На какой элементной базе разработаны первые отечественные персональные компьютеры
Обновлено: 07.07.2024
Можно выделить \(5\) основных поколений ЭВМ . Но деление компьютерной техники на поколения — весьма условная.
I поколение ЭВМ: ЭВМ, сконструированные в \(1946\)-\(1955\) гг.
1. Элементная база: электронно-вакуумные лампы.
2. Соединение элементов: навесной монтаж проводами.
3. Габариты: ЭВМ выполнена в виде громадных шкафов.
Эти компьютеры были огромными, неудобными и слишком дорогими машинами, которые могли приобрести крупные корпорации и правительства.
Лампы потребляли большое количество электроэнергии и выделяли много тепла.
4. Быстродействие: \(10-20\) тыс. операций в секунду.
5. Эксплуатация: сложная из-за частого выхода из строя электронно-вакуумных ламп.
6. Программирование: машинные коды. При этом надо знать все команды машины, двоичное представление, архитектуру ЭВМ. В основном были заняты математики-программисты. Обслуживание ЭВМ требовало от персонала высокого профессионализма.
7. Оперативная память: до \(2\) Кбайт.
8. Данные вводились и выводились с помощью перфокарт, перфолент.
II поколение ЭВМ: ЭВМ, сконструированные в \(1955\)-\(1965\) гг.
В \(1948\) году Джон Бардин, Уильям Шокли, Уолтер Браттейн изобрели транзистор, за изобретение транзистора они получили Нобелевскую премию в \(1956\) г.
\(1\) транзистор заменял \(40\) электронных ламп, был намного дешевле и надёжнее.
В \(1958\) году создана машина М-20 , выполнявшая \(20\) тыс. операций в секунду — самая мощная ЭВМ \(50-х\) годов в Европе.
1. Элементная база: полупроводниковые элементы (транзисторы, диоды).
2. Соединение элементов: печатные платы и навесной монтаж.
3. Габариты: ЭВМ выполнена в виде однотипных стоек, чуть выше человеческого роста, но для размещения требовался специальный машинный зал.
4. Быстродействие: \(100-500\) тыс. операций в секунду.
5. Эксплуатация: вычислительные центры со специальным штатом обслуживающего персонала, появилась новая специальность — оператор ЭВМ .
6. Программирование: на алгоритмических языках, появление первых операционных систем .
7. Оперативная память: \(2-32\) Кбайт.
8. Введён принцип разделения времени — совмещение во времени работы разных устройств.
9. Недостаток: несовместимость программного обеспечения.
Уже начиная со второго поколения, машины стали делиться на большие, средние и малые по признакам размеров, стоимости, вычислительных возможностей.
Так, небольшие отечественные машины второго поколения (« Наири », « Раздан », « Мир » и др.) были в конце \(60\)-х годов вполне доступны каждому вузу, в то время как упомянутая выше БЭСМ-6 имела профессиональные показатели (и стоимость) на \(2-3\) порядка выше.
III поколение ЭВМ: ЭВМ, сконструированные в \(1965\)-\(1970\) гг.
В \(1958\) году Джек Килби и Роберт Нойс , независимо друг от друга, изобретают интегральную схему (ИС).
В \(1961\) году в продажу поступила первая, выполненная на пластине кремния, интегральная схема.
В \(1965\) году начат выпуск семейства машин третьего поколения IBM-360 (США). Модели имели единую систему команд и отличались друг от друга объёмом оперативной памяти и производительностью.
В \(1967\) году начат выпуск БЭСМ - 6 (\(1\) млн. операций в \(1\) с) и « Эльбрус » (\(10\) млн. операций в \(1\) с).
В \(1968\) году сотрудник Стэндфордского исследовательского центра Дуглас Энгельбарт продемонстрировал работу первой мыши.
В \(1969\) году фирма IBM разделила понятия аппаратных средств (hardware) и программные средства (software). Фирма начала продавать программное обеспечение отдельно от железа, положив начало индустрии программного обеспечения.
\(29\) октября \(1969\) года проходит проверка работы самой первой глобальной военной компьютерной сети ARPANet , связывающей исследовательские лаборатории на территории США.
IV поколение ЭВМ: ЭВМ, сконструированные начиная с \(1970\) г. по начало \(90\)-х годов.
В \(1971\) году создан первый микропроцессор фирмой Intel . На \(1\) кристалле сформировали \(2250\) транзисторов.
1. Элементная база: интегральные схемы.
2. Соединение элементов: печатные платы.
3. Габариты: ЭВМ выполнена в виде однотипных стоек.
