Эволюция ПК: от момента создания до массового производства. Обновлено 09.10.2014

Представить современную жизнь без компьютера сегодня просто невозможно. Всего каких-то 10-12 лет назад «чудо» современной электроники могли себе позволить далеко не все. Мы собирается проследить эволюционное развитие персональных компьютеров, а также обозначить ключевые этапы перехода ПК из разряда «кому средства позволяют» в категорию «общедоступно». В историческом развитии компьютерной техники отмечают всего восемь имен людей, внесших наибольший вклад в основные эволюционные этапы производства ПК.  За несколько десятков лет электроника не только обогнала, но и во многом вытеснила механику. Не просто эволюционные, а революционные шаги были предприняты для того, чтобы за менее, чем столетие общество так «пристрастилось» к компьютерам. 

Вместо предисловия

Пожалуй, представить современную жизнь без компьютера сегодня просто невозможно. А всего десяток лет  назад «чудо» современной электроники могли себе позволить далеко не все. Помню, как приходилось сидеть в библиотеке над книгами, переписывая нужное в конспект. А эти жуткие рефераты от руки, мозоль на среднем пальце правой кисти…

Мое первое знакомство с персональным компьютером (ПК) было где-то в конце 90-х годов ХХ столетия. Тогда стало популярным открывать компьютерные кружки в домах творчества детей и молодежи. Изучали Basic, пытались приспособиться к Norton Commander (NC), составляли алгоритмы программ. Тогда казалось, что нужно быть гением кибернетики, чтобы постичь азы работы на компьютере. В школе на уроке информатики мы рисовали раскладку клавиатуры в тетрадях и пытались «набирать» слова слепым методом. А еще эти непонятные гибкие магнитные диски «флопики», содержащие в себе такой незначительный, по сегодняшним меркам, объем.  

В школе стать нормальным пользователем ПК так и не получилось, зато в гуманитарном(!) вузе были постигнуты и Microsoft Office, и Quark Express, и Adobe Photoshop, и Sony Vegas… и еще несколько прикладных программ. И все благодаря свободному доступу к нормальному персональному компьютеру.

Думаю, со мной согласятся все, кто родился в 70-80-х. А кто постарше, вообще с ужасом вспоминают о том, как приходилось переучиваться, постигать новые знания, осваивать новые технологии. Современные дети скоро будут при рождении владеть навыками работы на компьютере. Ведь пятилетний малыш гораздо быстрее приспосабливается к компьютерной игре, чем, скажем, его родитель.

В этой статье хочется проследить эволюционное развитие персональных компьютеров, а также обозначить ключевые этапы перехода ПК из разряда «кому средства позволяют» в категорию «общедоступно».

Первые американские и европейские ЭВМ – «мастодонты» эволюционного развития

Наверное, на заре НТР (научно-техническая революция), когда весь мир восхищался гением Белла, Эдисона, Теслы, Фарадея, сложно было себе представить, что переход мирового сообщества от индустриального к постиндустриальному, а так и к информационному будет таким стремительным. Никто не думал, что электроника за несколько десятков лет не только обгонит, но и во многом вытеснит механику. Не просто эволюционные, а революционные шаги были предприняты для того, чтобы за менее, чем столетие общество впало в прямую зависимость от компьютеров. 

Стоит сказать, что разработка компьютеров была вызвана поиском возможных вариантов ускорить, усовершенствовать, повысить, развить вычислительные возможности человека. Когда потребовалось научиться производить операции не просто с десятками и тысячами, а миллиардами и триллионами, тогда-то и понадобились более усовершенствованные устройства. Но каким бы совершенным не было это устройство, без уникальных способностей головного мозга человека не возможно было бы создать ни одного аппарата. 

Первые шаги компьютерная техника осуществила в период 30-40-х годов ХХ века. Например, все компьютерщики хорошо знают, что первый свой продукт под названием «Марк 1» компания IBM выпустила в 1943 году. International Business Machines Corporation (IBM) была создана в 1896 году. Но первое вычислительное устройство изобретателя Германа Холлерита (основателя компании) введено в эксплуатацию на несколько лет раньше. За первые тридцать с небольшим лет (до 1924 года, когда компания стала зваться IBM) особых революционных открытий замечено не было. Далее были проекты военно-оборонного производства, и только в начале 40-х появляется первое научно-инженерное «чудо» – автоматический вычислитель, управляемый последовательностями (Automatic Sequence Controlled Calculator), в истории известный как «Марк 1».

Вот что из себя представлял первый американский программируемый компьютер: «Машина была собрана под стеклянно-стальным корпусом. Вся система содержала около 765 тысяч деталей (электромеханических реле, переключателей и т.п.). первый компьютер был действительно гигантским: в длину достигал почти 17 м (общая площадь – в несколько десятков квадратных метров), в высоту — более 2,5 м и весил около 4,5 тонн. Для подсоединения всех комплектующих понадобилось почти 800 км соединительных проводов. Основные вычислительные модули синхронизировались механически при помощи 15-метрового вала, приводимого в движение электрическим двигателем, мощностью в 4 кВт (5 л.с.). Компьютер оперировал 72 числами, состоящими из 23 десятичных разрядов, производя по 3 операции сложения или вычитания в секунду. На умножение «Марк 1» тратил 6 секунд, на деление — 15,3 секунды. Более сложные задачи требовали большего времени, например, чтобы вычислить логарифмы и выполнить тригонометрические функции уходило больше минуты».

