Как называлась первая отечественная эвм. Создатель отечественной ЭВМ

Сегодня, когда ЭВМ свободно размещается на письменном столе, в портфеле и даже на ладони, превратившись в предмет бытовой техники подобно радиоприемнику или телевизору, интересно оглянуться на 50 лет назад, в эпоху зарождения электронно-вычислительных машин.

Уже перед окончанием второй мировой войны в ведущих странах мира начались интенсивные научно-исследовательские работы в области автоматизации вычислений. Холодная война! Надо наращивать боевую мощь. Возникла огромная потребность в сложных расчетах. Математика из абстрактной науки превращалась в важное техническое средство. Несмотря на послевоенную разруху, такие работы велись и в СССР. Научно-исследовательские институты Академии наук в Москве и Киеве начали собственными силами создавать макетные образцы отдельных устройств цифровых вычислительных машин.

Конец 40-х - начало 50-х годов. Идут научные споры об элементной базе и принципах построения ЭВМ будущего. Но жизнь требует большего - необходимо организовать серийное производство ЭВМ. Распоряжением правительства создается мощное объединение из СКБ-245 и Московского завода счетно-аналитических машин. В результате в 1953 г. завод САМ выпускает первую пригодную к серийному производству ЭВМ "Стрела". Ее проект был разработан авторским коллективом СКБ-245.

Вспоминают ветераны: "Нас после окончания радиотехнических факультетов московских ВУЗов, в обстановке строжайшей секретности, ничего не говоря о роде будущей деятельности, направили на дополнительное обучение в ИТМ и ВТ АН СССР и на практику на московский завод САМ. Там мы узнали о существовании двоичной системы счисления и зарождении новой отрасли промышленности. Хорошая вузовская подготовка позволила быстро освоить новые премудрости". Оглядываясь назад, поражаешься объему инженерно-технического труда, вложенного в создание этой ЭВМ.

Приведем некоторые характеристики "Стрелы", отражающие смелость технической мысли инженеров середины прошлого века. Все активные элементы были выполнены на обычных для того времени радиолампах типа 6Н8 и 6ПЗ с октальным цоколем. Общее их количество достигало 6000 штук (обычный радиоприемник тех лет содержал 4 радиолампы). По мнению академических скептиков, при гарантийном сроке службы каждой радиолампы 500 часов ЭВМ не должна бы работать вообще из-за отказов ламп, но тем не менее удалось достичь средней продолжительности полезной работы до 20 часов в сутки.

Общая потребляемая ЭВМ мощность составляла 150 кВ-А. Вся она, естественно, превращалась в тепло. Для отвода тепла предназначалась специальная система воздушного охлаждения. Площадь, занимаемая "Стрелой", составляла 300 квадратных метров.

Конструктивная реализация тоже производит впечатление. Вся электрическая схема ЭВМ была разбита на конструктивно законченные стандартные ячейки, содержащие 3 или 9 ламп. Ячейка состояла из лицевой панели, на которой размещались ламповые панельки, и монтажной платы, на которой навесным монтажом крепились радиодетали. Монтажная плата заканчивалась разъемом типа "лист".

Такая конструкция позволяла оперативно устранять неисправности. Ячейки размещались в вертикальных стойках высотой 2,5 м. Лицевые панели ячеек своими краями плотно прилегали друг к другу, отделяя радиолампы от остальных деталей. Межячеечный монтаж проводился с задней стороны стоек. Для придания ЭВМ конструктивной законченности и удобства доступа к монтажу стойки располагались в два ряда, монтажными сторонами друг к другу, образуя коридор, изнутри которого можно было производить профилактические работы. В нижней части стоек размещались десятки трансформаторов и блоков выпрямителей для питания накальных и анодных цепей радиоламп.

Стойки располагались так: представьте себе букву П с длиной сторон около 8 метров. Внутри, вдоль верхней перекладины, находились пульт управления и устройства ввода-вывода. На рис. 1 приведен план размещения ЭВМ. Цифрами обозначены: 1 - арифметическое устройство; 2 - устройство управления и оперативная память; 3 - накопитель на магнитной ленте и блок стандартных программ; 4 - коридоры-проходы в стойках. В ночные часы, когда "Стрела" была выведена на режим автоматической работы и внешнее освещение притушено, свечение 6000 нитей накала ламп и мерцание тысячи неоновых индикаторов производило почти фантастическое впечатление.

Общий вид ЭВМ приведен на фотографии тех лет (рис. 2).

Основные характеристики ЭВМ "Стрела":

• Быстродействие - 2000 операций в секунду.
• Тактовая частота - 50 кГц.
• Оперативная память - 2048 чисел или команд.
• Система команд - трехадресная.
• Длина числа - 43 двоичных разряда.

Внешняя память представляла собой накопитель на магнитной ленте шириной 125 мм. Это не опечатка. Действительно, лента имела ширину 12,5 см. Запись производилась параллельным кодом. Конструкция механизма была предельно простой - лента перематывалась с одной катушки относительно большого диаметра на другую без ведущего вала и прижимного ролика. При работе лента постоянно стремилась сползти вбок, поэтому при обращении к внешней памяти около механизма должен был стоять техник, контролирующий движение ленты. Плотность записи была настолько низкой, что можно было визуально прочитать записанное число или команду, применив специальное "проявление" - погружение ленты во взвесь мелких железных опилок в бензине. Бензин быстро испарялся, а опилки оставались притянутыми к намагниченным участкам ленты.

Блок памяти стандартных программ содержал до 16 программ, которые можно было менять. Он был выполнен на единственных в то время полупроводниках - купроксных (медноокисных) диодах.

Для ввода и вывода информации использовались перфокарты и хорошо освоенные к тому времени электромеханические устройства.

Интересна конструкция оперативной памяти. Она была выполнена на электронно-лучевых трубках. Каждый разряд слова запоминался в одной из трубок. Элементом памяти являлся электростатический заряд одной из 2048 точек экрана. "1" и "0" записывались разнополярными импульсами. Запись и чтение производились электронным лучом. Следует отметить, что память на ЭЛТ оказалась самым ненадежным узлом и впоследствии была заменена устройством памяти на ферритовых сердечниках.

Общий контроль за работой ЭВМ осуществлялся оператором, находящимся на центральном пульте управления. Собственно пульт содержал три ряда по 43 индикатора на неоновых лампах, позволяющих видеть три числа, и ряд индикаторов адреса выполняемой команды. Кроме того, на пульте находилась ЭЛТ, позволяющая видеть содержание любого из 43 разрядов оперативной памяти. Тумблерные регистры, расположенные на горизонтальной панели пульта, позволяли вводить в ЭВМ двоичные коды чисел и производить вычисления в ручном режиме.

Как происходила организация вычислений? Языков программирования в то время еще не было. ЭВМ фактически являлась арифмометром, позволяющим производить вычисления в строгом соответствии с последовательностью команд. В результате сформировалась особая каста посредников между инженером, формулирующим задачу, и ЭВМ - возникла новая профессия - программист. Программист должен был написать программу - последовательность команд, выполняемых ЭВМ. Система команд содержала адреса двух участвующих в операции чисел и адрес, куда надо записать результат. Для защиты от сбоев и повышения вероятности получения правильных результатов применялось контрольное суммирование вводимой информации и двойной просчет.

Уже первые результаты эксплуатации ламповых ЭВМ показали, что наибольшее количество отказов происходит во время включения. Для вывода на режим устойчивой работы требовалось 8-10 часов. По этой причине ЭВМ не выключалась никогда. Она работала 24 часа в сутки без выходных и праздничных дней. Эксплуатирующая смена состояла из 5-7 человек.

Каждое из устройств ЭВМ имело аппаратные средства контроля и диагностики. Кроме того, имелись программы тестового контроля.

Для экстренного вызова из дома и доставки специалистов при возникновении сложных отказов круглосуточно дежурила автомашина.

Безусловно, такие "колоссы" не могли получить широкого распространения. Всего было изготовлено 7 или 8 ЭВМ "Стрела" для самых важных для государства отраслей. Но начало было положено. Началась подготовка специалистов в ВУЗах. Стали создаваться специализированные НИИ и заводы. Процесс пошел!..

На первоначальном этапе своего развития сфера разработки компьютеров в СССР шла в ногу с мировыми тенденциями. О история развития советских ЭВМ до 1980-го года и пойдёт речь в этой статье.

Предыстория ЭВМ

В современной разговорной – да и научной тоже – речи выражение «электронная вычислительная машина» повсеместно изменено на слово «компьютер». Это не совсем верно теоретически – компьютерные вычисления могут быть основаны не на использовании электронных приспособлений. Однако исторически сложилось, что ЭВМ стали основным инструментом для проведения операций с большими объёмами численных данных. А поскольку над их совершенствованием работали исключительно математики, все типы информации стали кодироваться численными «шифрами», и удобные для их обработки ЭВМ из научно-военной экзотики превратились в универсальную широко распространённую технику.