4. Быстродействие: \(1-10\) млн. операций в секунду.
5. Эксплуатация: вычислительные центры, дисплейные классы, новая специальность — системный программист .
6. Программирование: алгоритмические языки, операционные системы.
7. Оперативная память: \(64\) Кбайт.
При продвижении от первого к третьему поколению радикально изменились возможности программирования. Написание программ в машинном коде для машин первого поколения (и чуть более простое на Ассемблере) для большей части машин второго поколения является занятием, с которым подавляющее большинство современных программистов знакомятся при обучении в вузе.
Появление процедурных языков высокого уровня и трансляторов с них было первым шагом на пути радикального расширения круга программистов. Научные работники и инженеры сами стали писать программы для решения своих задач.
Уже в третьем поколении появились крупные унифицированные серии ЭВМ. Для больших и средних машин в США это прежде всего семейство IBM 360/370 . В СССР \(70\)-е и \(80\)-е годы были временем создания унифицированных серии: ЕС (единая система) ЭВМ (крупные и средние машины), СМ (система малых) ЭВМ и « Электроника » ( серия микро-ЭВМ).
В их основу были положены американские прототипы фирм IBM и DEC (Digital Equipment Corporation). Были созданы и выпущены десятки моделей ЭВМ, различающиеся назначением и производительностью. Их выпуск был практически прекращен в начале \(90\)-х годов.
В \(1975\) году IBM первой начинает промышленное производство лазерных принтеров.
В \(1976\) году фирма IBM создает первый струйный принтер.
Стив Джобс и Стив Возняк организовали предприятие по изготовлению персональных компьютеров « Apple », предназначенных для большого круга непрофессиональных пользователей. Продавался \(Apple 1\) по весьма интересной цене — \(666,66\) доллара. За десять месяцев удалось реализовать около двухсот комплектов.
В \(1976\) году появилась первая дискета диаметром \(5,25\) дюйма.
В \(1982\) году фирма IBM приступила к выпуску компьютеров IBM РС с процессором Intel 8088 , в котором были заложены принципы открытой архитектуры, благодаря которому каждый компьютер может собираться как из кубиков, с учётом имеющихся средств и с возможностью последующих замен блоков и добавления новых.
В \(1988\) году был создан первый вирус-«червь», поражающий электронную почту.
В \(1993\) году начался выпуск компьютеров IBM РС с процессором Pentium .
1. Элементная база: большие интегральные схемы (БИС).
2. Соединение элементов: печатные платы.
3. Габариты: компактные ЭВМ, ноутбуки.
4. Быстродействие: \(10-100\) млн. операций в секунду.
5. Эксплуатация: многопроцессорные и многомашинные комплексы, любые пользователи ЭВМ.
6. Программирование: базы и банки данных.
7. Оперативная память: \(2-5\) Мбайт.
8. Телекоммуникационная обработка данных, объединение в компьютерные сети.
V поколение ЭВМ: разработки с \(90\)-х годов ХХ века
Элементной базой являются сверхбольшие интегральные схемы (СБИС) с использованием оптоэлектронных принципов (лазеры, голография).
Далеко не все знают, что в России существуют отечественные компьютеры. "МЦСТ" – это единственная фирма, которая успешно занималась выпуском такой техники еще во времена Советского Союза. История отечественных компьютеров началась в далеком 1948 году. Сегодня мы рассмотрим, какие вычислительные устройства были разработаны в нашей стране. Эта информация будет весьма полезной и интересной.
Первый отечественный персональный компьютер был создан в Украинской ССР основоположником советского компьютеростроения Сергеем Алексеевичем Лебедевым.
В 1944 году он возглавил институт энергетики АН УССР, который специализировался по таким направлениям, как электротехническое и теплотехническое. Именно здесь Лебедев занялся в 1948 году созданием первого отечественного компьютера.
Размеры этого агрегата были весьма внушительные. Первый отечественный компьютер занимал огромную площадь - целых 60 квадратных метров. Несмотря на такие габариты, название ему было дано такое: Малая электронная счетная машина (МЭСМ). Она производила рекордные в те времена три тысячи счетно-вычислительных операций в минуту.
- Двоичная система фиксации запятой перед старшим разрядом при системе счета.
- 17 разрядов.
- Емкость ОЗУ составила 63 команд и 31 число.
- Объем устройства схож с системой ОЗУ.
- Трехадресная система команд.
- Система могла решать такие задачи: четыре элементарные операции, сдвиг, сравнение с учетом знака. Также она могла передавать управление и считывать числа с магнитного барабана.