За «Марк 1» следуют модели 2, 3 и 4, но все они имеют огромные габариты и выполняют похожие функции. На производство первого программируемого компьютера компания потратила полмиллиона долларов. Компьютер считывал и выполнял инструкции с перфорированной бумажной ленты, не умел выполнять условные переходы, из-за чего каждая программа представляла собой довольно длинный ленточный рулон. Циклы организовывались за счёт замыкания начала и конца считываемой ленты. Принцип разделения данных и инструкций получил известность, как гарвардская архитектура. Но превосходство «Марк 1» состояло в том, что он мог работать полностью автономно, без вмешательства человека.

Электронно-вычислительное устройство, созданное совместными усилиями инженеров IBM и ученых Гарварда «поселилось» в стенах университета. На публичной презентации компьютера не было упомянуто о вкладе компании в разработку, поэтому IBM прекращает сотрудничество с университетом и разрабатывает собственный продукт (компьютер «SSEC»).  

Примерно в этот же период в Германии ведутся разработки аналогичного вычислительного устройства – Z3 (автор идеи Конрад Цузе). Это первое полнофункциональное свободно управляемое и программируемое в двоичной кодовой последовательности с плавающей точкой рабочее вычислительное оборудование, которое вправе называться прародителем современного компьютера. Официально датой создания Z3 считается май 1941 года, но эта машина не была первой в серии разработок немецкого инженера (ей предшествовали Z1 и Z2). Третья модель была усовершенствована настолько, что смогла претендовать на первенство. 

Принцип работы машины, основанный на двоичной системе счислений (Вильгельм Лейбниц, 1679 г.), не был новым и уже исследовался и применялся учеными по всему миру. Но Конраду Цузе принадлежит первенство в объединении всех составляющих в единую программируемую вычислительную систему.

В этот период Европа ввязана в мировую войну, поэтому масштабные разработки компьютеризированной вычислительной техники были приостановлены.

Немецкий компьютер, в отличие от американского, имел меньшие габариты (общая масса 1 тонна), но принцип работы был практически идентичный. Z3 высчитывав квадратный корень, складывал, отнимал, делил и умножал со скоростью вычислений 0,8-3 секунды для простых действий. При сборке было использовано около 3000 элементов (в основном – телефонные реле), компьютер потреблял 4 кВт энергии. А общая стоимость устройства приблизилась к отметке в 50 тыс. рейхсмарок. Для хранения программ также использовались перфокарты, Z3 мог запоминать 64 слова с длиной в 22 бита. Ввод-вывод позволял использовать десятичные числа с плавающей запятой.

В 1967 году на международной выставке в Монреале немецкий компьютер был представлен публике (реконструирован в 1960-м). Сегодня он составляет часть экспозиции Мюнхенского музея.

Практически все европейские компьютеризированные вычислительные системы, которые были созданы в период конца 30-х начала-середины 40-х годов, имели военно-оборонное назначение: вычисления для проектирования в области самолетостроения, ракетостроения, шифровального оборудования и т.п.

Например, Великобритания в 1943 году реализует секретный проект. Так появляется первый британский компьютер Colossus («Колосс»), предназначенный для расшифровки перехваченных немецких радиосообщений, зашифрованных с помощью системы Lorenz SZ. С помощью Колосса декодировать перехваченные радиограммы удавалось за считанные часы (ранее на это уходило несколько суток).

Особенностью британского вычислительного устройства стало то, что благодаря использованию большего количества электронных ламп (в Колоссе их было 1500), удалось сократить количество одномоментно применяемых перфолент до одной. К тому же, увеличилась не только скорость считывания и расшифровки данных (до 5 тысяч символов в секунду), но и стабилизировалась точность их передачи.

Через год устройство усовершенствовали и появился Colossus Mark II, состоящий уже из 2500 электронных ламп, и работающий в 5 раз быстрее своего предшественника. Отличительной особенностью этого компьютера была возможность программирования. Фактически, Сolossus Mark II является первой машиной подобного класса, прообразом современных программируемых устройств.

После Второй Мировой войны надобность в данных устройствах отпала, от того Колоссы были выведены из эксплуатации. Проектная  документация была частично уничтожена, как и некоторые экземпляры машин, часть же сокрыта под «семью печатями». Только на изломе столетий, когда истек срок секретности, данные об устройствах получили огласку.

Менее «воинственное», на первый взгляд, назначение получил компьютер, разработанный в Штатах. Электронный числовой интегратор и вычислитель ЭНИАК (Electronic Numerical Integrator and Computer – ENIAC) стал первым электронным цифровым компьютером общего назначения. Он свободно программировался для решения широкого спектра задач (основополагающая компьютерная архитектура электронно-вычислительной техники принадлежит Джону фон Нейману).

Но основное применение ЭНИАК получил как «решебник» по математическому моделированию термоядерного взрыва супер-бомбы по гипотезе Улама-Теллера. Перед компьютером поставили задачу решить сложнейшее дифференциальное уравнение, для ввода исходных данных к которому понадобилось около миллиона перфокарт. Вводную задачу разбили на несколько частей, чтобы данные могли поместиться в память компьютера. Промежуточные результаты выводились на перфокарты и после перекоммутации снова заводились в машину. В апреле 1946 года, после обсуждения результатов и расчетов, группа исследователей заключила, что полученные данные подтверждают теорию о возможности создания водородной бомбы.

