Эволюция ПК: от момента создания до массового производства.

От огромных ящиков до небольших блоков: эволюция ПК за несколько десятилетий

История развития компьютеров тянется с середины прошлого века. В сороковых годах учёные начали активно изучать возможности электроники и создавать экспериментальные образцы устройств, положившие начало развития компьютерной техники.

Звание первого компьютера делят между собой несколько установок, каждая из которых появилась примерно в одно и то же время в разных уголках Земли. Устройство Марк 1, созданное фирмой IBM и Говардом Эйкеном, вышло в 1941 году в США и использовалась представителями военно-морского флота.

Параллельно с Марк 1 разрабатывалось устройство Atanasoff-Berry Computer. За его развитие отвечал Джон Винсент Атанасов, который начал работу ещё в 1939 году. Готовый компьютер вышел в 1942.

Эти компьютеры были громоздкими и неуклюжими, поэтому вряд ли могли использоваться для решения серьёзных задач. Тогда в сороковые годы мало кто задумывался, что когда-нибудь умные устройства станут персональными и появятся в домах каждого человека.

Первым персональным компьютером считается Altair-8800, который вышел в далёком 1975 году. Устройство было произведено компанией MITS, которая базировалась в Альбукерке. Аккуратную и весьма увесистую коробочку мог позволить себе любой американец, ведь она продавалась всего за 397 долларов. Правда, доводить до полноценного рабочего состояния этот ПК пользователям приходилось самостоятельно.

В 1977 году мир узнаёт о выходе персонального компьютера Apple II. Этот гаджет отличался революционными на то время характеристиками, потому и вошёл в историю индустрии. Внутри Apple II можно было обнаружить процессор с частотой 1 МГц, 4 Кб оперативной памяти и столько же физической. Монитор в персональном компьютере был цветным и имел разрешение 280х192 пикселя.

Недорогой альтернативой Apple II считался TRS-80 от компании Tandy. Это устройство располагало чёрно-белым монитором, оперативной памятью на 4 Кб и процессором частотой в 1,77 МГц. Правда, низкая популярность персонального компьютера была обусловлена высоким излучением волн, влиявших на работу радио. Из-за этого технического недочёта продажи пришлось приостановить.

В 1985 году выходит безумно успешный Amiga. Этот компьютер оснащался куда более производительными элементами: 7,14 МГц процессор от Motorola, 128 Кб оперативной памяти, монитор, поддерживающий 16 цветов, и своя операционная система AmigaOS.

В девяностые годы отдельные компании всё реже и реже начали выпускать компьютеры под своим брендом. Распространились личные сборки ПК и производство комплектующих. Одной из популярнейших операционных систем в начале девяностых была DOS 6.22, куда чаще всего устанавливали файловый менеджер Norton Commander. Ближе к нулевым на персональных компьютерах начали появляться ОС Windows.

Среднестатистический компьютер 2000-х уже больше похож на современные модели. Отличает такие персоналки «толстенький» монитор формата 4:3 и разрешением не выше 800х600, а также сборки в весьма небольших и тесных коробках. В системных блоках можно было обнаружить дисководы, устройства для дискет и классические кнопки включения и перезагрузки.

Ближе к современности персональные компьютеры поделились на чисто игровые машины, устройства для офиса или разработки. К сборкам и оформлению своих системных блоков многие подходят, как к настоящему творчеству. Некоторые персональные компьютеры, как и рабочие места просто приводят в восторг своим видом!

Развитие персональных компьютеров не стоит на месте. Никто не сможет точно описать, как ПК будут выглядеть в будущем. Внедрение виртуальной реальности и общий технический прогресс отразятся на внешнем виде привычных нам устройств. Но как? Покажет время.

Эволюция развития персональных компьютеров;

Появление компьютеров и компьютерных технологий

Многие столетия люди пытаются создать различные приспособления для облегчения вычислений. В истории развития компьютеров и компьютерных технологий выделяются несколько важных событий, которые стали определяющими в дальнейшей эволюции.

В 40-е гг. XVII в. Б. Паскаль изобрел механическое устройство, с помощью которого можно было выполнять сложение чисел.

В конце XVIII в. Г. Лейбниц создал механическое устройство, предназначенное для сложения и умножения чисел.

В 1946 г. были изобретены первые универсальные ЭВМ. Американские ученые Дж. фон Нейман, Г. Голдстайн и А. Берне опубликовали работу, в которой представили основные принципы создания универсальной ЭВМ. Начиная с конца 1940-х гг. стали появляться первые опытные образцы таких машин, условно называемых ЭВМ первого поколения. Эти ЭВМ изготавливались на электронных лампах и по производительности отставали от современных калькуляторов.

