Четвертое и пятое поколения ЭВМ

из них давно забыты, в то время как влияние других на современные идеи оказалось весьма значительным. Дадим краткий обзор исторических моментов, чтобы понять, каким образом разработчики дошли до концепции современных компьютеров.
На следующем слайде приведем таблицу, содержащую основные этапы развития компьютеров

машину относят к тому или иному поколению в зависимости от используемых в ней физических элементов или технологии их изготовления. Границы поколений во времени размыты, так как в одно и то же время выпускались машины совершенно разного уровня.

Следует понимать, что разделение ЭВМ по поколениям весьма относительно. Первые ЭВМ, выпускавшиеся до начала 50-х годов, были “штучными” изделиями, на которых отрабатывались основные принципы; нет особых оснований относить их к какому-либо поколению.

с одним компьютером через терминал общалось несколько десятков пользователей, теперь же в силу вступила схема «один компьютер – один пользователь».

Новым этапом для развития ЭВМ послужили большие интегральные схемы (БИС). Элементная база компьютеров четвертого поколения - это БИС. Стремительное развитие электроники позволило разместить на одном кристалле тысячи полупроводников. Такая миниатюризация привела к появлению недорогих компьютеров. Теперь небольшие ЭВМ могли разместиться на одном письменном столе.

данных

Кроме изменения технической базы четвертого поколения ЭВМ, изменилось и направление создания этих машин. Они проектировались с расчетом на применение языков программирования высокого уровня, многие на аппаратном уровне были спроектированы под определенные операционные системы.

Джобсом и Стивом Возняком и начавшая свой бизнес с создания одного из первых персональных компьютеров (Apple 1) в собственном гараже, очень быстро развилась после разработки Apple II. Более того, она стала одним из крупнейших мировых производителей компьютеров с десятимиллионным годовым доходом.

Дата выпуска: 24.01.1984 - 01.10.1985
Поддерживаемая ОС: MacOS v1.0 - v7.0.1P
Процессор: Motorola 68000, 8-бит
ОЗУ: 128 Кб, встроенная, без возможности расширения
ПЗУ: 64 Кб
Дисковод: встроенный 3.5" 400 Кб
Видеосистема: 512х384 точек (размер изображения 512х342), 1 цвет (встроенный монитор)
Порты расширения: внешний floppy-дисковод (разъем DB-19), принтер и модем (разъемы DB-9), аудиовыход
Напряжение питания: 105-125 В
Потребляемая мощность: 60 Вт
Вес: 6.1 кг
Габариты: 345х243х277 мм

Характеристики

тогда на компьютерном рынке, тоже решила заняться производством персональных компьютеров. Компания предоставила одному из своих работников, Филипу Эстриджу (Philip Estridge), большую сумму денег, приказала ему отправиться куда-нибудь подальше от вмешивающихся во все бюрократов главного управления компании, и не возвращаться, пока не будет создан действующий персональный компьютер. Эстридж открыл предприятие достаточно далеко от главного управления компании, взял Intel 8088 в качестве центрального процессора и создал персональный компьютер из разнородных компонентов. Этот компьютер (IBM PC) появился в 1981 году и стал самым покупаемым компьютером в истории.

Вопреки жёсткой политике IBM в области интеллектуальной собственности, ни эти компоненты, ни разработанная тут же базовая система ввода-вывода не были залицензированы, что позволило сторонним фирмам, пользуясь опубликованными спецификациями, создать множество клонов IBM РС и вскоре отобрать у IBM львиную долю этого быстро расширяющегося рынка.

(4/3 частоты поднесущей NTSC), емкость ОЗУ от 16 до 256Кбайт.
Флоппи-дисководы емкостью 160 Кбайт приобретались за отдельную плату в количестве 1 или 2 шт.
Жесткого диска не было. Это было связано с отсутствием у IBM PC достаточно мощного блока питания.
Не было и стандартного CGA - монитора.
Имелся адаптер для кассетных накопителей
Видеоадаптер, ориентированный на подключение к телевизору.

Ключевые технологии
системная шина ISA со стандартными слотами
BIOS — набор системных функций, позволявший разработчику ПО абстрагироваться от деталей работы аппаратуры и не зависеть от конкретной конфигурации системы
В IBM PC можно было использовать либо монохромный видеоадаптер, либо цветной видеоадаптер. Можно было даже вставить оба видеоадаптера и подключить сразу два монитора, монохромный и цветной.

до десяти процессоров на базе схем средней интеграции. Быстродействие компьютера достигало 15 млн. операций в секунду. Объем оперативной памяти, общей для всех процессоров, составлял до 220 машинных слов или, если использовать принятые сейчас меры, 64 Мб.
Однако наиболее интересной в "Эльбрусе-1" была архитектура. Советский суперкомпьютер стал первой в мире коммерческой ЭВМ, использующей суперскалярную архитектуру. Массовое ее использование за рубежом началось лишь в 1990-ых годах с появлением на сцене процессоров Intel Pentium.

Для организации передачи потоков данных между оперативной памятью и периферийными устройствами в "Эльбрусе" могли использоваться специальные процессоры ввода-вывода. Таких процессоров в системе могло быть до четырех штук, они имели свою собственную память и работали параллельно с центральным процессором.