- Ввод данных осуществлялся при помощи системы программирования.
- Моноблочное устройство параллельного действия на триггерных ячейках.
Данная техника занимала очень много места и имела существенные энергозатраты. Последующие модели были уже более компактными и экономичными в плане энергопотребления.
ЭВМ серии «М»
Но не только Лебедев был первым, кто создавал подобную технику. В истории отечественных компьютеров встречаются такие имена: Кржижановский, Исаак Брук и Башир Рамеев. Именно они в 1948 году в Москве подали заявку в патентное бюро на регистрацию ЭВМ. К сожалению, машина во многом уступала компьютеру Лебедева. Она выполняла лишь 20 операций в секунду (у Лебедева 50). Однако огромным преимуществом стали ее габариты и потребление. В отличие от МЭСМ, данному компьютеру необходимо было 8 кВт и занимал он лишь 5 квадратных метров.
В 1952 году выпускается модель М-2. Производительность данной техники создатели увеличили в сто раз, но и площадь возросла до 20 квадратных метров. Однако серийно данную модель выпускать не стали.
«Малютка» – так прозвали третий отечественный компьютер. Его площадь составляла всего 3 квадратных метра, но выполнять данная техника могла намного меньше своего предшественника (30 операций в секунду). Этого хватало для многих задач, потому была выпущена небольшая партия «Малюток».
«Стрела»
Созданием отечественного компьютера занимался и Юрий Василевский в Москве. Под его руководством сконструировали компьютер «Стрела». Первый образец появился в 1953 году. Агрегат оказался настолько успешным, что незамедлительно начали его серийное производство. «Стрелу» можно было встретить как в МГУ, так и в Академии наук СССР, даже у многих министров.
В отличие от своих предшественников компьютер Базилевского выполнял 2 тысячи операций за одну секунду, но при этом занимал площадь 300 квадратных метров и потреблял 150 кВт энергии.
МЭСМ – не единственное творение Лебедева. В 1952 году его переводят в Москву, где он занялся созданием более усовершенствованного отечественного персонального компьютера. За основу был взят старый прототип. Новый агрегат стал одним из самых успешных проектов в истории компьютеростроения СССР. Назвали его БЭСМ.
Он выполнял 10 тысяч операций в секунду и потреблял 35 кВт. Эта техника была создана специально для облегчения работы ученых и исследователей и проводила расчеты различной сложности.
Вторая серия компьютеров была создана специально для серийного производства. Число операций, которые они производили, составило 20 тысяч в секунду. Именно данная модель заложила основу для создания военных компьютеров.
После отъезда Лебедева в Москву его лабораторию возглавил Б.Г. Гнеденко. Под его руководством начинает создаваться агрегат «Киев». Одним из внедрений в данном компьютере стал адресный язык, которым все пользуются и сейчас.
В 1956 году лабораторию возглавил Виктор Михайлович Глушков. Именно он завершил разработку «Киева» и ввел его в эксплуатацию.
Благодаря разработке «Киева» появилось первое дистанционное управление. Испытание было проведено на расстоянии 500 километров. Кроме того, компьютер участвовал в разработке искусственного интеллекта, распознавании простых геометрических фигур, автоматизации синтеза функциональных схем и моделировании автоматического распознаванию букв и цифр. Данное устройство имело объем 512 слов, его вычислительные функции увеличились в 300 раз по сравнению с МЭСМ.
Особенности вычислительной машины «Киев»:
- Компьютер обладал асинхронным принципом передачи между функциональными блоками.
- Возможен был ввод в десятичной системе счисления и вывод чисел.
- Несколько блоков памяти.
- Пассивное запоминающее устройство с набором констант и подпрограмм элементарных функций.
Советские ЭВМ, разработанные в 50-х годах
В 1955 году ученый-изобретатель Б.И. Рамеев в Пензе создал новый агрегат «Урал-1». Проект был менее затратным, однако довольно габаритным. Мощность потребления – 10 кВт. Выпуск продолжали до 1961 года. Эти компьютеры устанавливали в конструкторских бюро и на «Байконуре».
«Днепр»
Следующим этапом в развитии компьютеростроения стало создание «Днепра». Работы велись всего три года. В 1961 году все промышленные предприятия были оснащены ЭВМ.
Данную модель оценили крайне высоко. Именно она отслеживала большинство экспериментальных космических полетов в 1972 году. Также данная модель стала экспортироваться за границу.
«Днепр» имел следующие характеристики:
- Двухадресная система команд с двоичной системой вычисления.
- Размер – 35-40 квадратных метров.
- 26 двоичных разрядов.