Инженерная база для создания электронных вычислительных машин была заложена в Германии в годы Второй мировой войны. Там прототипы современных компьютеров использовались для шифрования. В Британии в те же годы совместными усилиями шпионов и учёных была спроектирована аналогичная машина для расшифровки – Colossus. Формально ни немецкие, ни британские аппараты электронными вычислительными машинами считаться не могут, скорее электронно-механическими – операциям отвечали переключения реле и вращение роторов-шестерёнок.

После завершения войны разработки нацистов попали в руки Советского Союза и, в основном, США. Сложившееся в то время научное сообщество отличалось сильной зависимостью от «своих» государств, но что важнее – высоким уровнем проницательности и трудолюбия. Ведущие специалисты сразу нескольких областей заинтересовались возможностями электронно-вычислительной техники. А правительства согласились, что устройства для быстрых, точных и сложных вычислений – это перспективно, и выделили средства на соответствующие исследования. В США до и во время войны велись свои кибернетические разработки – непрограммируемый, но полностью электронный (без механической компоненты) компьютер Атанасова-Берри (ABC), а также электромеханический, но программируемый под разные задачи ЭНИАК. Их модернизация с учётом трудов европейских (немецких и британских) учёных привела к появлению первых «настоящих» ЭВМ. В это же время (в 1947-м году) в Киеве был организован Институт электротехники АН УССР, во главе которого встал Сергей Лебедев, инженер-электротехник и родоначальник советской информатики. В один год с появлением института Лебедев открывает под его крышей лабораторию моделирования и вычислительной техники, в которой в последующие несколько десятилетий разрабатываются лучшие ЭВМ Союза.

ЭНИАК

Принципы первого поколения ЭВМ

В 40-х годах известный математик Джон фон Нейман пришёл к выводу, что вычислительные машины, в которых программы задаются буквально вручную, переключением рычагов и проводов, чрезмерно сложны для практического использования. Он создаёт концепцию, по которой исполняемые коды хранятся в памяти так же, как и обрабатываемые данные. Отделение процессорной части от накопителя данных и принципиально одинаковый подход к хранению программ и информации стали краеугольными камнями архитектуры фон Неймана. Эта компьютерная архитектура до сих пор является самой распространённой. Именно от первых устройств, построенных на архитектуре фон Неймана, отсчитываются поколения ЭВМ.

Одновременно с формулировкой постулатов архитектуры фон Неймана в электротехнике начинается массовое применение вакуумных ламп. На тот момент только они позволяют в полной мере реализовать автоматизацию вычислений, предлагаемую новой архитектурой, поскольку время реакции электронных ламп чрезвычайно мало. Однако каждая лампа требовала для работы отдельного питающего провода, кроме того, физический процесс, на котором основано функционирование вакуумных ламп – термоэлектронная эмиссия – накладывал ограничения на их миниатюризацию. Как следствие, ЭВМ первого поколения потребляли сотни киловатт энергии и занимали десятки кубометров пространства.

В 1948-м году Сергей Лебедев, занимавшийся на своём директорском посту не только административной работой, но и научной, подал в АН СССР докладную записку. В ней говорилось о необходимости в кратчайшие сроки разработать свою электронную вычислительную машину, и ради практического использования, и ради научного прогресса. Разработки этой машины велись полностью с нуля – об экспериментах западных коллег Лебедев и его сотрудники информации не имели. За два года машина была спроектирована и смонтирована – для этих целей под Киевом, в Феофании, институту отвели здание, ранее принадлежавшее монастырю. В 1950-м ЭВМ, названная (МЭСМ), произвела первые вычисления – нахождение корней дифференциального уравнения. В 1951-м году инспекция академии наук, возглавляемая Келдышем, приняла МЭСМ в эксплуатацию. МЭСМ состояла из 6000 вакуумных ламп, выполняла 3000 операций в секунду, потребляла чуть меньше 25 кВт энергии и занимала 60 квадратных метров. Имела сложную трёхадресную систему команд и считывала данные не только с перфокарт, но и с магнитных лент.

Пока Лебедев строил свою машину в Киеве, в Москве образовалась своя группа электротехников. Электротехник Исаак Брук и изобретатель Башир Рамеев, оба – сотрудники Энергетического института им. Кржижановского, ещё в 1948-м подали в патентное бюро заявку на регистрацию проекта собственной ЭВМ. К 1950-му году Рамеева поставили во главе особой лаборатории, где буквально за год была собрана М-1– ЭВМ значительно менее мощная, чем МЭСМ (выполнялось всего 20 операций в секунду), но зато и меньшая по размерам (около 5 метров квадратных). 730 ламп потребляли 8 кВт энергии.

В отличие от МЭСМ, которая использовалась главным образом в военных и промышленных целях, вычислительное время серии «М» отводилось и учёным-ядерщикам, и организаторам экспериментального шахматного турнира между ЭВМ. В 1952-м году появилась М-2, производительность которой выросла в сто раз, а число ламп – всего лишь вдвое. Этого удалось достичь активным использованием управляющих полупроводниковых диодов. Энергопотребление увеличилось до 29 кВт, площадь – до 22 квадратных метров. Несмотря на явную успешность проекта, в массовое производство ЭВМ не запустили – этот приз ушёл ещё одному кибернетическому творению, созданному при поддержке Рамеева – «Стреле».

ЭВМ «Стрела» создавалась в Москве, под руководством Юрия Базилевского. Первый образец устройства завершили к 1953-му году. Как и М-1, «Стрела» использовала память на электронно-лучевых трубках (МЭСМ использовала триггерные ячейки). «Стрела» оказалась наиболее удачным из этих трёх проектов, поскольку её сумели запустить в серию – за сборку взялся Московский завод счётно-аналитических машин. За три года (1953-1956) было выпущено семь «Стрел», которые затем отправились в МГУ, в вычислительные центры АН СССР и нескольких министерств.

Во многих смыслах «Стрела» была хуже, чем М-2. Она выполняла те же 2000 операций в секунду, но при этом использовалось 6200 ламп и больше 60 тысяч диодов, что в сумме давало 300 квадратных метров занимаемой площади и порядка 150 кВт энергопотребления. М-2 подвели сроки: её предшественница хорошей производительностью не отличалась, а к моменту ввода в эксплуатацию доведенной до ума версии «Стрелы» уже были отданы в производство.

М-3 вновь была «урезанным» вариантом – ЭВМ выполняла 30 операций в секунду, состояла из 774-х ламп и потребляла 10 кВт энергии. Зато и занимала эта машина только 3 кв.м., благодаря чему пошла в серийное производство (было собрано 16 ЭВМ). В 1960-м году М-3 модифицировали, производительность довели до 1000 операций в секунду. На базе М-3 в Ереване и Минске разрабатывались новые ЭВМ «Арагац», «Раздан», «Минск». Эти «окраинные» проекты, шедшие параллельно с ведущими московскими и киевскими программами, добились серьёзных результатов уже позже, после перехода на транзисторные технологии.

В 1950-м году Лебедева перевели в Москву, в Институт точной механики и вычислительной техники. Там за два года была спроектирована ЭВМ, прообразом которой в своё время считалась МЭСМ. Новую машину назвали БЭСМ – Большая электронная счётная машина. Этот проект положил начало самой успешной серии советских компьютеров.

Доработанная ещё за три года БЭСМ отличалась великолепным по тем временам быстродействием – до 10 тысяч операций в минуту. При этом использовалось всего 5000 ламп, а потребляемая мощность составляла 35 кВт. БЭСМ являлась первой советской ЭВМ «широкого профиля» – её изначально предполагалось предоставлять учёным и инженерам для проведения их расчётов.

БЭСМ-2 разрабатывалась для серийного производства. Число операций в секунду довели до 20 тысяч, оперативная память, после испытаний ЭЛТ, ртутных трубок, была реализована на ферритовых сердечниках (на следующие 20 лет этот тип ОЗУ стал ведущим). Выпуск начался в 1958-м году, и за четыре года с конвейеров завода им. Володарского сошло 67 таких ЭВМ. С БЭСМ-2 началась разработка военных компьютеров, руководивших системами ПВО – М-40 и М-50. В рамках этих модификаций был собран первый советский компьютер второго поколения – 5Э92б, и дальнейшая судьба серии БЭСМ уже оказалась связана с транзисторами.