В отличие от немецкого компьютера, где основу составляли реле, в ЭНИАК большую часть элементов представляли вакуумные лампы. Это был настоящий монстр, стоимостью почти в 500 тысяч долларов, занимающий целую комнату. Устройство весило 27 тонн, общее число комплектующих: около 17,5 тысяч ламп различных типов, 7,2 тысячи кремниевых диодов, 1,5 тысячи реле, 70 тысяч резисторов и 10 тысяч конденсаторов. Машине требовалось энергоснабжение в 174 кВт. Вычислительная мощность – 357 операций умножения или 5 тысяч операций сложения в секунду. Основы вычисления – десятичная система исчисления. Компьютер легко работал с числами длиной в 20 разрядов.

Несмотря на свои вычислительные превосходства, ЭНИАК имел кучу недостатков. Например, если сгорала хотя бы одна лампа, из строя выходил полностью весь компьютер. Длительным также был и сам процесс программирования компьютера: на решение задачи уходило несколько минут, когда как ввод данных мог занимать несколько дней.

ЭНИАК так и не получил широкое распространение, устройство было произведено в единичном экземпляре и в дальнейшем нигде не применялось. Но некоторые принципы, которые были основаны при конструированы ЭНИАК, впоследствии нашли свое отображение в более усовершенствованных моделях электронно-вычислительной техники.

«Сделано в СССР»

В 1951 году на территории Украинской ССР создается малая электронная счетная машина – МЭСМ. В ней было 6 тысяч электронных ламп, она еле уместилась в левом крыле здания общежития бывшего монастырского поселка Феофания (в 10 км от Киева). МЭСМ создана в лаборатории вычислительной техники Института электротехники АН УССР под руководством академика С.А. Лебедева.

 

Мысли о создании вычислительной машины сверхспособностей у Лебедева появились еще в 30-х годах, когда молодой ученый занимался исследованиями по устойчивости энергосистем. Но войны, разразившиеся в 40-х, заставили на время забросить все начинания.

В 1948 году Лебедев вместе с группой инженеров переезжает в Феофанию (одно из отделений ИЭ АН УССР) и начинает трехлетнюю работу над реализацией секретного проекта по созданию первой отечественной ЭВМ.

«Машина занимала комнату площадью в 60 квадратных метров. Работала МЭСМ с небывалой по тем временам скоростью – 3 тысячи операций в минуту (современные компьютеры производят миллионы операций в секунду) и могла производить операции по вычитанию, сложению, умножению, делению, сдвигам, сравнению с учетом знака, сравнению по абсолютной величине, передачи управления, передачи чисел с магнитного барабана, сложению команд. Общая мощность электронных ламп – 25 кВт».

После ряда испытаний, С.А. Лебедев доказал, что его машина «умнее человека». Далее следовала череда публичных демонстраций и заключение экспертной комиссии о введении МЭСМ в эксплуатацию (декабрь 1951 года).

МЭСМ была практически единственной в стране ЭВМ, на которой решались разнообразные научно-технические задачи из области термоядерных процессов, космических полетов и ракетной техники, дальних линий электропередач, механики, статистического контроля качества. Одной из важнейших задач, решенных на МЭСМ, были расчеты устойчивости параллельной работы агрегатов Куйбышевской гидроэлектростанции, определяемые системой нелинейных дифференциальных уравнений второго порядка. Нужно было определить условия, при которых максимально возможная мощность может передаваться в Москву без нарушения устойчивости системы. В связи с быстрым развитием реактивной и ракетной техники, перед машиной ставились задачи по расчетам внешней баллистики различной сложности, начиная от относительно простых многовариантных расчетов траекторий, проходящих в пределах земной атмосферы при незначительном перепаде высот  до весьма сложных, связанных с полетом объектов за пределами земной атмосферы.

МЭСМ использовали во многих научно-исследовательских работах аж до 1957 года, после чего машину демонтировали и разобрали на части. Оборудование было доставлено в Киевский политехнический институт для проведения лабораторных работ.

Первые компьютеры с возможность хранения данных

Как уже упоминалось ранее, некоторые из первых электронно-вычислительных систем стали прототипами для создания более усовершенствованных компьютеризированных устройств. Главная задача разработчиков новых компьютеров была связана с наделением машин возможностью хранить обрабатываемые и полученный данные в электронной памяти.

Ода из таких машин называется «Манчестерское дитя» (The Manchester Baby). В 1948 году в Университете Манчестера (Великобритания) было разработано, а через год введено в эксплуатацию, электронно-вычислительное компьютерное устройство, способное сохранять данные во внутренней оперативной памяти. Манчестерский «Марк 1» стал усовершенствованной версией компьютера Неймана.

 

Устройство могло не только считывать информацию с перфолент, но и имело возможность ввода-вывода данных с магнитного барабана прямо во время работы программы. «Запоминающая» система представляла собой цепь электронно-лучевых трубок Уильямса (патентная разработка 1946 года).

«Манчестерское дитя» имело совсем «не детские» габариты: 17 м в длину. Систему представляли 75 тысяч электронных ламп, 3 тысячи механических реле, 4 трубки Уильямса (память компьютера 96 40-битных слов), магнитный барабан (1024—4096 40-битных слов), процессор на 30 инструкций и система аккумуляторных батарей. На самые простые математические действия машине требовалось от 3 до 12 секунд.