- 20 тысяч операций сложения или вычитания за секунду, 4 тысячи операций умножения или деления за одну секунду.
- Мощность потребления – 4 кВт.
«Луч» и «МИР»
1963 год стал еще одним этапом усовершенствования отечественного компьютеростроения. В Северодонецке создается агрегат «Луч». Его основная функция - проведение инженерных расчетов любой сложности. Однако в серийное производство вышли «Луч-2» и «Луч-3». Они отличались следующими характеристиками:
- Система счисления – двоично-десятичная.
- Объем ОЗУ составил 140 слов.
- Металлизированные перфокарты или штекерный ввод.
- Количество моментальных запоминающихся команд – 100.
- Система команд с 32 операциями.
- Мощность – 1000 элементарных задач за минуту.
Следом за «Лучом» создается модель «МИР». В 1967 году она приняла участие в Лондонской выставке, где известная на то время компания IBM приобрела несколько отечественных компьютеров этой серии.
- Двоично-десятичная система счисления.
- Плавающие и фиксированные запятые.
- Разрядность и длина расчетов (объем памяти – 4096 символов).
- Мощность – 1 000-2 000 операций в секунду.
В отличие от других вычислительных машин, с компьютером «МИР» в комплекте уже шла клавиатура.
«Эльбрус»
Еще один гениальный человек в компьютеростроении – В.С. Бурцев. Именно под его руководством была создана первая система ПРО (противоракетная оборона) и «Эльбрус». В 1980 году агрегат показал небывалые результаты, он мог производить уже 15 миллионов операций за одну секунду.
Всего было выпущено три серии этой модели. «Эльбрус-3» был доведен до 1 миллиарда операций в секунду, его разработка завершилась в 1991 году. Система оказалась довольно габаритной, к окончанию производства прототипа появились более экономичные варианты создания отечественных компьютеров.
Заключение
На данный момент характеристики современных компьютеров на порядок выше, чем у первых советских или американских. Сейчас БЭСМ, МЭСМ, "Эльбрус" уже давно не используются. Однако именно они дали толчок для развития в сфере электронно-вычислительных машин.
До начала 1980 годов понятия «персональный компьютер» (ПК) в Советском Союзе не существовало. Тогда использовались коллективные электронно-вычислительные машины (ЭВМ) — это были большие ящики, занимавшие одну, а то и несколько комнат.
Разработкой ПК в 1981 году занялся Научно-исследовательский институт вычислительных комплексов. Это серьезное учреждение специализировалось на разработке мощных ЭВМ, в том числе для оборонного комплекса. Конструкторы пошли по неизведанному полю : они не имели ни нужного «железа», ни программного обеспечения.
За образец был взят американский школьный компьютер Apple II+. Но в силу ограниченности выбора элементной базы новое изделие сильно отличалось от прототипа. Основу программного обеспечения первого советского ПК составила система программирования BASIC, выполненная на базе Apple DOS 3.3.
Компьютер получил название «Агат». Машина имела восьмиразрядный процессор с тактовой частотой 1 мегагерц. Производительность составляла 500 тысяч операций в секунду. Устройство оснастили накопителем на гибких магнитных дисках и оперативной памятью в 64 килобайта. ПК имел в комплекте клавиатуру на 74 клавиши и монитор (сначала черно-белый, а потом и цветной).
Компьютер по цене авто
Пользователи «Агата» получали солидную программную начинку — дисковую операционную систему, текстовый и графический редакторы, систему управления базами данных, а также различные обучающие программы. Кроме собственных разработок к нему адаптировали программы и игры от Apple II.
Первый отечественный персональный компьютер создавался в первую очередь для народного образования. Его использование в других сферах натолкнулось на одну проблему. Специалисты, привыкшие к коллективным ЭВМ, не понимали, как правильно использовать ПК. Со временем дело сдвинулось с мертвой точки. Он нашел применение в Академии наук СССР, в отдельных вузах и ведомствах, столичных больницах.
Серийно ПК производился с 1984 по 1993 годы. За это время было создано несколько его модификаций под индексами «Агат» 4, 7, 8 и 9. Его характеристики совершенствовались с каждой новой версией, а последняя получила совместимость с Apple II.
Стоимость первых серийных «Агатов» составляла 3900 рублей. Оборудование учебного класса такими машинами обходилось в 50-60 тысяч рублей. В школах они использовались до 2001 года.
Во заключительной части нашего рейтинга: "Эльбрусы", первые советские "персоналки", первые российские компьютеры и суперкомпьютер "Ломоносов". Годы - с 1980 по 2009.
