Перейти к основному содержимому

Поколения вычислительной техники

ОБЯЗАТЕЛЬНОДЛЯ НОВИЧКОВ
Всем

В учебниках и на экзаменах часто делят историю ЭВМ на поколения — по типу ключевого электронного элемента и способу программирования. Схема условная (границы лет размыты), но помогает понять, почему современный смартфон мощнее суперкомпьютера 1960‑х и как появилась архитектура фон Неймана.

Общий контекст IT — в Истории информационных технологий; эволюция программ от переключателей до языков — в отдельной главе.

Сводная таблица поколений​

ПоколениеГоды (ориентир)Элементная базаПрограммированиеХарактерный масштаб
01642–1945Шестерни, релеФиксированный алгоритм или перфокартыМеханические калькуляторы, релейные прототипы
11945–1955Электронные лампыПереключатели, кабели, перфокартыENIAC, EDSAC, первые «комнатные» машины
21955–1965ТранзисторыЯзыки высокого уровня (Fortran, COBOL)Мэйнфреймы для банков и науки
31965–1980Интегральные схемы (ИС)ОС, timesharing, UnixМини-ЭВМ, начало ПК
41980–?СБИС / VLSI, микропроцессорПерсональные ОС, GUIIBM PC, Macintosh, домашний компьютер
51980–?Те же VLSI, но массовое встраивание«Невидимые» прошивкиСмартфоны, MCU в технике, IoT

Пятое поколение не заменяет четвёртое — это параллельная ветка: мощные ПК и серверы сосуществуют с миллиардами дешёвых микроконтроллеров.

Нулевое поколение — механика (1642–1945)​

Блез Паскаль (1642) — механический сумматор на шестернях. Готфрид Лейбниц добавил умножение и деление. Чарльз Бэббидж спроектировал разностную и аналитическую машины: память, арифметический блок, ввод с перфокарт — задолго до электроники. Ада Лавлейс описала алгоритмы для аналитической машины; её имя носит язык Ada.

В XX веке появились релейные прототипы (Zuse, Mark I Гарварда). Конрад Цусе, Джон Атанасов (двоичная арифметика, идея обновляемой памяти — предшественник DRAM) и George Stibitz заложили инженерные приёмы, которые перешли в ламповые машины.

Связь с сегодня
Аналитическая машина Бэббиджа по структуре близка к фон-неймановской модели: память + процессор + ввод-вывод + программа на носителе.

Первое поколение — лампы (1945–1955)​

Стимул — война: расшифровка Enigma, баллистические таблицы.

МашинаГодЗаметка
Colossus1943Первый электронный цифровой компьютер (Великобритания, долго засекречен)
ENIAC1946~18 000 ламп, десятичная арифметика, программирование переключателями
EDSAC1949Первая практическая машина с программой в памяти (Кембридж)

Джон фон Нейман и коллеги описали хранимую программу и двоичную арифметику — основа архитектуры фон Неймана. Проект IAS повлиял на десятки последующих машин.

Ламповые ЭВМ были огромны, жадны до энергии и ненадёжны (лампа перегорала — ошибка в расчёте). Зато они доказали: вычисления можно автоматизировать электроникой.

Второе поколение — транзисторы (1955–1965)​

Транзистор (1947, Bell Labs) заменил лампу: меньше размер, меньше нагрев, выше надёжность. Появились Fortran (1957) и COBOL — программирование перестало быть только «монтажом проводов».

Характерные системы — мэйнфреймы IBM System/360 (совместимое семейство), машины для бизнеса и науки. Мини-ЭВМ (PDP-8 и др.) сделали вычисления доступнее университетам.

Третье поколение — интегральные схемы (1965–1980)​

На одной подложке размещают тысячи транзисторов — падает цена и растёт плотность. Intel 4004 (1971) — первый коммерческий микропроцессор на одном кристалле.

  • Операционные системы становятся стандартом (Multics → Unix).
  • Timesharing — несколько пользователей на одной машине через терминалы.
  • Начинается эра локальных сетей и прототипов персональной работы.

Четвёртое поколение — VLSI и персональный компьютер (1980–?)​

Сверхбольшие интегральные схемы (VLSI) — целый CPU на чипе. Ключевые вехи:

ГодСобытие
1981IBM PC — стандарт «настольного» компьютера
1981Osborne-1 — первый портативный ПК
1983Apple Lisa — GUI для массового рынка
1985Intel 80386 — 32‑битная линейка x86
1985MIPS — первая коммерческая RISC‑машина
1990IBM RS/6000 — суперскалярный процессор
2001IBM POWER4 — первый двухъядерный чип

Домашний пользователь получает ПК; программное обеспечение превращается в товар (пакеты, лицензии, позже — подписки).

Пятое поколение — «невидимые» и мобильные компьютеры​

Термин описывает не новый тип транзистора, а распространение вычислений:

  • Микроконтроллеры (AVR, STM32, ESP32) в технике, автомобилях, картах доступа.
  • Смартфоны — компьютер с сенсорным экраном в кармане (IBM Simon, 1992; iPhone, 2007).
  • Одноразовые и встроенные чипы — поздравительные открытки, RFID, умные датчики.

По числу установленных экземпляров микроконтроллер ATmega168 (Arduino) опережает любой настольный CPU — их выпускают миллиардами штук в год.

Подробнее про встраивание — Встраиваемые системы; про уровни абстракции от MCU до сервера — Многоуровневая организация.

Что запомнить для экзамена и собеседования​

  1. Поколение ≈ технология переключателя (шестерня → лампа → транзистор → ИС → VLSI).
  2. Перелом 1945–1949 — от «программа = провода» к хранимой программе в памяти.
  3. 1971+ — микропроцессор сдвигает вычисления с мэйнфрейма на стол и в карман.
  4. Сегодня несколько «поколений» живут параллельно: суперкомпьютер в ЦОД и MCU в чайнике — оба «четвёрто–пятого» поколения по элементной базе.

Куда читать дальше​

Связанные темы

См. также

Другие статьи этого же раздела в боковом меню (как на странице "О разделе").

Освоение главы0%