В 1951 году «Дитя» было утилизировано, а на его место «взошел» полноценный коммерческий компьютер Ferranti Mark 1.

Приблизительно в этот же период в Кембридже (Великобритания) группа инженеров под руководством Мориса Уилкса создает компьютер с хранимой в памяти программой – EDSAC (Electronic Delay Storage Automatic Computer). Это устройство становится первым широко применяемым электронно-вычислительным устройством с возможностями внутренней памяти.

 

В компьютере использовались почти 3 тысячи электронных ламп. Основная память компьютера – 1024 ячеек памяти: 32 ртутных ультразвуковых линий задержки (РУЛЗ), каждая из которых хранила 32 слова по 17 бит, включая бит знака. Была возможность включить дополнительные линии задержки, что позволяло работать со словами в 35 двоичных разрядов. Вычисления производились в двоичной системе со скоростью от 100 до 15 тысяч операций в секунду. Потребляемая мощность — 12 кВт, площадь занимаемой поверхности — 20 квадратных метров.

В 1953 году под руководством Уилкса и Ренвика началась работа над второй моделью ЭВМ – EDSAC-2. В качестве ОЗУ (оперативное запоминающее устройство) уже использовались элементы на ферритовых сердечниках, общей емкостью в 1024 слова. В новой машине появилось ПЗУ (постоянное запоминающее устройство) — сначала на диодной, а затем на ферритовой матрице. Но главным новшеством было использование микропрограммного управления: некоторые из команд можно было составлять из набора микроопераций; микропрограммы записывались в постоянной памяти. Этот компьютер использовался вплоть до 1965 года.

«Транзисторная» история

Начало эры компьютеров «для жизни» связывают с той же IBM. После смены руководства в 1956 году компания меняет и производственный вектор. В 1957 году IBM вводит в обиход язык FORTRAN («FORmula TRANslation»), применявшийся для научных вычислений. В 1959 году появились первые компьютеры IBM на транзисторах, достигшие такого уровня надёжности и быстродействия, что стали использоваться военными в системах раннего оповещения ПВО. В 1964 году было представлено целое семейство IBM System/360. Они стали: первым спроектированным семейством компьютеров, первыми универсальными компьютерами, первыми компьютерами с байтовой адресацией памяти (на этом перечисление первенства не заканчивается). Совместимые с System/360 компьютеры IBM System z выпускаются до сих пор, это абсолютный рекорд совместимости.

Эволюционное развитие компьютерной техники предусматривало: уменьшение габаритов, переход на более совершенные комплектующие, увеличение вычислительной мощности, увеличение объемов оперативной памяти и постоянного запоминающего устройства, возможность повсеместного применения в различных отраслях, а также возможность персонализации компьютера.

В 50-60-х годах ХХ столетия на замену ламповым пришли транзисторные компьютеры. В качестве основного элемента использованы полупроводниковые диоды и транзисторы, в качестве устройств памяти – магнитные сердечники и магнитные барабаны (далекие предки современных жестких дисков). Второе отличие этих ЭВМ: появилась возможность программирования на алгоритмических языках. Были разработаны первые языки высокого уровня (Фортран, Алгол, Кобол). Эти два важных усовершенствования позволили значительно упростить и ускорить написание программ для компьютеров. Программирование, оставаясь наукой, становится более прикладным. Все это привело к уменьшению габаритов и существенному снижению стоимости компьютеров, которые тогда впервые стали строиться на продажу. 

 Производственная мощность этих компьютеров – до 30 тысяч операций в секунду. Объем оперативной памяти – 32 Кб. Большие преимущества – уменьшение габаритов и снижение расхода потребляемой энергии. Программирование транзисторных компьютеров становится основой для появления так называемых «операционных систем». Работать с устройством становиться легче, что под силу не только ученым, но уже и менее «продвинутым» пользователям. Компьютерное оснащение появляется на производствах, в офисах (в основном, в бухгалтерии).

Среди транзисторных электронно-вычислительных устройств этого периода самые известные:

- начало 50-х годов. Самая мощная ЭВМ в Европе – советская М-20 со средним быстродействием 20 тысяч 3-адресных команд в секунду над 45-разрядными числами с плавающей запятой; ее оперативная память реализовалась на ферритовых сердечниках и имела объем 4096 слов.

- 1954-1957 года. Фирма NCR (США) производит первый компьютер на транзисторах –NCR-304;

-  1955 год. Транзисторный компьютер фирмы «Bell Telephone Laboratories» – TRADIS – содержит 800 отдельных транзисторных элементов;

- 1958 год. Корпорация NEC разрабатывает первый японский компьютер NEC-1101 и 1102;

- 1959 год. Советская ЭВМ Сетунь с троичной системой счисления;

- 1961 год. Digital Equipment Corporation создает первый миникомпьютер PDP-1; в СССР создается первая в стране серийная универсальная полупроводниковая ЭВМ «Днепр-1»; в университете Манчестера создана ЭВМ Atlas, где впервые реализована концепция виртуальной памяти.

Заметим, что это не единственные представители «транзисторной» истории в эволюции компьютеров. В этот период разработки велись в Массачусетском технологическом институте (США), во многих научно-технических лабораториях по всему Советскому Союзу, в ведущих европейских научно-исследовательских и технологических высших школах.

