Поколения ЭВМ
💻 Информатика · 7 класс
Четыре поколения вычислительных машин: от ламп и транзисторов к интегральным схемам и микропроцессорам.
Что такое поколения ЭВМ
ЭВМ — это электронная вычислительная машина, то есть компьютер. За свою историю вычислительная техника прошла несколько этапов развития. Их называют поколениями ЭВМ. Главный признак, по которому различают поколения, — это элементная база, то есть из каких деталей собрана машина. Менялись и другие свойства: быстродействие, объём памяти, способ управления и область применения.
Четыре поколения
Принято выделять четыре поколения. С каждым новым поколением машины становились меньше, быстрее, надёжнее и доступнее. Если первые ЭВМ могли позволить себе только крупные организации, то машины четвёртого поколения стали персональными.
| Поколение | Элементная база | Особенности |
|---|---|---|
| Первое | электронные лампы | огромные размеры, много тепла |
| Второе | транзисторы | компактнее и надёжнее ламп |
| Третье | интегральные схемы | множество элементов на одной пластине |
| Четвёртое | микропроцессоры | персональные компьютеры |
Как менялись машины
Машины первого поколения занимали целые залы и потребляли очень много энергии. Лампы часто перегорали, поэтому такие ЭВМ были ненадёжными. Переход к транзисторам позволил уменьшить размеры и повысить надёжность. Интегральные схемы объединили несколько электронных элементов на одном кристалле; степень интеграции со временем росла. А появление микропроцессора — целого процессора на одной микросхеме — сделало возможным персональный компьютер, который помещается на столе.
Лампы -> Транзисторы -> Интегральные схемы -> Микропроцессоры
размер уменьшается, скорость растёт, цена падаетПравило: поколения ЭВМ различают прежде всего по элементной базе, а не по году выпуска. Именно смена деталей, из которых собрана машина, отличает одно поколение от другого.
Что менялось вместе с деталями
Смена элементной базы тянула за собой и другие изменения. Росло быстродействие — число операций в секунду. Увеличивался объём памяти. Менялся способ общения с машиной: если раньше программы вводили вручную, то позже появились удобные устройства ввода и экраны. Расширялась и область применения: от сложных научных расчётов до повседневной работы и учёбы.
Частая ошибка
Иногда поколения путают с моделями конкретных компьютеров. На самом деле в одно поколение входит множество разных машин, объединённых общим типом основных деталей. Также неверно считать, что новое поколение мгновенно вытесняло старое: какое-то время разные машины работали одновременно.
До электронных поколений: механика и управление вычислением
Поколения ЭВМ описывают лишь часть истории вычислений. Счётные доски и счёты помогали человеку представлять числа; действие выбирал и выполнял сам счётчик. Механические калькуляторы использовали движение деталей для арифметики. В проектах Бэббиджа возникли автоматические вычислительные механизмы; задуманные им машины не были полностью построены при его жизни. Их нельзя без оговорок приравнивать к современному ноутбуку.
Электромеханические машины сочетали электрическое управление с движущимися переключающими деталями, например реле. Электронные машины применили электронные переключающие элементы. Вопрос «из чего построено устройство» отличается от вопроса «можно ли менять его программу»: программируемость не определяется одним наличием электричества.
Почему микропроцессор не решает все ограничения
| Ограничение | Направление работы | Важная оговорка |
|---|---|---|
| Потребление энергии и выделение тепла | Более эффективные схемы, режимы работы и охлаждение | Повышение частоты не даёт бесконечного ускорения |
| Обмен с памятью | Кеш, организация памяти и уменьшение лишних пересылок | Быстрый процессор может ждать данные |
| Большие расчёты | Параллельные алгоритмы и специализированные ускорители | Не всякая задача делится на независимые части |
Перспективы: различайте задачу и технологию
Нейросеть — способ обработки данных и обучения модели, а не обязательная новая элементная база компьютера. Она может выполняться на классических процессорах и ускорителях. Квантовые вычисления используют другую физическую модель и специальные алгоритмы; ожидаемые преимущества относятся к определённым задачам, а не к любому действию пользователя. Это не обещание замены всех домашних компьютеров.
Поэтому «пятое поколение» в разных источниках может означать разные исследовательские программы. Для сравнения уточняйте критерий: элементная база, архитектура, способ решения задачи или рыночное название. Не назначайте одному будущему изобретению гарантированную дату наступления следующего поколения.
Проверим классификацию
Устройство вычисляет механическими колёсами, получает движение от электродвигателя и не использует электронных переключателей. Стало ли оно электронной ЭВМ только из-за двигателя? Нет: источник движения и элементная база вычислительной части — разные признаки.
Справочные материалы: Что такое поколения ЭВМ — исходная тема; Что такое поколения ЭВМ — исходная тема. Связанные уроки: Что такое компьютерная сеть, Циклы с известным числом повторений.
Источник проверки: Computer History Museum: машины Бэббиджа.
Источник проверки: IBM: квантовые вычисления и специальные задачи.
Кратко о главном
- ЭВМ — электронная вычислительная машина.
- Поколения различают по элементной базе.
- Первое поколение — лампы, второе — транзисторы.
- Третье — интегральные схемы, четвёртое — микропроцессоры.
- С каждым поколением машины становились меньше, быстрее и дешевле.
- Вместе с деталями менялись быстродействие, память и применение.