С 1955-го года Рамеев «передислоцировался» в Пензу для разработки ещё одной ЭВМ, более дешёвой и массовой «Урал-1». Состоящая из тысячи ламп и потребляющая до 10 кВт энергии, эта ЭВМ занимала порядка ста квадратных метров и стоила куда дешевле мощных БЭСМ. «Урал-1» выпускался до 1961-го года, всего было произведено 183 компьютера. Их устанавливали в вычислительных центрах и конструкторских бюро по всему миру, в частности, в центре управления полётами космодрома «Байконур». «Урал 2-4» также являлись ЭВМ на электронных лампах, но уже использовали ферритовую оперативную память, выполняли по несколько тысяч операций в секунду и занимали 200-400 квадратных метров.

В МГУ разрабатывали собственную ЭВМ – «Сетунь». Она также пошла в массовое производство – на Казанском заводе вычислительных машин было выпущено 46 таких ЭВМ. Их спроектировал математик Соболев совместно с конструктором Николаем Брусенцовым. «Сетунь» – ЭВМ на троичной логике; в 1959-м году, за несколько лет до массового перехода на транзисторные компьютеры, эта ЭВМ со своими двумя десятками вакуумных ламп выполняла 4500 операций в секунду и потребляла 2,5 кВт электричества. Для этого использовались ферритодиодные ячейки, которые советский инженер-электротехник Лев Гутенмахер опробовал ещё в 1954-м году при разработке своей безламповой электронной вычислительной машины ЛЭМ-1. «Сетуни» благополучно функционировали в различных учреждениях СССР, но будущее было за ЭВМ взаимно совместимыми, а значит – основанными на одной и той же, двоичной логике. Тем более что мир получил транзисторы, убравшие вакуумные лампы из электротехнических лабораторий.

ЭВМ первого поколения США

Серийное производство ЭВМ в США началось раньше, чем в СССР – в 1951-м году. Это был UNIVAC I, коммерческий компьютер, созданный скорее для обработки статистических данных. Его производительность была примерно такой же, что и у советских разработок: использовалось 5200 вакуумных ламп, выполнялось 1900 операций в секунду, потреблялось 125 кВт энергии.

Зато научные и военные компьютеры отличались куда большей мощностью (и размерами). Разработка ЭВМ Whirlwind началась ещё до Второй мировой, причём её назначением было ни много ни мало – подготовка пилотов на авиационных симуляторах. Естественно, в первой половине 20-го века это было нереальной задачей, поэтому война прошла, а Whirlwind так и не построили. Но затем началась холодная война, и разработчики из Массачусетского технологического института предложили вернуться к грандиозной идее.

В 1953-м году (тогда же, когда в свет вышли М-2 и «Стрелы») Whirlwind был завершён. Этот компьютер выполнял 75000 операций в секунду и состоял из 50 тысяч вакуумных ламп. Потребление энергии достигало нескольких мегаватт. В процессе создания ЭВМ были разработаны ферритовые накопители данных, оперативная память на электронно-лучевых трубках и нечто вроде примитивного графического интерфейса. На практике от Whirlwind так и не было проку – его модернизировали под перехват самолётов-бомбардировщиков, а на момент сдачи в эксплуатацию воздушное пространство уже перешло под власть межконтинентальных ракет.

Бесполезность Whirlwind для военных не поставила крест на подобных ЭВМ. Создатели компьютера передали основные наработки компании IBM. В 1954-м году на их основе был спроектирован IBM 701 – первый серийный компьютер этой корпорации, на тридцать лет обеспечивший ей лидерство на рынке вычислительной техники. Его характеристики были полностью аналогичны Whirlwind. Таким образом, быстродействие у американских компьютеров было выше, чем у советских, да и многие конструктивные решения были найдены раньше. Правда, это касалось скорее использования физических процессов и явлений – архитектурно ЭВМ Союза зачастую были совершеннее. Возможно, потому, что Лебедев и его последователи разрабатывали принципы построения ЭВМ практически с нуля, опираясь не на старые идеи, а на последние достижения математической науки. Однако обилие нескоординированных проектов не позволило СССР создать свою IBM 701 – удачные особенности архитектур были рассредоточены по разным моделям, и таким же распылением отличалось финансирование.

Принципы второго поколения ЭВМ

ЭВМ на вакуумных лампах отличались сложностью программирования, большими габаритами, высоким энергопотреблением. При этом ломались машины часто, ремонт их требовал участия профессиональных электротехников, а правильность исполнения команд серьёзно зависела от исправности аппаратной части. Узнать, вызвана ошибка неправильным подключением какого-то элемента или «опечаткой» программиста было крайне тяжёлой задачей.

В 1947-м году в лаборатории Белла, обеспечившей США в 20-м веке добрую половину передовых технологических решений, Бардин, Браттейн и Шокли изобрели биполярный полупроводниковый транзистор. 15 ноября 1948 года в журнале «Вестник информации» А.В. Красилов опубликовал статью «Кристаллический триод». Это была первая публикация в СССР о транзисторах. был создан независимо от работы американских учёных.

Кроме пониженного энергопотребления и большей скорости реакции, транзисторы выгодно отличались от вакуумных ламп своими долговечностью и на порядок меньшими габаритами. Это позволяло создавать вычислительные блоки промышленными методами (конвейерная сборка ЭВМ на вакуумных лампах представлялась маловероятной из-за их размеров и хрупкости). Заодно решалась проблема динамического конфигурирования компьютера – небольшие периферийные устройства легко было отключать и заменять другими, что в случае с массивными ламповыми компонентами не являлось возможным. Себестоимость транзистора была выше, чем себестоимость вакуумной лампы, однако при массовом производстве транзисторные компьютеры окупались значительно быстрее.

Переход на транзисторные вычисления в советской кибернетике прошёл плавно – не было создано никаких новых КБ или серий, просто старые БЭСМы и «Уралы» перевели на новую технологию.

Полностью полупроводниковая ЭВМ 5Э92б, спроектированная Лебедевым и Бурцевым, была создана под конкретные задачи противоракетной обороны. Она состояла из двух процессоров – вычислительного и контроллера периферийных устройств – имела систему самодиагностики и допускала «горячую» замену вычислительных транзисторных блоков. Производительность равнялась 500000 операций в секунду для основного процессора и 37000 – для контроллера. Столь высокая производительность дополнительного процессора была необходима, поскольку в связке с ЭВМ работали не только традиционные системы ввода-вывода, но и локаторы. ЭВМ занимала больше 100 квадратных метров. Её проектирование началось в 1961-м, а завершилось в 1964-м году.

Уже после 5Э92б разработчики занялись универсальной транзисторной ЭВМ – БЭСМами. БЭСМ-3 осталась макетом, БЭСМ-4 дошла до серийного производства и была выпущена в количестве 30 машин. Она выполняла до 40 операций в секунду и являлась «подопытным образцом» для создания новых языков программирования, пригодившихся с появлением БЭСМ-6.

За всю историю советской вычислительной техники БЭСМ-6 считается самой триумфальной. На момент своего создания в 1965-м году эта ЭВМ была передовой не столько по аппаратным характеристикам, сколько по управляемости. Она имела развитую систему самодиагностики, несколько режимов работы, обширные возможности по управлению удалёнными устройствами (по телефонным и телеграфным каналам), возможность конвейерной обработки 14 процессорных команд. Производительность системы достигала миллиона операций в секунду. Имелась поддержка виртуальной памяти, кеша команд, чтения и записи данных. В 1975-м году БЭСМ-6 обрабатывала траектории полёта космических аппаратов, участвовавших в проекте «Союз-Аполлон». Выпуск ЭВМ продолжался до 1987-го года, а эксплуатация – до 1995-го.

С 1964-го года на полупроводники перешли и «Уралы». Но к тому времени монополия этих ЭВМ уже прошла – почти в каждом регионе производили свои компьютеры. Среди них были украинские управляющие ЭВМ «Днепр», выполняющие до 20000 операций в секунду и потребляющие всего 4 кВт, ленинградские УМ-1, тоже управляющие, и требующие всего 0,2 кВт электричества при производительности 5000 операций в секунду, белорусские «Мински», «Весна» и «Снег», ереванские «Наири» и многие другие. Особого внимания заслуживают разработанные в киевском Институте кибернетики ЭВМ «МИР» и «МИР-2».

Эти инженерные ЭВМ стали выпускаться серийно в 1965-м году. В известном смысле глава Института кибернетики, академик Глушков, опередил Стива Джобса и Стива Возняка с их пользовательскими интерфейсами. «МИР» представлял собой ЭВМ с подключенной к ней электрической печатной машинкой; задавать команды процессору можно было на человекочитаемом языке программирования АЛМИР-65 (для «МИР-2» использовался язык высокого уровня АНАЛИТИК). Команды задавались как латинскими, так и кириллическими символами, поддерживались режимы редактирования и отладки. Вывод информации предусматривался в текстовом, табличном и графическом видах. Производительность «МИРа» составляла 2000 операций в секунду, для «МИР-2» этот показатель достигал 12000 операций в секунду, потребление энергии составляло несколько киловатт.