большого объема вычислений, прежде всего, в оборонной отрасли. Вычислительные комплексы "Эльбрус-2" эксплуатировались в Центре управления космическими полетами, в ядерных исследовательских центрах в Арзамасе-16 и Челябинске-70. Наконец, именно комплексы "Эльбрус-2" с 1991 года использовались в системе противоракетной обороны А-135 и на других военных объектах.

По своей архитектуре они незначительно отличались от "Эльбрус-1", однако использовали новую элементную базу. Это позволило поднять максимальную производительность до 125 млн. операций в секунду. Объем оперативной памяти вырос до 16 млн. 72-разрядных слов или 144 Мб. Максимальная пропускная способность каналов ввода-вывода составляла 120 Мбайт/с.

на базе принципиально новой процессорной архитектуры. Проект, получивший название "Эльбрус-3", также намного опередил аналогичные западные разработки. Именно такую архитектуру имеют процессоры Intel Itanium и чипы фирмы Transmeta. При этом, если советские специалисты начали разработку данной технологии в 1986 году, то Intel, HP и Transmeta начали развивать это направление только в середине 1990-ых годов.

"Эльбрус-3" так и не был запущен в серийное производство. Единственный образец этой ЭВМ все же был построен в 1994 году, но оказался никому ненужным. Логическим продолжением работ над "Эльбрусом-3" стало создание процессора "Эльбрус-2000" или E2K. У компании даже были планы по запуску его в производство одновременно или даже раньше, чем Itanium. Однако из-за отсутствия необходимых инвестиций, все эти планы так и остались на бумаге.

национальным компаниям 500 миллионов долларов на разработку компьютеров пятого поколения на основе технологий искусственного интеллекта, которые должны были потеснить «тугие на голову» машины четвертого поколения. Термин «пятое поколение» должен был подчеркнуть, что Япония планирует совершить новый качественный скачок в развитии вычислительной техники. В то время как предыдущие поколения совершенствовались за счёт увеличения количества элементов на единицу площади (миниатюризации), компьютеры пятого поколения должны были для достижения сверхпроизводительности интегрировать огромное количество процессоров.

Американские и европейские производители в панике бросились требовать у своих правительств аналогичных субсидий и прочей поддержки. Однако, несмотря на большой шум, японский проект разработки компьютеров пятого поколения в конечном итоге показал свою несостоятельность и был аккуратно «задвинут в дальний ящик».

сверхбольшими базами данных и базами знаний.
Рабочие станции с высокой производительностью.
Компьютерные технологии с распределёнными функциями.
Суперкомпьютеры для научных вычислений.

прикладных задач искусственного интеллекта. В частности, должны были быть решены следующие задачи:
печатная машинка, работающая под диктовку, которая сразу устранила бы проблему ввода иероглифического текста, которая в то время стояла в Японии очень остро
автоматический портативный переводчик с языка на язык (разумеется, непосредственно с голоса), который сразу бы устранил языковый барьер японских предпринимателей на международной арене
автоматическое реферирование статей, поиск смысла и категоризация
другие задачи распознавания образов — поиск характерных признаков, дешифровка, анализ дефектов и т. п.

в 1985 году было создано ВНТК СТАРТ, которому за три года удалось создать процессор «Кронос» и прототипный мультипроцессорный компьютер МАРС.
В отличие от японцев, задача интеграции огромного числа процессоров и реализация распределённых баз знаний на базе языков типа Пролог не ставилась, речь шла об архитектуре, поддерживающей язык высокого уровня типа Модула-2 и параллельные вычисления. Поэтому проект нельзя назвать пятым поколением в японской терминологии.

В 1988 проект был успешно завершён, но не был востребован и не получил продолжения по причине перестройки и невыгодной для отечественной компьютерной индустрии рыночной ситуации. «Успех» заключался в частичной реализации прототипной архитектуры (в основном, аппаратных средств), однако,подобный японскому «большой скачок» в области программирования, баз данных и искусственного интеллекта в рамках этого проекта даже не планировался.

и пришлось разрабатывать собственный язык, способный работать в мультипроцессорной среде.
технологии 80-х годов быстро перескочили те барьеры, которые перед началом проекта считались «очевидными» и непреодолимыми. Запараллеливание многих процессоров не вызывало ожидаемого резкого скачка производительности.

проект «Компьютеры пятого поколения» оказался ошибочным с точки зрения технологии производства программного обеспечения. Ещё до начала разработки этого проекта фирма Xerox разработала экспериментальный графический интерфейс (GUI). А позднее появился Интернет, и возникла новая концепция распределения и хранения данных, при этом поисковые машины привели к новому качеству хранения и доступа разнородной информации.

внутренние правила и параметры, оказалась непродуктивной — система, переходя через определённую точку, скатывалась в состояние потери надёжности и утраты цельности, резко «глупела» и становилась неадекватной.

Идея широкомасштабной замены программных средств аппаратными оказалась в корне неверной, в дальнейшем развитие компьютерной индустрии пошло по противоположному пути, совершенствуя программные средства при более простых, но стандартных аппаратных. Проект был ограничен категориями мышления 1970-х годов и не смог провести чёткого разграничения функций программной и аппаратной части компьютеров.