15. Эльбрус 1 и 2
1980 и 1985 годы. Советские многопроцессорные суперкомпьютеры с уникальной архитектурой.
Основным отличием системы Эльбрус является ориентация на языки высокого уровня 1980-х годов. Никакого ассемблера. Базовым языком для них стал Автокод Эльбрус Эль-76, разработанный В.М. Пентковским. Еще одним отличием архитектуры Эльбрус от большинства существующих систем стало использование тегов. Каждое слово памяти здесь имеет кроме информационной части, содержащей элемент данных, ещё и управляющую часть — тег элемента, на основании которого аппаратура процессора динамически выполняет выбор нужного варианта операции и контроль типов операндов.
Этим компьютеры с успехом применялись в управлении РЛС Дон-2H, в системе ПРО второго поколения, ЦУПе, Арзамасе-16 и Челябинске-70, а также в ПРО Москвы А-135.
16. ЕС-1840
1985 год. Первый в СССР персональный компьютер.
Как видно из названия, этот компьютер относился к ряду ЕС-ЭВМ, то есть в его основе лежала американская разработка. Действительно, при проектировании ЕС-1840 советские инженеры взяли за основу IBM PC. Получился 16-разрядный IBM PC-совместимый компьютер построенный на процессоре К1810ВМ86 (аналог Intel 8086) с тактовой частотой 4,77MHz.
Все это было очень знакомо пользователям IBM PC, однако назвать ЕС-1840 клоном нельзя. Да, у него была полная программная совместимость с американским аналогом. А вот конструкция была оригинальной. В отличие от архитектуры IBM PC, где на материнской плате размещался процессор и разъемы дополнительных плат, в ЕС-1840 использовалась традиционная архитектура БЭВМ. В корпусе размещались одинаковые по размерам платы.
17. Электроника МС-1504
1991 год. Первый ноутбук советского производства.
С периферией у МС 1504 тоже все было в порядке: параллельный порт (не LPT, а ИРПР-М), стандартный COM-порт RS-232, стандартный разъем VGA и AV-разъем, позволяющего подключить ноутбук к NTSC-совместимому телевизору.
У советского лэптопа был на удивление контрастный дисплей и русифицированный BIOS. Поставлялся он в комплекте с MS-DOS 3.2.
Еще удивительнее то, что это не единственный ноутбук, произведенный в СССР. Существовала еще «Электроника 901» с 10Mb жестким диском, а также модификация с процессором i80286 и плазменным (!) дисплеем. Правда, все это было такой редкостью, что отыскать, а уж тем более купить подобный компьютер было почти нереально.
18. Эльбрус-3
1994 год. Суперкомпьютер с принципиально новыми архитектурными решениями.
Еще в 1986 году группа сотрудников ИТМиВТ под руководством Б. А. Бабаяна начала разрабатывать принципиально новый компьютер.
Впервые в мире были реализованы явный параллелизм на уровне операций и широкое командное слово — принципы, которые составляют основы современной технологии EPIC (explicitly parallel instruction computing).
В результате, построенный на устаревшей элементной базе «Эльбрус-3» благодаря совершенству своей архитектуры мог обеспечить вдвое большую скорость обработки данных, чем, например, очень мощный Cray Y-MP.
19. Эльбрус-3М
2008 год. Российский вычислительный комплекс с собственной архитектурой Эльбрус 2k.
В тесте SPEC «Эльбрус» с тактовой частотой 300 MHz в режиме совместимости с платформой x86 обогнал Pentium III 500 MHz.
Может показаться, что это не ахти какое достижение, однако в тех задачах, для которых предназначен Эльбрус-3М, он на редкость хорош. Эти вычислительные комплексы предназначаются в основном для военных и различных служб. На их основе строятся серверы, защищенные ноутбуки, рабочие станции и многое другое. Оригинальная архитектура E2K позволяет выполнять до 23 операций за такт и обеспечивает низкое энергопотребление: 0,4 Вт/Гфлопс.
Одними Эльбрус-3М дело не ограничивается. Так в декабре 2012 г. ЗАО «МЦСТ» получило пилотную партию моноблоков «КМ-4», оснащённых материнской платой «Монокуб», построенной на базе нового процессора Эльбрус-2С+ и южного моста КПИ.
2009 год. Первый гибридный суперкомпьютер в РФ и Восточной Европе, занявший верхние строчки в рейтинге ТОП-500 мощнейших суперкомпьютеров в мире.
Хорошая машина. А в планах есть еще более мощный МВС-10П, пиковая производительность которого должна составить 10 Пфлопс.
Читайте также: