ЭЕМ буындары
ЭЕМ-нің (электрондық есептеуіш машиналардың) даму тарихы бірнеше буынға бөлінеді. Буындардың ауысуы электрондық техниканың дамуына және ЭЕМ-нің элементтік базасының (негізгі құрамдас бөлшектерінің) өзгеруіне тікелей байланысты.
Компьютерлерді буындарға бөлу, негізінен, үш факторға тәуелді: элементтік базаның жаңаруы, құрылғылардың түрлері мен қасиеттерінің өзгеруі, сондай-ақ компьютер арқылы шешілетін есептердің жаңа (сандық емес) топтарының пайда болуы.
Бірінші буын (1940–1955): электрондық шамдар дәуірі
Электрондық шамдар қолданылған ENIAC және осыған ұқсас алғашқы ЭЕМ-дер бірінші буынға жатады. Оларды қазіргі компьютерлердің «аталары» деуге болады. Ал Ч. Бэббидждің идеясын еске алсақ, оның аналитикалық машинасын ЭЕМ-нің арғы атасы ретінде атауға болады.
Бірінші буындағы машиналар жүздеген шаршы метр орын алатын, мыңдаған электрондық шамдары бар алып құрылғылар еді. Бағдарламалар мен мәліметтерді енгізу үшін перфолента мен перфокарта пайдаланылды. Бағдарламалар машиналық командалар тілінде жазылатындықтан, ол кезеңде кез келген адамға бағдарламалау қолжетімді болған жоқ.
Операциялық ерекшеліктері
Енгізу/шығару орындалып тұрған кезде орталық процессор тоқтап қалатын. Бағдарламалар көбіне машиналық тілде қолмен жазылып, тікелей орындалатын.
«Ашық режим» қолданылды: бағдарламалаушы машинаның басқару тетігінде өзі отырып, бағдарламасын енгізіп, сол жерде орындап бақылады.
Негізінен сандық есептер басым болды, символдық ақпаратпен жұмыс іс жүзінде қолданылмады. Дегенмен, стандартты бағдарламалар қоры қалыптаса бастады.
Екінші буын (1955 жылдан): транзисторларға көшу
1955 жылдан бастап екінші буындағы ЭЕМ-дер пайда болды. Бұл буында электрондық шамдардың орнына жартылай өткізгіштер — транзисторлар қолданылды. Соның нәтижесінде компьютерлердің көлемі бірнеше есе кішірейіп, электр қуатын тұтынуы азайды, ал өнімділігі айтарлықтай артты.
Маңызды өзгерістер
- Жылдамдық: секундына бірнеше мыңдаған операцияларға дейін өсті.
- Бағдарлама құру компьютер моделіне тәуелсіз бола бастады.
- Кейінірек интегралды схемалар өндірісі басталып, келесі буынға жол ашылды.
Интегралды схема — шағын жартылай өткізгіш кристалл; оның ішінде жүздеген, тіпті мыңдаған транзисторлар орналаса алады. Уақыт өте келе жүздеген мың транзистордан тұратын үлкен интегралдық схемалар (ҮИС) пайда болды.
Үшінші буын: интегралды схемалар және жүйелік серпіліс
Интегралды схемалар негізінде құрастырылған ЭЕМ-дер үшінші буынға жатады. Бұл кезеңде жады көлемі ұлғайып, орындау жылдамдығы секундына бірнеше миллион операцияға дейін жетті. Сондай-ақ магниттік таспаға қарағанда әлдеқайда жылдам әрі сыйымдылығы жоғары сыртқы сақтау құрылғылары — магниттік дискілер кең тарала бастады.
1968 жылға дейінгі транзисторлық компьютерлер
- Жылдамдық: жүздеген мың операция/сек
- Разрядтылығы: 31–48 бит
- Жедел жады: 8–128 КБ
Бағдарламалық ортадағы ілгерілеу
- Үзулерді (interrupt) өңдеу жүйесі қалыптасты.
- Трансляторлар пайда болып, жоғары деңгейлі тілдер қолданылды: Fortran, Algol, Cobol және т.б.
- Мониторлық жүйелер мен тапсырмаларды басқару тілдері пайда болды.
1970 жылдан: интегралды микросхемаларға негізделген кешендер
1970 жылдан бастап интегралды микросхемалар арқылы жасалған компьютерлер мен компьютерлік кешендер кеңінен дамыды: жылдамдықтары миллиондаған операция/сек, разрядтылығы 32–64 бит, жедел жады көлемі 64–1024 КБ деңгейіне жетті.
Енгізу/шығару амалдары орталық процессордың жұмысымен параллель орындалуы үшін қосымша процессорлар (арналар) қолданылды. Бұрын бағдарламалар атқаратын көптеген қызметтер (соның ішінде үзулерді ұйымдастыру) аппараттық деңгейде іске аса бастады.
Осы кезеңде символдық және логикалық есептер үлесі өсті: SNOBOL, LISP, REFAL секілді символдық бағыттағы және Prolog, Miranda секілді логикалық бағыттағы тілдер пайдаланылды. Дамыған операциялық жүйелер бағдарламалардың орындалуын басынан аяғына дейін басқаруға мүмкіндік берді.
