-технологической базой этих ЭВМ являются большие (БИС) и сверхбольшие (СБИС) интегральные микросхемы, которые содержат десятки тысяч транзисторов на одном кристалле. Главным образом на БИС строят памяти ЭВМ.

К ним относятся такие новые средства вычислительной техники, как микропроцессоры и создаваемые на их базе микро-ЭВМ. Микро-ЭВМ и микропроцессоры нашли широкое применение в системах и устройствах автоматизации измерений, управления технологическими процессами и обработки данных, при построении различных специальных цифровых машин и устройств.

Вычислительные возможности микроЭВМ оказались достаточными для создания на их основе персональных ЭВМ, получивших в настоящее время широкое распространение.

Характерным для крупных ЭВМ этого поколения становится наличие нескольких процессоров, которые ориентированы на выполнение определенных операций, на решение некоторых классов задач или процедур. В рамках этого поколения изобретаются многопроцессорные вычислительные системы с быстродействием в несколько сотен миллионов операций в секунду.

Примером крупных вычислительных систем четвертого поколения, является многопроцессорный комплекс «Эльбрус-2» с суммарным быстродействием до 100 млн операций/с, с системой команд, которая приближена к языкам высокого уровня, и стековой организацией обращений к памяти.

В последнее время определились контуры нового, пятого поколения ЭВМ. Согласно этому проекту вычислительные системы этого поколения, помимо более высокой надежности и производительности при более низкой стоимости, обладают качественно новыми свойствами: возможностью взаимодействия с ЭВМ с помощью естественного языка, графических изображений и человеческой речи; способностью системы обучаться, делать логические суждения, производить ассоциативную обработку информации, вести «разумную» беседу с человеком; способностью системы «понимать» содержание базы данных и использовать эти «знания» при решении задач.

В ЭВМ пятого поколения емкость основной памяти и быстродействие машин составляют соответственно 0,5—5 Мбайт и 2 млн операций/с для персональных компьютеров и 8—160 Мбайт и 1—100 млрд операций/с для сверхпроизводительных ЭВМ.

В них применяются сверхбольшие интегральные микросхемы, имеющие до 1—10 млн транзисторов на кристалл.

Малые ЭВМ – имеется большое число «малых» применений вычислительных машин, таких как обработка данных при экспериментах, автоматизация производственного контроля изделий, управление технологическими процессами, обработка и прием данных с линий связи, управление станками и разнообразными цифровыми терминалами, малые расчетные инженерные задачи и т. д. Для этих областей использования ЭВМ общего назначения слишком дороги и велики.

Возникла необходимость в надежных, простых, небольших и, главное, дешевых ЭВМ, в которых совмещаются наглядность системы программного обеспечения и простота программирования, в отличие от сложных современных операционных систем ЭВМ общего назначения, и простота эксплуатационного обслуживания.

Развитие технологии интегральных электронных схем дало возможность создать машины, которые удовлетворяют указанным выше требованиям. Уменьшение стоимости машин и объема аппаратуры достигнуто в первую очередь за счет уменьшения длины машинного слова (12—16 разрядов вместо 32—64 в машинах общего назначения), уменьшения количества типов обрабатываемых данных по сравнению с ЭВМ общего назначения (в некоторых моделях содержатся только целые числа без знака), определенного набора команд, небольшого набора периферийных устройств и объема оперативной памяти. Подобные машины из-за своих компактных размеров получили название малых или мини-ЭВМ.