Микрочипы и серийное производство

Всего несколько лет понадобилось разработчикам, чтобы произвести компьютер с новыми комплектующими. Как транзисторы пришли на смену электронным лампам (а те заменили механические реле), так и микросхемы заняли свою эволюционную ячейку. Конец 60-х годов ХХ столетия приносит ЭВМ следующие метаморфозы: разработаны интегральные схемы, состоящие из цепочки транзисторов, объединенных под одним полупроводником; появляется полупроводниковая память, которая становиться основным элементом оперативной памяти компьютера; освоен метод одномоментного программирования нескольких задач (принцип диалогового режима); центральный процессор может параллельно работать и управлять различными периферийными устройствами; открывается возможность удаленного доступа к данным компьютера.

Как раз в этот период появляется «знаменитое» семейство компьютеров IBM. Производство электронно-вычислительной техники становится на конвейер, налаживается серийное производство компьютеризированного оборудования.

Конечно же, здесь стоит больше сказать об IBM System/360 (S/360). В 1964 году компания выпускает серию компьютеров разных размеров и функциональности. В зависимости от требований, на производстве можно одинаково использовать как малые машины с низкой производительностью, так и большие – с более высокими производственными показателями. Все машины работают на аналогичном программном обеспечении, поэтому, если приходится заменять маломощное устройство более подвинутым, то не требуется переписывать основную программу. Для обеспечения совместимости IBM впервые применяет технологию микрокода, который используется во всех моделях серии, кроме самых старших. Эта серия компьютеров становится первой производной, когда ведется четкое разграничение между архитектурой и реализацией компьютера.

S/360 обошлась компании в 5 миллиардов долларов США (это колоссальные затраты по меркам 1964 года). Но данная система все равно не становится самым дорогим производством, первенство остается за проектом НИОКР. Модель 360 сменяют 370, 390 и System z, но архитектура компьютера в них сохраняется. На основе S/360 другие компании выпускают собственные модельные серии, например, семейство 470 фирмы Amdahl, мейнфреймы Hitachi, UNIVAC 9200/9300/940, советские машины серии ЕС ЭВМ и др.

Благодаря широкому распространению IBM/360, изобретённые для неё 8-битные символы и 8-битный байт как минимально адресуемая ячейка памяти стали стандартом для всей компьютерной техники. Также IBM/360 была первой 32-разрядной компьютерной системой. Старшие модели семейства IBM/360 и последовавшее за ними семейство IBM/370 были одними из первых компьютеров с виртуальной памятью и первыми серийными компьютерами, поддерживающими реализацию виртуальных машин. В семействе IBM/360 впервые был использован микрокод для реализации отдельных команд процессора.

Но у некоторых микропроцессорных систем был один недостаток – низкое качество комплектующих. Особенно ярко это выражалось у советских электронно-вычислительных аппаратов. Они продолжали иметь значительные габариты и отставали в функциональности от западных разработок. Чтобы устранить это, отечественным конструкторам приходилось проектировать спецпроцессоры для выполнения частных задач (что исключало возможность мультипрограммирования).

В этот период также появляются первые миникомпьютеры (прототипы современных компьютеров). Самое главное, что произошло с ПК в конце 60-х – начале 70-х, это переход от большого количества элементов к использованию одной детальки, совмещающей все необходимые комплектующие. Микропроцессоры – сердце любого компьютера. Их появлением общество обязано компании Intel. Именно ей принадлежит первый микрочип, который стал поистине революционным и эволюционным скачком для компьютерной техники.

Наряду со стремительным усовершенствованием технического оснащения, электронно-вычислительные системы начинают объединять в локальные и глобальные компьютерные сети (прообраз Интернет). Усовершенствуется язык программирования, пишутся более продвинутые ОС.

Суперкомпьютеры и персональная портативная электроника

Семидесятые-восьмидесятые становятся основным периодом массового производства компьютеров общего потребления. Значительных инноваций в этот период не наблюдалось. Электронно-вычислительна техника делится на два лагеря: супермашины с неимоверными вычислительными возможностями и более персонализированные системы. Элементной базой этих систем становятся большие интегральные схемы (БИС), где в одном кристалле размещается больше тысячи элементов. Мощность таких компьютеров – десятки миллионов операций в секунду, увеличивается объем оперативной памяти до нескольких сотен мегабайт.

Компьютеризированные системы вычислений, применяемые на производстве, остаются комплексными, но массовое лидерство переходит к персональным компьютерам. Именно в этот период термин «электронно-вычислительная машина» заменяется на привычный нашему слуху термин «компьютер».

Эра персональных компьютеров начинается с Apple, IBM-PC (XT, AT, PS /2), «Искра», «Электроника», «ЕС-1840», «ЕС-1841» и других. Данные системы по функциональности уступают суперкомпьютерам, но ввиду потребительского назначения ПК прочно утверждается на рынке: устройство становиться общедоступным, появляется ряд новшеств, упрощающих работу с устройством (графический пользовательский интерфейс, новые периферийные устройства, глобальные сети). 

После выпуска микропроцессоров Intel 4004 и Intel 8008, технология была подхвачена другими компаниями: МП выпускались как на основе проекта Intel, так и собственных модификаций. 