ЭВМ второго поколения США

В США электронные вычислительные машины продолжала разрабатывать IBM. Впрочем, у этой корпорации был и конкурент – небольшая компания Control Data Corporation и её разработчик Сеймур Крэй. Крэй одним из первых брал на вооружение новые технологии – сперва транзисторы, а затем и интегральные схемы. Он же собрал первые в мире суперкомпьютеры (в частности, самый быстрый на момент своего создания CDC 1604, который долго и безуспешно пытался приобрести СССР) и первым стал применять активное охлаждение процессоров.

Транзисторный CDC 1604 появился на рынке в 1960-м году. Он был основан на германиевых транзисторах, выполнял больше операций, чем БЭСМ-6, но имел худшую управляемость. Однако уже в 1964-м (за год до появления БЭСМ-6) Крэй разработал CDC 6600 – суперкомпьютер, отличавшийся революционной архитектурой. Центральный процессор на кремниевых транзисторах выполнял лишь простейшие команды, всё «преобразование» данных переходило в ведомство десяти дополнительных микропроцессоров. Для его охлаждения Крэй применял циркулирующий в трубках фреон. В итоге CDC 6600 стал рекордсменом по быстродействию, обогнав IBM Stretch в три раза. Справедливости ради, «соревнования» БЭСМ-6 и CDC 6600 никогда не проводилось, а сравнение по числу выполняемых операций на том уровне развития техники уже не имело смысла – слишком многое зависело от архитектуры и системы управления.

Принципы третьего поколения ЭВМ

Появление вакуумных ламп ускорило выполнение операций и позволило воплотить в жизнь идеи фон Неймана. Создание транзисторов решило «габаритную проблему» и позволило снизить энергопотребление. Однако оставалась проблема качества сборки – отдельные транзисторы буквально припаивались друг к другу, а это было плохо и с точки зрения механической надёжности, и с точки зрения электроизоляции. В начале 50-х годов инженерами высказывались идеи интеграции отдельных электронных компонентов, но только к 60-м появились первые опытные образцы интегральных микросхем.

Вычислительные кристаллы стали не собирать, а выращивать на специальных подложках. Электронные компоненты, выполняющие различные задачи, стали соединять при помощи металлизации алюминием, а роль изолятора была отведена p-n-переходу в самих транзисторах. Интегральные микросхемы стали плодом интеграции же трудов как минимум четырёх инженеров – Килби, Леговеца, Нойса и Эрни.

Поначалу микросхемы проектировались по тем же принципам, по которым осуществлялась «маршрутизация» сигналов внутри ламповых ЭВМ. Затем инженеры стали применять так называемую транзисторно-транзисторную логику (ТТЛ), более полно использовавшую физические преимущества новых решений.

Немаловажным было обеспечение совместимости, аппаратной и программной, различных ЭВМ. Особенно много внимания уделялось совместимости моделей одних и тех же серий – до межкорпоративного и тем более межгосударственного сотрудничества ещё было далеко.

Советская промышленность была в полной мере обеспечена ЭВМ, однако многообразие проектов и серий начинало создавать проблемы. По сути, универсальная программируемость компьютеров ограничивалась их аппаратной несовместимостью – у всех серий были разные разрядности процессоров, наборы команд и даже размеры байтов. Кроме того, серийность производства ЭВМ была весьма условной – компьютерами обеспечивались лишь крупнейшие вычислительные центры. В то же время, отрыв американских инженеров увеличивался – в 60-х годах в Калифорнии уже уверенно выделялась Кремниевая долина, где вовсю создавались прогрессивные интегральные микросхемы.

В 1968-м году была принята директива «Ряд», по которой дальнейшее развитие кибернетики СССР направлялось по пути клонирования компьютеров IBM S/360. Сергей Лебедев, остававшийся на тот момент ведущим инженером-электротехником страны, отзывался о «Ряде» скептически – путь копирования по определению являлся дорогой отстающих. Однако другого способа быстро «подтянуть» отрасль никто не видел. Был учреждён Научно-исследовательский центр электронной вычислительной техники в Москве, основной задачей которого было выполнение программы «Ряд» – разработки унифицированной серии ЭВМ, подобных S/360. Результатом работы центра стало появление ЕС ЭВМ в 1971-м году. Несмотря на сходство идеи с IBM S/360, прямого доступа к этим компьютерам советские разработчики не имели, поэтому проектирование ЭВМ начиналось с дизассемблирования программного обеспечения и логического построения архитектуры на основании алгоритмов её работы.

Разработка ЕС ЭВМ велась совместно со специалистами из дружественных стран, в частности, ГДР. Однако попытки догнать США в сфере разработки компьютеров завершились крахом в 1980-х годах. Причиной фиаско послужил как экономический и идеологический спад СССР, так и появление концепции персональных компьютеров. К переходу на индивидуальные ЭВМ кибернетика Союза была не готова ни технически, ни идейно.

Принято различать поколения ЭВМ: 1-е поколение- ламповые ЭВМ, 2-е поколение — полупроводниковые ЭВМ, 3-е поколение- ЭВМ с элементной базой на интегральных схемах, 4-е поколение — ЭВМ с элементной базой на БИС и СБИС.

Основные универсальные отечественные ЭВМ первого и второго поколений (разрабатывались по оригинальным проектам отечественных специалистов):

• МЭСМ (рис. 1)- малая электронная счетная машина первого поколения (!951 г.) Быстродействие 100 операций в с, представление чисел — с фиксированной запятой, 16 двоичных разрядов, система команд — трехадресная. Имеются устройства арифметическое, управляющее, ввода/вывода, запоминающее на триггерах (емкость 31 число и 63 команды) и на магнитном барабане. Ввод с перфокарт или с штекерного устройства. 6000 электронных ламп. Занимаемая площадь 60 м 2 . Потребляемая мощность 25 кВт. Создана в Киевском институте электротехники и теплотехники под руководством С.А.Лебедева.

Рис. 1. МЭСМ

• М-1 — одна из первых (1951 г.) отечественных ЭВМ, созданная в энергетическом институте АН СССР под руководством И.С.Брука и Н.Я.Матюхина. Время сложения 20 мс, умножения 2 с. Емкость оперативной памяти — 512 25-разрядных слов. 730 электронных ламп.

• М-2 — малая универсальная вычислительная машина, создана в 1952 г. в Лаборатории управляющих машин и систем под руководством И.С.Брука. Быстродействие — 2 тыс операций/с.

• БЭСМ — (рис. 2) большая электронная счетная машина первого поколения. Одна из первых быстродействующих отечественных ЭВМ, разрабатывавшаяся в ИТМиВТ в 1950-1953 гг. Производительность — 8-10 тыс. операций в с. Представление чисел — с плавающей запятой, 39 двоичных разрядов. В первых моделях БЭСМ память была выполнена на ртутных линиях задержки, затем на потенциалоскопах, и в 1958 г. — на ферритовых элементах (2047 слов), тогда она стала называться БЭСМ-2. Главный конструктор С.А.Лебедев (ИТМиВТ).

Рис. 2. БЭСМ

• М-3 — универсальная вычислительная машина, создана в 1956 г. в Лаборатории управляющих машин и систем под руководством И.С.Брука и Н.Я Матюхина. Быстродействие — 1,5 тыс операций/с (с накопителем на ферритовых сердечниках).
• "Стрела" — одна из первых (наравне с БЭСМ) отечественных ЭВМ, разрабатывавшаяся в СКБ-245 министерства машиностроения и приборостроения СССР в 1950-1953 г.г. под руководством Ю.Я.Базилевского и Б.И.Рамеева. Быстродействие — 2000 операций/с, оперативная память 2048 43-разрядных слов. Машина трехадресная.
• Урал-1 — первая из серии ЭВМ "Урал" , созданная в 1957 г. под руководством Б.И.Рамеева в Пензенском НИИ математических машин. Эта малая машина отличалась дешевизной и потому получила сравнительно широкое распространение в конце 50х годов. Быстродействие — 100 операций/с, оперативная память (1024 слова) — на магнитном барабане.
• Минск-1 — первая ЭВМ из серии машин "Минск" , выпускавшихся на Минском заводе электронных вычислительных машин;

• М-20 — одна из лучших машин первого поколения (1958 г.) Быстродействие — 20 тыс операций/с, разрядность 45. внешняя память — магнитные барабаны и ленты. Первая операционная система ИС-2. Главный конструктор С.А.Лебедев.
• М-40 — компьютер (1959 г.), считающийся первым Эльбрусом (на вакуумных лампах). быстродействие 40 тыс. оп/с. Главный конструктор С.А.Лебедев, его заместитель В.С.Бурцев. В 1961 г. зенитная ракета, управляемая компьютером М-40, успешно сбивает межконтинентальную баллистическую ракету, способную нести ядерное оружие.
• Урал-2 — ЭВМ с быстродействие 5000 операций/с с оперативной памятью на ферритовых сердечниках (1959 г.).
• М-222 — быстродействующая ЭВМ второго поколения, прототипом является М-20. Создана в СКБ-245, руководимом М.К.Сулимом.