Жүйелік архитектура және қолдану салалары
Бірнеше модельден тұратын, мүмкіндіктері «төменнен жоғары қарай» үйлесетін компьютерлер кешендері қалыптасты (мысалы, ЕС ЭВМ 1020–1050, АҚШ-та IBM 360–370).
Мультибағдарламалық режим енгізілді: орталық процессор уақыты бірнеше бағдарламаның қатар орындалуына бөлінді. Нақты уақыт режиміндегі басқару жүйелері пайда болды.
Осы буында деректер базалары, өндірісті басқарудың автоматтандырылған жүйелері жасалып, ЭЕМ-дер халық шаруашылығында кең қолданысқа ие болды.
Төртінші буын (1970-жылдардан): микропроцессор және дербес компьютер
1971 жылы АҚШ-тағы Intel фирмасы компьютердің негізгі блогы — процессордың қызметін атқара алатын өте үлкен интегралдық схемаға негізделген алғашқы микропроцессорды жасады. Бұл оқиға информатикадағы революция ретінде бағаланды: микрокомпьютерлер, кейінірек дербес компьютерлер (ДК) кең тарала бастады.
Төртінші буынның негізгі бағыты
Қазіргі кең қолданыстағы ЭЕМ-дердің көпшілігі осы төртінші буынға жатады. Олар 1970-жылдардан өндірісте орнығып, жады көлемі мен жылдамдығы бойынша алғашқы буындағы ондаған ENIAC тәрізді машиналардың мүмкіндігіне тең деңгейге жетті.
1975 жылдан бастап үлкен және өте үлкен интегралды микросхемаларға негізделген көппроцессорлы суперкомпьютерлер және микрокомпьютерлер шығарылды.
Мысалы, Cray-1 суперкомпьютерінің жылдамдығы 100 млн операция/сек шамасына жетті.
Желілер, деректер және визуализация
Бұл кезеңде байланыс әдістері дамып, телефон және телеграф желілеріне қосылған компьютерлік желілер қалыптасты: ғаламдық (Интернет), корпоративтік және локальді желілер. Өте үлкен деректер архивтері жинақталып, ақпаратты визуалды (бейнелік) түрде беру және өңдеу қарқынды дамыды. Нақты уақыт режимінде жұмыс істейтін жүйелер кең тарады.
Нарықтағы жетекші өндірушілер және Қазақстандағы бастама
1980 жылдан бастап IBM дербес компьютерлер нарығында жетекші орынға шықты. 1990-жылдардың басында Apple Corporation компаниясының Macintosh компьютерлері көпшілікке кеңінен таныла бастады.
Қазақстан Республикасының Ұлттық радиоэлектроника және байланыс орталығы Германияның Siemens фирмасымен бірлесіп, мектептерге арналған дербес компьютерлерді шығару ісін жолға қойды.
Ортақ мәселе: компьютер «тілін» білу қажеттілігі
ЭЕМ-нің бірнеше буынын қысқаша қарастырсақ та, олардың айырмашылықтары көп екені анық. Дегенмен, барлығына ортақ бір кемшілік болды: компьютермен жұмыс істеу үшін арнайы тіл қажет. Әйтпесе машина адамды «түсінбейді». Сондықтан тапсырманы белгілі бір бағдарламалау тілінде сипаттау міндетті еді.
Бесінші буын (1980-жылдар): жасанды интеллектке ұмтылыс
Компьютердің бесінші буыны 1980 жылы Жапония жариялаған бес жылдық жобамен байланыстырылады. Жобаның басты идеясы — логикалық бағдарламалау тілі PROLOG-ты аппараттық деңгейде жүзеге асырып, жасанды зерде (интеллект) жүйелерін құру болды.
Нәтиже және шектеулер
Нәтижесінде белгілі есептің шартынан шешімін табуға қажетті тұжырымдар құрастырып, оны дәлелдей алатын, белгілі тақырыпқа өлең не музыка шығара алатын интеллектуалды жүйелер пайда болды. Алайда олар кең таралмады: бағасы жоғары және олармен жұмыс істеу үшін жоғары біліктілік қажет болды.
Бұл бағыттағы мақсат — адам тіліне жақын тілдерді түсінетін «жасанды интеллект» ЭЕМ-дерін жасау: адам мәселені қарапайым сөзбен түсіндіреді, ал компьютер қажетті бағдарламаны өзі құрастырып, есепті шешуге ұмтылады.
Алтыншы буын (1990-жылдардың ортасынан): нейрожелілер, көпмәнді логика, кванттық есептеу
Алтыншы буын өткен ғасырдың 90-жылдарының ортасынан бастап белсенді талқыланып, қолға алына бастады. Бұл бағыт жасанды нейрондық желілерге, көпмәнді логикаға және кванттық есептеу теориясына сүйенеді.
Күтілетін мүмкіндіктер
- Өзін-өзі оқыту қабілеті бар дамыған жасанды зерде.
- Образды тану, мәселені өздігінен түсіну және шешім жобалау мүмкіндігі.
- Қажетті бағдарламаны немесе кей жағдайда құрылғыны құрастыруға дейінгі интеллектуалды қадамдар.
Қорытынды
Бүгінгі күнде біздің елде ең кең таралғандары — төртінші буынға жататын дербес компьютерлер. Сондықтан практикалық тұрғыдан қарағанда, күнделікті қолданылатын негізгі технологиялық база дәл осы буынның жетістіктеріне сүйенеді.