Вот здесь-то и появляется на арене молодая фирма Apple Computer Company Стива Джобса и Стива Возняка со своим первым персональным продуктом – компьютером Apple-1. Разработкой амбициозных предпринимателей заинтересовались не многие. Заказ на партию компьютеров Apple-1 поступил только один: Пол Террелл, владелец компьютерного магазина Byte, заказывает поставку из 50 единиц товара. Но условия следующие: это должны быть не просто компьютерные платы, а абсолютно укомплектованные машины. Преодолевая трудности с финансированием производства, фирма Apple Computer, все-таки, успевает выполнить обязательства в срок, и Apple-1 появляется на прилавках магазина Террелла. Правда без «боекомплекта», а только в виде платы, но Террелл соглашается на поставку и выплачивает обещанные 500 долларов за единицу товара.

Заметим, что большинство ПК того времени поставлялись как отдельные комплектующие, сборкой которых занимались дистрибьюторы или конечные покупатели.

Итак, в 1976 году Apple-1 поступает в продажу по цене 666,66 долларов за штуку. Apple I был полностью собран на монтажной плате, содержащей около 30 микросхем, за что и считается многими первым полноценным ПК. Но для получения рабочего компьютера пользователи должны были добавить к нему корпус, источник питания, клавиатуру и монитор. Дополнительная плата, выпущенная позже по цене в 75 долларов, обеспечивала связь с кассетным магнитофоном для хранения данных.

Многие эксперты не считают компьютер Apple первым персональным электронным устройством, а называют таковым микрокомпьютер «Альтаир 8800», который был создан Эдом Роберсом и распространялся через каталоги в 1974-1975 годах. Но на самом деле данный аппарат не отвечал всем пользовательским требованиям.

Фирма продолжает производство, и в продажу поступает обновленная модель Apple II.  Эта серия ПК была оснащена процессором MOS Technology 6502 на тактовой частоте 1 МГц, 4 КБ ОЗУ (расширяемыми до 48 КБ), 4 КБ ПЗУ, в комплекте шел монитор и интерпретатор Integer BASIC, а также интерфейс для подключения кассетного магнитофона. Apple II становится самым массово продаваем устройством на рынке электротехники (за годы производства было продано более 5 миллионов единиц данного товара). Apple II больше походил на офисный инструмент, чем на элемент электронного оборудования. Это был полноценный компьютер, который подходит для домашней обстановки, стола менеджера или школьного класса.

Для подключения монитора (либо телевизора) использовался композитный видеовыход в формате NTSC. В компьютерах, продаваемых в Европе, использовался дополнительный кодер PAL, размещённый на плате расширения. Звук обеспечивался динамиком, управляемым через регистр в памяти (использовался 1 бит). Компьютер имел 8 разъёмов расширения, 1 из которых позволял подключить дополнительное ОЗУ, остальные же использовались для обеспечения ввода-вывода (последовательные и параллельные порты, контроллеры внешних устройств). Начальная розничная цена компьютера составляла 1298-2638 долларов за модельную модификацию.

Apple II обзаводится семейством и до начала 90-х сохраняет свое лидерство на рынке компьютерной техники.

Общий стандарт ПК

В конце 1980 года компания IBM принимает решение произвести собственный ПК. Поставка микропроцессоров для будущих моделей IBM PC доверяется компании Intel, а под основную ОС принимается проект «недоучки» из Гарварда Била Гейтса – операционная система PC-DOS.

Компания не только задает производственные темпы, но и устанавливает собственные стандарты на производство компьютеров. Каждый производитель ПК мог приобрести лицензию у IBM и собирать аналогичные компьютеры, а производители микропроцессоров – изготавливать элементы для них (сохранить собственную архитектуру удалось, по сути, только Apple). Так появляется модель IBM PC XT с жестким диском. Следом за ним – IBM PC AT, построенный на основе МП 80286.

1985 год ознаменован выпуском высокопроизводительных ПК, Intel и Motorola совместно производят микропроцессоры 80386 и М68020. Из года в год компьютерные модификации усовершенствуются, постоянно на слуху имена IBM, Intel. Новые микропроцессоры достигают неимоверных мощностей обработки данных – до 50 миллионов операций в секунду. В 1993 году компания Intel выпускает МП Р5 «Pentium» с 64-разрядной архитектурой, за которым следуют модели 2, 3. «Pentium 4» уже оснащен технологией НТ, что позволяет обрабатывать информацию по 2-м параллельным потокам.

Компьютеры усовершенствуются во всем: уменьшается расход энергии, уменьшаются габариты, зато колоссально возрастает вычислительная мощь, увеличивается объем оперативной памяти (до 4 гигабайт), объемы жестких дисков исчисляются в терабайтах.

Практически все произведенные в мире компьютеры переходят на новую «оконную» операционную систему MicroSoft «Windows» и офисные приложения MS-Office. Так определяются компьютерные стандарты персонального компьютера: архитектура IBM PC и ОС Windows.

Что касается размеров ПК, то на ряду со стационарными компьютерами, производится портативная переносная электроника: ноутбуки, нэтбуки, затем планшеты и смартфоны (телефон-компьютер).

Вместо послесловия

За несколько десятилетий персональные компьютеры от электронных «счетных машинок» перешли в разряд повседневно используемого оборудования. Теперь ПК – это не просто электронно-вычислительное устройство. Это целая индустрия знаний, развлечений, работы, обучения и прочих потребительских возможностей.

Компьютеры, которые мы знаем и повсеместно используем, не всегда были такими. С момента появления первого электронно-вычислительного устройства прошло более 70 лет. И то, не стоит брать этот возраст как основополагающий. Попытки создать универсальное приспособление для произведения сложных математических вычислений были задолго до появления механики, электроники и кибернетики.