• БЭСМ-4 — вариант БЭСМ на полупроводниковой элементной базе. Быстродействие — 20 тыс операций/с, емкость оперативной памяти — 16384 48-разрядных слова. В 1962—1963 гг. — создание прототипа, 1964 г.- начало серийного выпуска. Главный конструктор О.П.Васильев, научный руководитель С.А.Лебедев.
• Урал-11, Урал-14, Урал-16 — серия (ряд) аппаратно и программно совместимых ЭВМ второго поколения разной производительности, созданная в Пензенском НИИММ под руководством Б.И.Рамеева в 1962—64 гг. Эта серия предвосхитившая решения IBM-360 и принятого в дальнейшем для разработки в странах СЭВ ряда ЕС ЭВМ.

• 1964 г. — компьютер 5Э92б на дискретных транзисторах, созданный С.А.Лебедевым и В.С.Бурцевым. Быстродействие 0,5 млн оп/с, емкость оперативной памяти 32 тыс. 48-разрядных слов. Использовался в первой Российской противоракетной системе обороны Москвы.

• БЭСМ-6 (рис. 3)- супер-ЭВМ второго поколения. 1967 г. Быстродействие — 1 млн операций/с, емкость оперативной памяти — 64-128К 50-разрядных слов. Главный конструктор С.А.Лебедев. Всего в базовом варианте было выпущено около 350 компьютеров БЭСМ-6. В 1975 г. управление полетом по программе "Союз-Аполлон" обеспечивал вычислительный комплекс на основе БЭСМ-6.

Примечание 1

В группу разработчиков Стрелы входили Б.В.Анисимов, Д.А.Жучков, Н.В.Трубников, имена которых связаны с подготовкой инженерных кадров в МВТУ им. Н.Э.Баумана, Так, Б.В.Анисимов в 1952 г. основал и до конца жизни (1976 г.) руководил кафедрой "Математические машины".

Рис. 3. БЭСМ-6

Необходимо также отметить малоизвестный (из-за соображений секретности) компьютер 5Э92б на дискретных транзисторах, созданный С.А.Лебедевым и В.С.Бурцевым в 1964 г. Его быстродействие 0,5 млн оп/с, емкость оперативной памяти 32 тыс. 48-разрядных слов. Использовался в первой советской противоракетной системе обороны Москвы.

Нельзя не упомянуть специализированные ЭВМ, разработанные в ЦНИИ "Агат" под руководством Я.А.Хетагурова. Ярослав Афанасьевич родился в 1926 г., окончил МВТУ им. Н.Э.Баумана. В 1962 г. появляется первая отечественная подвижная (в автоприцепе) полупроводниковая машина "Курс-1", предназначенная для работы в системе противовоздушной обороны страны. Эта машина серийно изготавливалась на заводах Минрадиопрома вплоть до 1987 г. В интересах Военно-морского флота страны в "Агат" был создан ряд корабельных цифровых вычислительных систем, в том числе обеспечивавших стрельбу стратегического ракетного комплекса с подводной лодки.

Рис. 5. Г.П.Лопато

В 1961 г. в Ленинграде на базе лаборатории, в которой работали приехавшие из-за рубежа Филипп Георгиевич Старос и Иозеф Вениаминович Берг, было создано конструкторское бюро КБ-2. В 1962 г. в КБ-2 была закончена разработка управляющей ЭВМ УМ1-НХ, нашедшей широкое применение в народном хозяйстве, а в 1964 г. — микроминиатюрная ЭВМ УМ-2, ориентированная на применение в аэрокосмических объектах. Но наиболее значительным результатом деятельности Ф.Г.Староса является его вклад в создание Научного центра микроэлектроники в Зеленограде, где некоторое время он работал главным инженером Центра и где использовались результаты разработки интегральных схем, полученные в КБ-2.

Создание отечественных ЭВМ третьего и четвертого поколения началось с проекта Единой системы ЭВМ. Для реализации проекта создается Научно-исследовательский центр электронной вычислительной техники (НИЦЭВТ), в него переводится Научно-исследовательский институт электронных математических машин (НИЭМ), созданный в 1958 г. на базе СКБ-245. За период 1958-1968 гг. в НИЭМ был разработан ряд ЭВМ как универсальных, так и специализированных для министерства обороны СССР. Одним из главных конструкторов был директор НИЭМ С.А.Крутовских. В 1964 г. в НИЭМ впервые в СССР были развернуты работы по проектированию и производству бортовых ЭВМ, получивших название "Аргон". Первые образцы ЭВМ "Аргон" появились в 1968 г.

Машины ЕС ЭВМ включали большое число моделей и выпускались с 1971 г. до середины 90-х годов. Однако машины ЕС ЭВМ по своему техническому уровню значительно уступают лучшим американским машинам того же времени.

Параллельно, начиная с 1974 г., выпускались компьютеры серии малых машин СМ ЭВМ.

В ИТМиВТ и группе компаний Эльбрус были продолжены работы по созданию отечественных суперкомпьютеров.

Рис. 6. Рост производительности компьютеров в 60-80-е годы

К сожалению, именно с конца 60-х – начала 70-х годов, когда принято решение о построении ЕС ЭВМ на базе IBM-360, начинается отставание отечественной вычислительной техники от зарубежной. Среди причин можно назвать трудности становления НИЦЭВТа, как слаженно работающего коллектива, так как он собран из групп разработчиков нескольких организаций. Возможно, наличие прототипа IBM-360 так или иначе сковывало творческий потенциал разработчиков, направляя его на выяснение чужих решений. Во всяком случае, из рис. 6, на котором показано, как в 60-80-е годы изменялось быстродействие вычислительных систем, видно, что рост производительности ЭВМ в мире в целом подчинялся закону Г.Мура, а в отношении отечественных ЭВМ он был нарушен. Если БЭСМ-6 находилась в общем потоке роста производительности, практически не уступая лучшим зарубежным ЭВМ, то равноценную по производительности ЕС-1060 удалось получить только через 11 лет, когда американские разработчики ЭВМ ушли далеко вперед.

Начиная с середины 70-х годов, когда в мире произошел переход к ЭВМ четвертого поколения, основным фактором нашего отставания следует считать отсутствие элементной базы, сопоставимой по своим характеристикам с зарубежными БИС и СБИС. Об этом свидетельствует тот факт, что линия Эльбрусов (машины Э1 и Э2), разрабатывавшихся в ИТМиВТ, также находится ниже общемировой тенденции роста производительности суперкомпьютеров (рис. 6). А экономическая разруха 90-х годов усугубила ситуацию, отбросив Россию в число стран, отстающих не только от США, но также от многих стран Европы, Азии и даже Африки. Производство ЕС ЭВМ в России окончательно прекратилось в 1995 г.

Беда нашей вычислительной техники — не только значительное отставание само по себе. Как сказал в конце 80-х академик А.П.Ершов: "Мы не отстаем – мы идем не туда".

В последние годы в НИЦЭВТ, потерявшем значительную часть своего потенциала, разрабатываются вычислительные кластеры и серверы на базе современных коммерчески доступных компонентов.

Как только человек открыл для себя понятие "количество", он сразу же принялся подбирать инструменты, оптимизирующие и облегчающие счёт. Сегодня сверхмощные компьютеры, основываясь на принципах математических вычислений, обрабатывают, хранят и передают информацию - важнейший ресурс и двигатель прогресса человечества. Нетрудно составить представление о том, как происходило развитие вычислительной техники, кратко рассмотрев основные этапы этого процесса.

Основные этапы развития вычислительной техники

Самая популярная классификация предлагает выделить основные этапы развития вычислительной техники по хронологическому принципу:

• Ручной этап. Он начался на заре человеческой эпохи и продолжался до середины XVII столетия. В этот период возникли основы счёта. Позднее, с формированием позиционных систем счисления, появились приспособления (счёты, абак, позднее - логарифмическая линейка), делающие возможными вычисления по разрядам.
• Механический этап. Начался в середине XVII и длился почти до конца XIX столетия. Уровень развития науки в этот период сделал возможным создание механических устройств, выполняющих основные арифметические действия и автоматически запоминающих старшие разряды.
• Электромеханический этап - самый короткий из всех, какие объединяет история развития вычислительной техники. Он длился всего около 60 лет. Это промежуток между изобретением в 1887 году первого табулятора до 1946 года, когда возникла самая первая ЭВМ (ENIAC). Новые машины, действие которых основывалось на электроприводе и электрическом реле, позволяли производить вычисления со значительно большей скоростью и точностью, однако процессом счёта по-прежнему должен был управлять человек.
• Электронный этап начался во второй половине прошлого столетия и продолжается в наши дни. Это история шести поколений электронно-вычислительных машин - от самых первых гигантских агрегатов, в основе которых лежали электронные лампы, и до сверхмощных современных суперкомпьютеров с огромным числом параллельно работающих процессоров, способных одновременно выполнить множество команд.