В дальнейшем развитии ЭВМ выделяют следующие этапы:

1) второе поколение ЭВМ – изобретение транзисторов;

2) третье поколение ЭВМ – создание интегральных схем;

3) четвертое поколение ЭВМ – появление микропроцессоров (1971 г.).

Первые микропроцессоры выпускались компанией Intel, что и привело к появлению нового поколения ПК. Вследствие возникшего в обществе массового интереса к таким компьютерам компания IBM (International Business Machines Corporation) разработала новый проект по их созданию, а фирма Microsoft – программное обеспечение для данного компьютера. Проект завершился в августе 1981 г., и новый ПК стал называться IBM PC.

Разработанная модель компьютера стала очень популярна и быстро вытеснила с рынка все прежние модели компании IBM в последующие несколько лет. С изобретением компьютера IBM PC начался выпуск стандартных IBM PC-совместимых компьютеров, которые составляют большую часть современного рынка ПК.

Кроме IBM PC-совместимых компьютеров существуют и другие разновидности ЭВМ, предназначенные для решения задач разной сложности в различных сферах человеческой деятельности.

Развитие микроэлектроники привело к появлению микроминиатюрных интегральных электронных элементов, пришедших на смену полупроводниковым диодам и транзисторам и ставших основой для развития и использования ПК. Эти компьютеры имели ряд достоинств: были компактны, просты в применении и относительно дешевы.

В 1971 г. компания Intel создала микропроцессор i4004, а в 1974 г. – i8080, оказавший огромное влияние на развитие микропроцессорной техники. Данная компания по сей день остается лидером на рынке производства микропроцессоров для ПК.

Вначале ПК разрабатывались на базе 8-разрядных микропроцессоров. Одним из первых производителей компьютеров с 16-разрядным микропроцессором стала компания IBM, до 1980-х гг. специализировавшаяся на производстве больших ЭВМ. В 1981 г. она впервые выпустила ПК, в котором использовался принцип открытой архитектуры, позволивший изменить конфигурацию компьютера и улучшить его свойства.

В конце 1970-х гг. и другие крупные компании ведущих стран (США, Японии и т. д.) приступили к разработке ПК на базе 16-разрядных микропроцессоров.

В 1984 г. появился TIKMacintosh фирмы Apple – конкурента компании IBM. В середине 1980-х гг. были выпущены компьютеры на базе 32-разрядных микропроцессоров. В настоящее время имеются 64-разрядные системы.

По виду значений основных параметров и с учетом применения выделяют следующие группы средств вычислительной техники:

• суперЭВМ – уникальная сверхпроизводительная система, используемая при решении сложнейших задач, при больших вычислениях;

• сервер – компьютер, предоставляющий собственные ресурсы другим пользователям; существуют файловые серверы, серверы печати, серверы баз данных и др.;

• персональный компьютер – компьютер, предназначенный для работы в офисе или дома. Настроить, обслужить и установить программное обеспечение компьютеров этого вида может сам пользователь;

• профессиональная рабочая станция – компьютер, обладающий огромной производительностью и предназначенный для профессиональной деятельности в некоторой области. Чаще всего его снабжают дополнительным оборудованием и специализированным программным обеспечением;

• ноутбук – переносной компьютер, обладающий вычислительной мощностью ПК. Он может в течение некоторого времени функционировать без питания от электрической сети;

• карманный ПК (электронный органайзер), не превосходящий по размерам калькулятор, клавиатурный или бесклавиатурный, по своим функциональным возможностям похож на ноутбук;

• сетевой ПК – компьютер для делового применения с минимальным набором внешних устройств. Поддержка работы и установка программного обеспечения осуществляются централизованно. Его также применяют для работы в вычислительной сети и для функционирования в автономном режиме;

• терминал – устройство, применяемое при работе в автономном режиме. Терминал не содержит процессора для выполнения команд, он выполняет только операции по вводу и передаче команд пользователя другому компьютеру и выдаче пользователю результата.

Рынок современных компьютеров и число выпускаемых машин определяются рыночными потребностями.

Эволюция компьютеров. Согласно закону Мура, к 2025 году PC смогут мыслить как люди

За последние несколько десятилетий компьютеры эволюционировали от странной конструкции из лент и перфокарт в технологическое чудо невероятной силы.

В законе Мура говорится о том, что количество транзисторов в микросхемах удваивается каждые два года. Этот закон, более полувека сохранявший справедливость своих утверждений, сподвиг человечество к потрясающим технологическим и социальным изменениям.

С чем нам придется столкнуться в ближайшие годы, учитывая такую скорость прогресса? Грядет ли технологическая революция?