Многие историки пальму первенства отдают обычным счетам, так как с их помощью человек мог при расчетах оперировать достаточно большими и сложными числами. На самом деле в современных компьютерах, казалось бы, так мало осталось от счет, что многие даже не видят какой-либо связи между этими приспособлениями.

Пройдет несколько тысячелетий перед тем, как человек сконструирует первый прототип механического вычислительного устройства, а затем еще немного времени до того момента, пока механика превратится в электронику.  

Итак, одновременно в некоторых странах мира конструируются приспособления для вычислений сложных величин. Это происходит в 30-40-е годы ХХ века. Именно этот период ознаменован одним из ключевых событий мировой истории – мировой войной. Вычислительные аппараты должны были помочь человеку производить расчеты, направленные на усовершенствование военизированной мощности орудий, также раскрыть «загадки» более сложных и точных конструкций военной техники. В этот период появляются первые компьютеры «Mark I», Z3, «Colossus», ENIAC, МЭСМ. Их основу составляют сначала механические реле, а затем электронные и вакуумные лампы.

Следующим шагом по усовершенствованию элементной базы становятся транзисторные модули и использование устройств памяти (оперативной, переменной, дополнительной): Ferranti Mark I, EDSAC. Компьютеры переходят в серийное и массовое производство, создаются целые электронно-вычислительные семейства: IBM System/360. Зарождаются основы сетевого подключения и удаленного доступа управления системами. Пишутся универсальные языки программирования, разрабатываются аналоги операционных систем. Главное преимущество теперь стоит за максимальной универсальностью компьютеров, возможностью применения аппаратов не только для военно-оборонной промышленности, но и для прочих отраслей развития человечества. ЭВМ на транзисторах: М-20, NCR-304, TRADIS, NEC-1101, PDP-1, «Днепр-1», «Сетунь», Atlas и другие.

Транзисторы заменяют микросхемами, основу которых составляют микропроцессоры. Здесь на арену выходит компания Intel с процессором 4004, за ним 4040, 8008 и 8080. Теперь процессоры – это основная элементная база для дальнейшего компьютерного производства. Также унифицированы:  архитектура, ОС, ПО. Основные игроки на рынке компьютерной техники: IBM, Intel, Microsoft и Apple.

Конец 80-х годов ХХ века, казалось бы, ставит точку в дальнейшем усовершенствовании компьютеров. Устройства одинаково применимы во всех сферах жизнедеятельности человека: в науке и технике, в экономике и промышленности, в сельском хозяйстве, в сфере услуг, в индустрии развлечений, образовании, медицине и так далее.

Главная ценность любого персонального компьютера - это вычислительная мощность. Только теперь уровень работоспособности устройства важен не для выполнения конкретных арифметических действий, а для сервисного применения. Важной составляющей эволюционного развития ПК остается размер машины и ее универсальность. Стационарные компьютеры, которые мы привыкли видеть в офисах (системный блок, монитор, клавиатура, мышке), заменяет портативная (переносная) электроника, обладающая всеми возможностями современных электронных устройств.

Ноутбуки

Созданием первого ноутбука человечество обязано Алану Кэю.

Он сформулировал идею по проектированию электронного устройства, все комплектующие которого собраны в едином корпусе. Своего рода «электронный блокнот» со всеми необходимыми функциями, который удобно носить с собой и везде использовать. Микропроцессорная элементная база позволяет собирать устройства самых минимальных размеров. Прототип портативного устройства Кэя – Alto  не стал «отцом» всех ноутбуков, но при его разработке были определены два вектора, которые стали основополагающими в дальнейшем. Первый из них – язык программирования Smalltalk. Вторым же считают проект Dynabook — концепция устройства для обучения. Dynabook описывала то, что сегодня мы называем ноутбуком или планшетом: устройством с почти вечным зарядом батарей и программным обеспечением, дающий доступ к цифровым носителям знаний.

Заметим, что эти принципы были взяты на вооружение компанией Apple. Они стали основой для серии устройств под торговой маркой Macintosh.

В 1979 году Вильям Могридж, ученый из компании Grid Systems Corp, собирает первый в мире ноутбук. Устройство разрабатывалось специально по проекту NASA, машину назвали Grid Compass. Объём памяти – 340 килобайт, сверхмощный процессор Intel i80c86 с частотой 8МГц, графический дисплей на внутренней стороне откидной крышки. Также он имел встроенный модем, принимавший информацию со скорость 1200 б/с.

Данное устройство хоть и имело ряд преимуществ, но не было доступно массовому потребителю. Более доступным по цене становится Osborne 1: процессор с тактовой частотой 4 МГц, оперативка 64 килобайта, два дисковода для дискет, три порта – Centronics, RS-232C и для подключения модема. Однако у компьютера был очень маленький дисплей (всего 4,3 дюйма).

В 1981 году компания IBM выпускает собственную модель портативного компьютера – IBM PC, которая задает единый стандарт для такого типа моделей компьютерной техники. Эстафету подхватывают компании Toshiba и Compaq, создающие в 1983 году собственный продукт. А со временем Apple представляет продукт с дисплеем на панели LCD.