Этапы развития вычислительной техники разделены по хронологическому принципу достаточно условно. В то время, когда использовались одни типы ЭВМ, активно создавались предпосылки для появления следующих.

Самые первые приспособления для счёта

Наиболее ранний инструмент для счёта, который знает история развития вычислительной техники, - десять пальцев на руках человека. Результаты счёта первоначально фиксировались при помощи пальцев, зарубок на дереве и камне, специальных палочек, узелков.

С возникновением письменности появлялись и развивались различные способы записи чисел, были изобретены позиционные системы счисления (десятичная - в Индии, шестидесятиричная - в Вавилоне).

Примерно с IV века до нашей эры древние греки стали вести счёт при помощи абака. Первоначально это была глиняная плоская дощечка с нанесёнными на неё острым предметом полосками. Счёт осуществлялся путём размещения на этих полосах в определённом порядке мелких камней или других небольших предметов.

В Китае в IV столетии нашей эры появились семикосточковые счёты - суанпан (суаньпань). На прямоугольную деревянную раму натягивались проволочки или верёвки - от девяти и более. Ещё одна проволочка (верёвка), натянутая перпендикулярно остальным, разделяла суанпан на две неравные части. В большем отделении, именуемом "землёй", на проволочки было нанизано по пять косточек, в меньшем - "небе" - их было по две. Каждая из проволочек соответствовала десятичному разряду.

Традиционные счёты соробан стали популярными в Японии с XVI века, попав туда из Китая. В это же время счёты появились и в России.

В XVII столетии на основании логарифмов, открытых шотландским математиком Джоном Непером, англичанин Эдмонд Гантер изобрёл логарифмическую линейку. Это устройство постоянно совершенствовалось и дожило до наших дней. Оно позволяет умножать и делить числа, возводить в степень, определять логарифмы и тригонометрические функции.

Логарифмическая линейка стала прибором, завершающим развитие средств вычислительной техники на ручном (домеханическом) этапе.

Первые механические счётные устройства

В 1623 году немецким учёным Вильгельмом Шиккардом был создан первый механический "калькулятор", который он назвал считающими часами. Механизм этого прибора напоминал обычный часовой, состоящий из шестерёнок и звёздочек. Однако известно об этом изобретении стало только в середине прошлого столетия.

Качественным скачком в области технологии вычислительной техники стало изобретение суммирующей машины "Паскалины" в 1642 году. Её создатель, французский математик Блез Паскаль, начал работу над этим устройством, когда ему не было и 20 лет. "Паскалина" представляла собой механический прибор в виде ящичка с большим количеством взаимосвязанных шестерёнок. Числа, которые требовалось сложить, вводились в машину поворотами специальных колёсиков.

В 1673 году саксонский математик и философ Готфрид фон Лейбниц изобрёл машину, выполнявшую четыре основных математических действия и умевшую извлекать квадратный корень. Принцип её работы был основан на двоичной системе счисления, специально придуманной учёным.

В 1818 году француз Шарль (Карл) Ксавье Тома де Кольмар, взяв за основу идеи Лейбница, изобрёл арифмометр, умеющий умножать и делить. А ещё спустя два года англичанин Чарльз Бэббидж приступил к конструированию машины, которая способна была бы производить вычисления с точностью до 20 знаков после запятой. Этот проект так и остался неоконченным, однако в 1830 году его автор разработал другой - аналитическую машину для выполнения точных научных и технических расчётов. Управлять машиной предполагалось программным путём, а для ввода и вывода информации должны были использоваться перфорированные карты с разным расположением отверстий. Проект Бэббиджа предугадал развитие электронно-вычислительной техники и задачи, которые смогут быть решены с её помощью.

Примечательно, что слава первого в мире программиста принадлежит женщине - леди Аде Лавлейс (в девичестве Байрон). Именно она создала первые программы для вычислительной машины Бэббиджа. Её именем впоследствии был назван один из компьютерных языков.

Разработка первых аналогов компьютера

В 1887 году история развития вычислительной техники вышла на новый этап. Американскому инженеру Герману Голлериту (Холлериту) удалось сконструировать первую электромеханическую вычислительную машину - табулятор. В её механизме имелось реле, а также счётчики и особый сортировочный ящик. Прибор считывал и сортировал статистические записи, сделанные на перфокартах. В дальнейшем компания, основанная Голлеритом, стала костяком всемирно известного компьютерного гиганта IBM.

В 1930 году американец Ванновар Буш создал дифференциальный анализатор. В действие его приводило электричество, а для хранения данных использовались электронные лампы. Эта машина способна была быстро находить решения сложных математических задач.

Ещё через шесть лет английским учёным Аланом Тьюрингом была разработана концепция машины, ставшая теоретической основой для нынешних компьютеров. Она обладала всеми главными свойствами современного средства вычислительной техники: могла пошагово выполнять операции, которые были запрограммированы во внутренней памяти.

Спустя год после этого Джордж Стибиц, учёный из США, изобрёл первое в стране электромеханическое устройство, способное выполнять двоичное сложение. Его действия основывались на булевой алгебре - математической логике, созданной в середине XIX века Джорджем Булем: использовании логических операторов И, ИЛИ и НЕ. Позднее двоичный сумматор станет неотъемлемой частью цифровой ЭВМ.

В 1938 году сотрудник университета в Массачусетсе Клод Шеннон изложил принципы логического устройства вычислительной машины, применяющей электрические схемы для решения задач булевой алгебры.

Начало компьютерной эры

Правительства стран, участвующих во Второй мировой войне, осознавали стратегическую роль вычислительных машин в ведении военных действий. Это послужило толчком к разработкам и параллельному возникновению в этих странах первого поколения компьютеров.

Пионером в области компьютеростроения стал Конрад Цузе - немецкий инженер. В 1941 году им был создан первый вычислительный автомат, управляемый при помощи программы. Машина, названная Z3, была построена на телефонных реле, программы для неё кодировались на перфорированной ленте. Этот аппарат умел работать в двоичной системе, а также оперировать числами с плавающей запятой.

Первым действительно работающим программируемым компьютером официально признана следующая модель машины Цузе - Z4. Он также вошёл в историю как создатель первого высокоуровневого языка программирования, получившего название "Планкалкюль".

В 1942 году американские исследователи Джон Атанасов (Атанасофф) и Клиффорд Берри создали вычислительное устройство, работавшее на вакуумных трубках. Машина также использовла двоичный код, могла выполнять ряд логических операций.

В 1943 году в английской правительственной лаборатории, в обстановке секретности, была построена первая ЭВМ, получившая название "Колосс". В ней вместо электромеханических реле использовалось 2 тыс. электронных ламп для хранения и обработки информации. Она предназначалась для взлома и расшифровки кода секретных сообщений, передаваемых немецкой шифровальной машиной "Энигма", которая широко применялась вермахтом. Существование этого аппарата ещё долгое время держалось в строжайшей тайне. После окончания войны приказ о его уничтожении был подписан лично Уинстоном Черчиллем.

Разработка архитектуры

В 1945 году американским математиком венгерско-немецкого происхождения Джоном (Яношем Лайошем) фон Нейманом был создан прообраз архитектуры современных компьютеров. Он предложил записывать программу в виде кода непосредственно в память машины, подразумевая совместное хранение в памяти компьютера программ и данных.

Архитектура фон Неймана легла в основу создаваемого в то время в Соединённых Штатах первого универсального электронного компьютера - ENIAC. Этот гигант весил около 30 тонн и располагался на 170 квадратных метрах площади. В работе машины были задействованы 18 тыс. ламп. Этот компьютер мог произвести 300 операций умножения или 5 тыс. сложения за одну секунду.

Первая в Европе универсальная программируемая ЭВМ была создана в 1950 году в Советском Союзе (Украина). Группа киевских учёных, возглавляемая Сергеем Алексеевичем Лебедевым, сконструировала малую электронную счётную машину (МЭСМ). Её быстродействие составляло 50 операций в секунду, она содержала около 6 тыс. электровакуумных ламп.