Суперкомпьютеры и смартфоны

Взгляните на свой смартфон. Девайс, который вы держите в руках обладает большей мощностью, чем наиболее продвинутые суперкомпьютеры начала 90-х. Но это еще не самое удивительное. Вот несколько любопытных фактов:

• Современный GPS-навигатор работает на частоте 500 МГц. Это приблизительно в 244 раза быстрее, чем частота работы компьютера системы наведения космического корабля Аполлон, который стартовал на Луну в 1966 году. Тогда он работал на частоте 2,048 МГц.
• Sony PlayStation 4 обладает 1,84 терафлопсами вычислительной мощности. Это в 150 раз больше мощности шахматного суперкомпьютера Deep Blue, выпущенного компанией IBM в 1997 году.
• В 1993 году самым мощным суперкомпьютером считался Connection Machine, мощность которого равнялась 131 гигафлопс. Сегодня же рекорд по скорости удерживает китайский компьютер Tianhe-2, обладающий мощностью 54,9 петафлопс, что в 419 000 раз больше.
• Чтобы работать с мощностью в 1 петафлопс компьютер должен совершать 1 000 000 000 000 (1 триллион) вычислений в секунду. Для сравнения можно сказать, что это в два раза больше количества звезд в Млечном Пути.
• iPhone 4 оснащен процессором, который в 4 раза мощнее процессора, установленного на марсоходе Curiosity.
• Максимальная производительность китайского суперкомпьютера Tianhe-2 составляет 54,9 петафлопс. Это почти в два раза выше производительности самого быстрого американского суперкомпьютера Titan.
• Чтобы имитировать мощность работы самого быстрого суперкомпьютера Европы Super MUC, которая равняется 3 петафлопсам, понадобится одновременно работать на 110 000 обычных пользовательских компьютерах.
• Японский K’computer потребляет электричества на $10 000 000 в год. Столько же электричества в год потребляют 10 000 среднестатистических домов.
• Аудиочип, вставленный в музыкальную поздравительную открытку, обладает большей компьютерной мощностью, чем все союзные войска во время Второй Мировой Войны.
• Если бы iPad 2 выпустили в 1988 году, то он был бы самым мощным компьютером в мире и оставался бы в первой пятерке лидеров вплоть до 1994 года.

Развитие технологий

В течение десятилетий ученые, инженеры и программисты, опираясь на опыт своих предшественников, преодолевали барьеры вычислительных мощностей и представляли миру новые и новые технологические чудеса.

Интересно понаблюдать, как развивалась мощность компьютеров с течением времени. Чтобы наглядно продемонстрировать скорость компьютера, приравняем единицу измерения быстродействия компьютера (DMIPS — Dhrystone Million instructions Per Second) к скорости 1 миля/час.

В 1951 году самым мощным компьютером был UNIVAC, обладавший мощностью 0,002 DMIPS. Если перевести это в мили, то именно с такой скоростью передвигается улитка.

В 1964 году компьютер CDC 6600 работал с мощностью 3 DMIPS. Скорость 3 мили в час равна скорости ходьбы человека.

В 1993 году компьютер Pentium разогнался до 188 DMIPS, что равняется максимальной скорости автомобиля Porsche 911.

В 1999 году появился Pentium III, мощность которого составляла 2054 DMIPS и равнялась максимально допустимой скорости полета истребителя-перехватчика Lockheed YF-12.

В 2000 году выпустили Pentium 4 Extreme Edition, который обладал мощностью уже в 9,726 DMIPS. Со скоростью, приблизительно равной 9726 миль/час, летают баллистические ракеты PGM-19.

В 2005 году первенство взял на себя Xbox 360 Xenon CPU, который обладал невероятной мощностью, равной 19 200 DMIPS, что превышает скорость приближающегося к Земле космического шаттла.

Ну а в 2011 году появился самый мощный Intel Core i7 Extreme Edition, мощность которого составляет 177 730 DMIPS. Такую скорость можно лишь теоретически соизмерить со скоростью космического корабля на ионном двигателе.

Это сложно представить, но если измерить мощность современного суперкомпьютера в тех же милях, то она уже будет равняться скорости света.

Стоимость и производительность

Мощности растут, цены падают. Несколько десятилетий назад никто не мог подумать, что подобная производительность будет доступна каждому. Однако теперь это стало реальностью, и любой человек может по сравнительно невысокой стоимости приобрести мощное программное обеспечение или же скачать на свое мобильное устройство абсолютно бесплатное приложение.

Как же обстояли дела раньше?

В 1990 году программа для обработки видео стоила $2 000 000, сейчас же мы можем абсолютно бесплатно загрузить на свой смартфон или планшет целый ряд приложений для обработки видео.

Для того, чтобы в 1985 году купить суперкомпьютер Cray 2 мощностью 1,9 гигафлопс, вам пришлось бы заплатить $17 000 000. В 2013 году iPhone 5 с 27 гигафлопсами стоил $300.

Фотоаппарат Nikon D1 с разрешением матрицы в 2,7 мегапикселей в 1999 году стоил немыслимых $5 580. Сейчас за $400 мы можем купить не просто фотоаппарат, а целый телефон Samsung Galaxy X3, камера которого вмещает 8 мегапикселей.