Стационарные компьютеры продолжают производиться, но гонка компаний начинается именно в сегменте портативной электроники. В 1986 году IBM выпускает ноутбук-трансформер – IBM Convertible PC. В 1990-м Intel производит специальный процессор для ноутбуков — Intel386 SL. Каждое новое устройство становится тоньше, легче, компактнее. Увеличивается размер дисплея, появляются новые возможности графического редактора. Новые устройства достаточно мощные, чтобы обеспечивать бесперебойный доступ в интернет.

Сегодня практически каждый производитель компьютерной техники имеет собственную линейку ноутбуков. Машины широко используются для обучения и для работы, дома и в офисе, на производстве и в быту.

Планшеты

Планшетные компьютеры (или просто планшеты) появились не так давно. Но человечество настолько быстро приспособилось у этому электронному устройству, что во многом планшетные ПК обогнали своих стационарных и портативных сородичей. Гаджет выполняет практически все функции обычного персонального компьютера: работа с файлами, доступ в глобальную сеть, использование приложений. А мобильность и удобство использования в любых условиях сделали данное устройство популярным среди молодежи (школьник, студентов), менеджеров и бизнесменов, инженеров, конструкторов, дизайнеров, путешественников.

Первый современный планшетный компьютер появился благодаря усилиям компании Apple (2010 год). Устройство под названием iPad. Правда, с начала века уже были известны планшетные ПК Tablet PC (на платформе Microsoft), планшеты Slate PC, ультрамобильные ПК UMPC, мультимедийные интернет-устройства MID, интернет-планшеты.

Идея планшетного компьютера была не новой, ее автором (как и вообще портативной электроники) называют все того же Алана Кэя. Еще в 1968 году он представил первую модель планшета для детей разного возраста KiddiComp. Apple через несколько лет подхватывает эту идею и занимается разработками собственных портативных устройств: сначала Knowledge Navigator, затем КПК MessagePad Newton, а там уже и до iPad недалеко.  

Стоит упомянуть о «планшетных» попытках других производителей:

- Acorn Computers производит планшетный компьютер с большим сенсорным экраном и довольно хорошим процессором ARM – Acorn NewsPad. Основное назначение – чтение новостей;

- DEC Lectrice (продукт компании DEC) можно назвать первой электронной книгой;

- WebPAD от Intel с собственным процессором Strong ARM – устройство для удобного пользования интернета;

- Microsoft Tablet PC своим появлением обязан новой операционной системе для портативной электроники - Microsoft Tablet PC Edition;

- Nokia 770 Internet Tablet – первая попытка объединить портативную электронику и мобильную телефонию.

2010-й подарил две новинки: HP Slate PC (Microsoft с партнерами) и iPad (Apple). Превосходство последнего заключалось в том, что управление устройством уже не происходило посредством стилуса, а можно было работать прямо пальцем. В устройстве стоял очень мощный и энергосберегающий процессор ARM, а также использована суперсовременная мобильная платформа.

Мобильная телефония категории «смарт»

Мобильные телефоны класса смартфон развивались стремительно. Всего за пару десятилетий попытки объединить сотовый телефон и компьютер были доведены до совершенства. Сегодня все производители сотовых телефонов имеют модельный ряд смартфонов разной комплектации, качества и цены.

Первые попытки объединить телефон и компьютер сделала в 1992 году компания IBM. Bell South имел функции органайзера, мог отправлять и получать факсы, позволял работать с электронной почтой, а также содержал несколько игр. Все действия совершались посредством сенсорного экрана.

В 1996 года Hewlett-Packard совместно с Nokia выпускают КПК HP 700LX. Его нельзя было считать настоящим смартфоном, так как оба устройства (компьютерное HP 200LX и телефонное Nokia 2110) работали автономно и соединялись с помощью программного обеспечения.

В том же году Nokia делает попытку объединить оба направления под единым корпусом. Так появляется Nokia 9000 Communicator, работавший под управлением GEOS. Полноразмерная QWERTY-клавиатура, монохромный экран высокого разрешения: в закрытом виде устройство выглядело как обычный мобильник, только огромный, а в раскрытом виде – стандартный коммуникатор.

Появлению термина «смартфон» мы обязаны компании Ericsson. Такое определение разработчики дали своему новому мобильному устройству, указывая на его интеллектуальное преимущество. Это был Ericsson R380s. А еще у него уже был сенсорный дисплей. Но и современным смартфоном это устройство назвать сложно, так как ОС остается еще закрытой, что не дает права устанавливать дополнительные приложения.

В лидерах по усовершенствованию мобильной телефонии под новое направление «смарт» остается компания Nokia.

Эволюционным этапом развития мобильной телефонии категории «смарт» можно считать появление универсальных мобильных платформ. Сначала Symbian OS, HTC Wallaby и HTC Canary. Затем UIQ, Windows Mobile. И, конечно, iOS и Android. Следует отметить, что немаловажную роль сыграл переход от кнопочных моделей к сенсорным.

В 2003 году выходит смартфон Sony Ericsson P800 с сенсорным экраном и закрывающимся флипом. В конце этого же года Nokia анонсирует собственный сенсорный аппарат — Nokia 7700.

Персональные компьютерные устройства пережили и еще продолжают переживать немало изменений. Но основные требования остаются неизменными: универсальность, портативность, мобильность, высокая работоспособность, удобство и простота использования, а также максимальное энергосбережение.

Михаил Полюхович

Источник: портал КОМПЬЮТЕРНЫЕ ВЕСТИ (http://www.kv.by)