В 1952 году отечественная вычислительная техника пополнилась БЭСМ - большой электронной счётной машиной, также разработанной под руководством Лебедева. Эта ЭВМ, выполнявшая в секунду до 10 тыс. операций, была на тот момент самой быстродействующей в Европе. Ввод информации в память машины происходил при помощи перфоленты, выводились данные посредством фотопечати.

В этот же период в СССР выпускалась серия больших ЭВМ под общим названием "Стрела" (автор разработки - Юрий Яковлевич Базилевский). С 1954 года в Пензе началось серийное производство универсальной ЭВМ "Урал" под руководством Башира Рамеева. Последние модели были аппаратно и программно совместимы друг с другом, имелся широкий выбор периферических устройств, позволяющий собирать машины различной комплектации.

Транзисторы. Выпуск первых серийных компьютеров

Однако лампы очень быстро выходили из строя, весьма затрудняя работу с машиной. Транзистор, изобретённый в 1947 году, сумел решить эту проблему. Используя электрические свойства полупроводников, он выполнял те же задачи, что и электронные лампы, однако занимал значительно меньший объём и расходовал не так много энергии. Наряду с появлением ферритовых сердечников для организации памяти компьютеров, использование транзисторов дало возможность заметно уменьшить размеры машин, сделать их ещё надёжнее и быстрее.

В 1954 году американская фирма "Техас Инструментс" начала серийно производить транзисторы, а два года спустя в Массачусетсе появился первый построенный на транзисторах компьютер второго поколения - ТХ-О.

В середине прошлого столетия значительная часть государственных организаций и крупных компаний использовала компьютеры для научных, финансовых, инженерных расчётов, работы с большими массивами данных. Постепенно ЭВМ приобретали знакомые нам сегодня черты. В этот период появились графопостроители, принтеры, носители информации на магнитных дисках и ленте.

Активное использование вычислительной техники привело к расширению областей её применения и потребовало создания новых программных технологий. Появились языки программирования высокого уровня, позволяющие переносить программы с одной машины на другую и упрощающие процесс написания кода ("Фортран", "Кобол" и другие). Появились особые программы-трансляторы, преобразовывающие код с этих языков в команды, прямо воспринимаемые машиной.

Появление интегральных микросхем

В 1958-1960 годах, благодаря инженерам из Соединённых Штатов Роберту Нойсу и Джеку Килби, мир узнал о существовании интегральных микросхем. На основе из кремниевого или германиевого кристалла монтировались миниатюрные транзисторы и другие компоненты, порой до сотни и тысячи. Микросхемы размером чуть более сантиметра работали гораздо быстрее, чем транзисторы, и потребляли намного меньше энергии. С их появлением история развития вычислительной техники связывает возникновение третьего поколения ЭВМ.

В 1964 году фирмой IBM был выпущен первый компьютер семейства SYSTEM 360, в основу которого легли интегральные микросхемы. С этого времени можно вести отсчёт массового выпуска ЭВМ. Всего было произведено более 20 тыс. экземпляров данного компьютера.

В 1972 году в СССР была разработана ЕС (единая серия) ЭВМ. Это были стандартизированные комплексы для работы вычислительных центров, имевшие общую систему команд. За основу была взята американская система IBM 360.

В следующем году компания DEC выпустила мини-компьютер PDP-8, ставший первым коммерческим проектом в этой области. Относительно низкая стоимость мини-компьютеров дала возможность использовать их и небольшим организациям.

В этот же период постоянно совершенствовалось программное обеспечение. Разрабатывались операционные системы, ориентированные на то, чтобы поддерживать максимальное количество внешних устройств, появлялись новые программы. В 1964 году разработали Бейсик - язык, предназначенный специально для подготовки начинающих программистов. Через пять лет после этого возник Паскаль, оказавшийся очень удобным для решения множества прикладных задач.

Персональные компьютеры

После 1970 года начался выпуск четвёртого поколения ЭВМ. Развитие вычислительной техники в это время характеризуется внедрением в производство компьютеров больших интегральных схем. Такие машины теперь могли совершать за одну секунду тысячи миллионов вычислительных операций, а ёмкость их ОЗУ увеличилась до 500 миллионов двоичных разрядов. Существенное снижение себестоимости микрокомпьютеров привело к тому, что возможность их купить постепенно появилась у обычного человека.

Одним из первых производителей персональных компьютеров стала компания Apple. Создавшие её Стив Джобс и Стив Возняк сконструировали первую модель ПК в 1976 году, дав ей название Apple I. Стоимость его составила всего 500 долларов. Через год была представлена следующая модель этой компании - Apple II.

Компьютер этого времени впервые стал похожим на бытовой прибор: помимо компактного размера, он имел изящный дизайн и интерфейс, удобный для пользователя. Распространение персональных компьютеров в конце 1970 годов привело к тому, что спрос на большие ЭВМ заметно упал. Этот факт всерьёз обеспокоил их производителя - компанию IBM, и в 1979 году она выпустила на рынок свой первый ПК.

Два года спустя появился первый микрокомпьютер этой фирмы с открытой архитектурой, основанный на 16-разрядном микропроцессоре 8088, производимом компанией "Интел". Компьютер комплектовался монохромным дисплеем, двумя дисководами для пятидюймовых дискет, оперативной памятью объемом 64 килобайта. По поручению компании-создателя фирма "Майкрософт" специально разработала операционную систему для этой машины. На рынке появились многочисленные клоны IBM PC, что подтолкнуло рост промышленного производства персональных ЭВМ.

В 1984 году компанией Apple был разработан и выпущен новый компьютер - Macintosh. Его операционная система была исключительно удобной для пользователя: представляла команды в виде графических изображений и позволяла вводить их с помощью манипулятора - мыши. Это сделало компьютер ещё более доступным, поскольку теперь от пользователя не требовалось никаких специальных навыков.

ЭВМ пятого поколения вычислительной техники некоторые источники датируют 1992-2013 годами. Вкратце их основная концепция формулируется так: это компьютеры, созданные на основе сверхсложных микропроцессоров, имеющие параллельно-векторную структуру, которая делает возможным одновременное выполнение десятков последовательных команд, заложенных в программу. Машины с несколькими сотнями процессоров, работающих параллельно, позволяют ещё более точно и быстро обрабатывать данные, а также создавать эффективно работающие сети.

Развитие современной вычислительной техники уже позволяет говорить и о компьютерах шестого поколения. Это электронные и оптоэлектронные ЭВМ, работающие на десятках тысяч микропроцессоров, характеризующиеся массовым параллелизмом и моделирующие архитектуру нейронных биологических систем, что позволяет им успешно распознавать сложные образы.

Последовательно рассмотрев все этапы развития вычислительной техники, следует отметить интересный факт: изобретения, хорошо зарекомендовавшие себя на каждом из них, сохранились до наших дней и с успехом продолжают использоваться.

Классы вычислительной техники

Существуют различные варианты классификации ЭВМ.

Так, по назначению компьютеры делятся:

• на универсальные - те, которые способны решать самые различные математические, экономические, инженерно-технические, научные и другие задачи;
• проблемно-ориентированные - решающие задачи более узкого направления, связанные, как правило, с управлением определёнными процессами (регистрация данных, накопление и обработка небольших объёмов информации, выполнение расчётов в соответствии с несложными алгоритмами). Они обладают более ограниченными программными и аппаратными ресурсами, чем первая группа компьютеров;
• специализированные компьютеры решают, как правило, строго определённые задачи. Они имеют узкоспециализированную структуру и при относительно низкой сложности устройства и управления достаточно надёжны и производительны в своей сфере. Это, к примеру, контроллеры или адаптеры, управляющие рядом устройств, а также программируемые микропроцессоры.

По размерам и производительной мощности современная электронно-вычислительная техника делится:

• на сверхбольшие (суперкомпьютеры);
• большие компьютеры;
• малые компьютеры;
• сверхмалые (микрокомпьютеры).

Таким образом, мы увидели, что устройства, сначала изобретённые человеком для учёта ресурсов и ценностей, а затем - быстрого и точного проведения сложных расчётов и вычислительных операций, постоянно развивались и совершенствовались.

Муниципальное общеобразовательное учреждение Промышленно-коммерческий лицей.

Реферат по теме: «Отечественные ЭВМ»

Выполнила ученица 10 «Г» класса Назарова Наташа.

Г.Владимир, 2011г

План.
I. Вступление.

II. Разработка отечественных ЭВМ.

III. Поколения Эвм:

Первое поколение ЭВМ;

2) Второе поколение ЭВМ;

3) Третье поколение ЭВМ;

4) Четвертое поколение ЭВМ;

5)Пятое поколение ЭВМ.