За телеграмму из Нью-Йорка в Чикаго размером в 140 символов вам придется отдать $7. В то же время вы можете бесплатно скачать Twitter и написать там те же 140 символов, которые будут доступны всему миру.

Чтобы записать 350 часов музыки, потребуется 1 500 12-дюймовых виниловых пластинок или всего лишь 1 iPod с 32 гигабайтами памяти.

За $3 200 в 1956 году можно было взять напрокат на 1 месяц IBM 350 и хранить на нем 3,75 мегабайт информации. В наше время можно абсолютно бесплатно пользоваться Google Drive, который вмещает в себя до 15 гигабайт информации, что, между прочим, в 4 000 раз больше.

Причины и следствия

Чем продиктован такой быстрый рост мощностей и к каким последствиям он может привести? Вначале компьютер был новой непонятной формой жизни, теперь он предлагает нам виртуальную реальность. Что же будет дальше?

2,88х10 17

Именно такому числу приблизительно равняется количество вычислений в секунду, на которое способен человеческий мозг. Если закон Мура сохраняет справедливость, то к 2025 году компьютеры смогут мыслить как люди.

Озеро Мичиган и человеческий мозг

Количество унций воды в озере Мичиган приблизительно равняется количеству вычислений в секунду, на которое способен мозг человека. Если бы в 1940 году мы начали по капле заполнять озеро Мичиган, удваивая количество капель каждые 1,5 года, то в 2015 году результат наших стараний не был бы заметен вовсе. В 2021 мы бы миновали только треть пути. И, внезапно, в 2025 мы бы заполнили его до краев.
Именно этот пример приводят в процессе изучения информационных технологий для иллюстрации временной шкалы создания искусственного разума.

Виртуальная реальность

Производительность увеличивается день за днем, и наши потомки будут способны создавать все более и более мощное моделирование. Возможно, им даже удастся создать искусственную цифровую вселенную, наполненную жизнью. Как только численность искусственных «людей» в ней превысит численность живых, можно будет с уверенностью заявлять, что мы находимся в виртуальной реальности. Если этого не произойдет, то либо закон Мура перестал действовать, либо представители человеческого рода исчезли еще до этого момента.

Границы закона

Когда же закон Мура перестанет действовать? Некоторые предсказывают его падение в следующем десятилетии, когда мы достигнем атомарного предела — производя транзисторы на атомарном уровне. Иные утверждают, что он будет действовать еще как минимум 600 лет до того момента, когда мы достигнем вселенского предела количества информации, которое сможет обработать система. Есть и те, кто считает, что закон либо замедлит свое действие и стихнет, либо наоборот ускорится, что приведет нас к технологической уникальности.

Нарушая закон

Есть сторонники мнения, что закон Мура опасен и его необходимо преступить: эта директива заставляет индустрию технологий гнаться за скоростью и дешевизной в ущерб функциональности и устойчивости. Затем наступит устаревание: если компьютерная мощность будет продолжать расти в геометрической прогрессии, наступит такой момент, когда все технологии будут устаревать сразу же после их появления.

Будущее

Когда массовое производство транзисторов достигнет атомарного уровня, инженерам и ученым придется искать новый способ увеличения производительности. Наступит время квантовых компьютеров.

Основной язык компьютера — двоичный, то есть серия единиц и нулей. В квантовом компьютере каждый бит одновременно может быть и нулем, и единицей. Это приводит к экстраординарной мощности компьютера.

Квантовый компьютер D-Wave One функционирует при температуре -272,149 °C. Эта температура незначительно теплее абсолютного нуля.

Профессор Массачусетского Технологического Института Скотт Ааронсон пообещал вручить $100 000 тому, кто сможет доказать, что масштабируемые квантовые компьютерные технологии возможны в физическом мире. До настоящего времени никому так и не удалось получить эту награду.

D-Wave One — первый в мире квантовый компьютер. Но так ли это на самом деле? Некоторые эксперты полагают, что это всего лишь хорошая подделка такового. Так или иначе, ему удалось достигнуть скорости 1,5 петафлопс, что соответствует десятому по мощности суперкомпьютеру в мире.

Всего лишь 5% ученых в области информационных технологий изучают квантовые компьютерные технологии. И они до сих пор сомневаются в том, возможно ли создание абсолютно квантового компьютера.

В 2005 году в Австрии был создан первый в мире квантовый байт. Ознаменовал ли он начало новой эры будущего? Чтобы узнать это придется подождать.

Что принесет нам будущее? Ведет ли закон Мура к технологической уникальности? Какие философские и этические последствия повлечет за собой это событие? Именно сейчас, когда нам открыты грандиозные возможности и границы почти стерты, мы стоим на пороге абсолютно новой технологической эры.