История развития вычислений до появления ЭВМ

     Каково  же быстродействие современной микроЭВМ? Оно в 10 раз превышает быстродействие ЭВМ третьего поколения на интегральных схемах, в 1000 раз - быстродействие ЭВМ  второго поколения на транзисторах и в 100000 раз - быстродействие ЭВМ  первого поколения на электронных  лампах.

     Далее, почти 40 лет назад компьютеры типа Юнивак стоили около 2,5 млн. долларов. Сегодня же ЭВМ со значительно большим быстродействием, более широкими возможностями, более высокой надежностью, существенно меньшими габаритами и более простая в эксплуатации стоит примерно 2000 долларов. Каждые 2 года стоимость ЭВМ снижается примерно в 2 раза.

     Очень большую роль в развитии компьютеров  сыграли две ныне гигантские фирмы: Microsoft® и Intel®. Первая из них очень сильно повлияла на развитие программного обеспечения для компьютеров, вторая же стала известна благодаря выпускаемым ей лучшим микропроцессорам.

16. Пятое поколение

     В 1989 году появляется новая разработка компании Intel — микропроцессор Intel-80486 (Intel-80486DX). Этот процессор ознаменовал начала пятого поколения. Этот процессор был полностью совместим с PC семейства Intel-80x86, кроме того, содержал в себе математический сопроцессор и 8 Кбайт кэш-памяти. Этот процессор был более совершенен по сравнению с микропроцессором Intel-80386, его тактовая частота состояла 33 МГц.

     В 1991 году Intel представила процессор Intel-80486SX, у которого отсутствовал математический сопроцессор.

     А в 1992 году — процессор Intel-80486DX2, работавший с удвоенной тактовой частотой — 66 МГц. Впоследствии вышли процессоры с тактовой частотой в 100 МГц.

     Создание  компьютеров на основе процессоров  семейства Intel-80486 позволило многочисленное программное обеспечение.

     Второе  место после PC фирмы IBM занимает фирма  Apple Computer с PC Macintosh. Компьютеры выпускались на основе процессоров фирмы Motorola. Эти компьютеры очень удобны при использовании дома, в офисе и для обучения в школе. Последние модели — LC 475, LC 575 и LC 630 — основанные на процессорах Motorola 68LC040, оснащаются дисководом CD-ROM.

     Самые производительные компьютеры Macintosh серии Quadra, оснащались процессором 68040 с тактовой частотой до 33 МГц, сопроцессором, имели возможность расширения ОЗУ до 256 Мбайт. Quadra в основном использовались в полиграфическом и рекламном деле, а также в создании мультимедиа-приложений и других задачах, требующих больших вычислительных мощностей и обработки значительных объемов данных; они также подходят для создания программного обеспечения. С 1993 года выпускаются компьютеры подсемейства AV, которые имели стандартный видеовходы и видеовыходы, что давало возможность выводить информацию, как на экран стандартного дисплея, так и на экран обычного телевизора.

     В 1993 году компания Intel начала промышленный выпуск нового процессора — Intel Pentium (Intel не стал присваивать ему номер 80586). Первые модели работали на тактовой частоте 60 и 66 МГц и объединяли в себе до 3,3 млн. транзисторов. Pentium — это первый 64-разрядный суперскалярный процессор с RISC-ядром, изготовленный по 0,8-микронной технологии BiCMOS. Его основу составляет два пятиступенчатых конвейера, позволяющих выполнять две команды за один такт. Один конвейер выполнял любые операции, как с целочисленными, так и с числами с плавающей точкой, второй выполняет часть целочисленных команд.

       Все арифметические действия — сложение, вычитание, умножение и деление — реализованы аппаратно. Сочетание этих решений резко повысило производительность процессора, ускорить вычисления за счёт уменьшения обращений к ОЗУ. Обеспечивают два внутренних буфера кэш-памяти — по 8 Кбайт для команд и данных, что позволило работать контейнерам команд не только по чтение, но и по запись. Следующая новинка — система предсказываний ветвлений, благодаря которой при переходе в области памяти запоминается адрес перехода и при повторном обращении переход по этому адресу происходит быстрее.

     Впоследствии  появились модели с частотой 90 и 100 МГц. Однако вскоре обнаружилась ошибки в устройстве деления, и компании Intel пришлось опубликовать подробное описание этого дефекта. После этого скандала практически все процессоры Pentium стали тестировать, и в прайс-листах появилась надпись BUG FREE!, что буквально можно перевести как «свободно от ошибок».

17. Шестое и последующие поколения ЭВМ

     Электронные и оптоэлектронные компьютеры с  массовым параллелизмом, нейронной  структурой, с распределенной сетью  большого числа (десятки тысяч) микропроцессоров, моделирующих архитектуру нейронных  биологических систем.  
Оптоэлектронные компьютеры

     В оптоэлектронных  компьютерах носителем информации является световой поток. Электрические  сигналы преобразуются в оптические и обратно.

     Оптическое  излучение в качестве носителя информации имеет ряд потенциальных преимуществ  по сравнению с электрическими сигналами:

- световые потоки, в отличие от электрических,  могут пересекаться друг с  другом; 
- световые потоки могут быть локализованы в поперечном направлении до нанометровых размеров и передаваться по свободному пространству; 
- скорость распространения светового сигнала выше скорости электрического; 
- взаимодействие световых потоков с нелинейными средами распределено по всей среде, что дает новые степени свободы в организации связи и создании параллельных архитектур.  
Оптические компьютеры

     В настоящее  время ведутся разработки по созданию компьютеров полностью состоящих  из оптических устройств обработки  информации. Сегодня это направление  является наиболее интересным.

     Оптический  компьютер имеет невиданную производительность и совершенно иную, чем электронный  компьютер, архитектуру. Самые скромные оценки показывают, что за 1 такт длительностью  менее 1 наносекунды (это соответствует  тактовой частоте более 1000 МГц) в  оптическом компьютере возможна обработка  массива данных порядка 1 мегабайта  и более.

     К настоящему времени уже созданы и оптимизированы отдельные составляющие оптических компьютеров, однако до полной сборки еще далеко.

     Оптический  компьютер размером с ноутбук  может дать пользователю возможность  разместить в нем едва ли не всю  информацию о мире, при этом компьютер  сможет решать задачи любой сложности.  
Биокомпьютеры

     Биологические компьютеры - это обычные ПК, только основанные на ДНК-вычислениях . Реально  показательных работ в этой области  так мало, что говорить о существенных результатах не приходится.  
Молекулярные компьютеры

     В процессе фотосинтеза молекула принимает  различные состояния, так что  ученым остается лишь присвоить определенные логические значения каждому состоянию, то есть "0" или "1". Используя  определенные молекулы, ученые определили, что их фотоцикл состоит всего  из двух состояний, "переключать" которые можно изменяя кислотно-щелочной баланс среды. Последнее очень легко  сделать с помощью электрического сигнала. Современные технологии уже  позволяют создавать целые цепочки  молекул, организованные подобным образом. Таким образом, очень даже возможно, что и молекулярные компьютеры ждут нас "не за горами".