IV. Выпуск советских моделей персональных машин.

V. Работа над двумя последними советскими суперЭВМ.

VI. Работа над третьим представителем семейства «Эльбрусов».

VII. Роль компьютеров в жизни.

Вступление.
Начало компьютерной эрой принято отсчитывать со времени появления первой цифровой электронной вычислительной машины, созданной американскими инженерами. Запущенная впервые весной 1945 года и анонсированная в 1946 году, она является прообразом миллионов современных компьютеров. Отдавая должное создателям первой вычислительной машины, необходимо напомнить, что и наша история развития отечественной компьютерной техники насчитывает немало славных страниц. Разработанные первоначально исключительно для военных целей, электронные вычислительные машины (ЭВМ) или, как их стали называть в последние годы, компьютеры сегодня используются практически во всех сферах человеческой деятельности – от решения сложнейших оборонных задач и управления промышленными объектами до образования, медицины и даже досуга. Сегодня компьютерные средства представлены довольно сложными системам многофункционального назначения. Однако начало компьютерной эры было положено в середине XX века сравнительно примитивными, конечно, по нынешним меркам, устройствами, созданными на основе электронных ламп.
Разработка отечественных ЭВМ.
1948 год
Разработка первого в СССР проекта цифровой электронной вычислительной машины под руководством Исаака Семеновича Брука и Башира Искандаровича Рамеева.
В 1948 г. И.С.Брук совместно с Б.И.Рамеевым составил отчет о принципах действия электронной цифровой вычислительной машины. Первое в СССР авторское свидетельство на изобретение цифровой ЭВМ на имя И.С.Брука и Б.И.Рамеева датировано декабрем 1948г. Обоснование принципов построения ЭВМ с хранимой в памяти программой, независимо от Джона фон Неймана, было подготовлено С.А.Лебедевым в октябре-декабре 1948 года. В результате проводимых в СССР исследований руководимый С. А. Лебедевым году коллектив в 1948 разработал и предложил первый проект отечественной цифровой электронной вычислительной машины. В дальнейшем под руководством академика С. А. Лебедева и В. М. Глушкова разрабатывается целый ряд отечественных ЭВМ. Сначала это была МЭСМ – малая электронная счетная машина (1951 год, Киев), затем БЭСМ – быстродействующая электронная счетная машина (1952 год, Москва). Параллельно с ними реализовывались линейки «Стрела», «Урал», «Минск», «Раздан», «Наири», серия «М» и др. В ноябре 1950 году произведен первый пробный пуск макета малой электронной счетной машины МЭСМ (Малая Электронная Счетная Машина) под руководством С.А.Лебедева. И это только небольшая часть из многих десятков наименований реализованных проектов. Примеров же реализации достижений отечественных ученых и инженеров довольно много.

1951 год
Приемка Государственной комиссией МЭСМ - первая электронная счетная машина в континентальной Европе с хранимой в памяти программой.
Быстродействие более 100 операций в секунду. Первоначально машина была 16-разрядной, но затем разрядность была увеличена до 20.

1952 год
Завершение отладки и запуск первой в Российской федерации малогабаритной электронной автоматической цифровой машина (АЦВМ) М-1 (с хранимой программой). Основные идеи построения М-1 были предложены И. С. Бруком и Н. Я. Матюхиным, тогда молодым инженером, окончившим радиотехнический факультет МЭИ, впоследствии членом-корреспондентом АН СССР. М-1 была запущена в опытную эксплуатацию в начале 1952 г, примерно одновременно с МЭСМ созданной С. А. Лебедевым в Киеве.
Содержала 730 электронных ламп, рулонный телетайп, впервые применена двухадресная система команд. Производительность 15-20 операций в секунду. ОЗУ 256 25-разрядных слов. В дальнейшем были разработаны ЭВМ М-2 и М-3 .
Классическая архитектура компьютера, называемая сейчас архитектурой фон Неймана, была разработана И.С.Бруком и Н.Я.Матюхиным совершенно самостоятельно. Отчет Принстонского университета (США) Burks A.W., Goldstine H.H., Neuman J. "Preliminary discussion of the logical design of an electronic computing instrument" был известен в США с 1946 г, но опубликован впервые в сокращенном виде в 1962 г, а полностью - в 1963 г. Его русский перевод появился в Кибернетическом сборнике № 9 за 1964 год.

1953 год
Выпуск первых в СССР промышленных образцов ЭВМ " Стрела " (руководители проекта Ю.Я.Базилевский и Б.И.Рамеев). Быстродействие 2000 операций в секунду.
Группа под руководством И.С.Брука сдала в эксплуатацию машину М-2, которая положила начало созданию экономичных машин среднего класса.
В машине использовалось 1879 ламп. Быстродействие - 2000 операций в секунду. Для ввода использовались электромеханические и фотоэлектрические устройства перфоввода. Входных устройством служил телеграфный телетайп. Постоянная память - магнитный барабан на 512 чисел.

1955 год
Под руководством С.А.Лебедева и З.Л.Рабиновича введен в эксплуатацию СЭСМ - первый в Союзе матрично-векторный процессор.
1950-е годы
Под руководством Б.И.Рамеева разработаны первые в СССР универсальные ЭВМ общего назначения Урал-1, Урал-2, Урал-3, Урал-4 (ламповые ). А в 60-е годы создано первое в СССР семейство программно и конструктивно совместимых универсальных ЭВМ общего назначения Урал-11, Урал-14, Урал-16 (полупроводниковые ). В проекте принимали участие Б.И.Рамеев, В.И.Бурков, А.С.Горшков.

1956 год
С.А.Лебедев впервые в СССР выдвинул идею многопроцессорной системы. Появился первый советский транзистор.

1958 год
В МГУ им. М.В. Ломоносова коллективом под руководством Николая Петровича Брусенцова была создана машина Сетунь (производившаяся серийно в 1962-1964 годах) Это была машина второго поколения, построенная на неполупроводниковой элементной базе. Сетунь была первой в мире машиной, у которой в качестве системы счисления использовалась троичная система с цифрами 0, 1, -1.

В Институте кибернетики АН Украины под руководством Виктора Михайловича Глушкова была создана ламповая вычислительная машина Киев , имевшая производительность 6-10 тыс.оп./сек. ЭВМ Киев впервые использовалась в нашей стране для дистанционного управления технологическими процессами. В Минске под руководством Г.П.Лопато и В.В.Пржиялковского начались работы по созданию первой машины известного в дальнейшем семейства Минск-1. Она выпускалась Минским заводом вычислительных машин в различных модификациях: Минск-1, Минск-11, Минск-12, Минск-14. Машина широко использовалась в вычислительных центрах нашей страны. Средняя производительность машины составляла 2-3 тыс.оп/сек.

1959-1965 года
Разработка первых в СССР машин для инженерных расчетов Промiнь и Мир - предшественников будущих персональных ЭВМ, руководители проекта В.М.Глушков и С.Б.Погребинский.

1960 год
Создание первой в СССР полупроводниковой управляющей машины широкого назначения Днепр , руководители проекта - В.М.Глушков и Б.Н.Малиновский.
ЭВМ включала аналого-цифровые и цифро-аналоговые преобразователи.
Выпускалась на протяжении 10 лет.

1961 год
В.М.Глушков разработал теорию цифровых автоматов и высказал идею мозгоподобных структур ЭВМ.
Разработан язык программирования Альфа, являющийся расширением Алгола-60 и содержащий ряд важных новшеств: инициирование переменных, введение многомерных значений и операций над ними, что позднее было повторено в Алголе-68, ПЛ/1, Аде. Руководитель разработки - А.П.Ершов.

1962 год
Тетива первой советской ЭВМ на полупроводниках, и первая в Союзе машина с микропрограммным управлением. В этой машине было реализовано разделение памяти данных и памяти программ (хранение программ в постоянной памяти) - важные для повышения надежности ЭВМ свойства.
Арифметическое устройство Тетивы использовало только прямые коды операндов. Такое арифметическое устройство было более дорогим, чем известные, но самым быстрым и самоконтролируемым. Руководитель проекта - Н.Я.Матюхин. ЭВМ Тетива использовалась для систем ПВО.

1963 год
Запущена в серийное производство ЭВМ Промiнь . В этой машине впервые в мире использовалось ступенчатое микропрограммное управление. К сожалению, новая схема управления не была запатентована, т.к. СССР не входил в Международный патентный союз и не могли заниматься патентованием и приобретением лицензий.
Еще одним новшеством было использование памяти на металлизированных картах.

1965 год
Была выпущена ЭВМ МИР (Машина для Инженерных Расчетов), которая могла разместиться в небольшой комнате. Пользователь работал за столом с электрофицированной пишущей машинкой (с ее помощью осуществлялись ввод и вывод информации).Для работы на этой ЭВМ применялся язык программирования Алмир-65, представляющий собой "русифицированное развитие" языка Алгол-60.
1966 год
В.М.Глушков и З.Л.Рабинович предложили идею схемной реализации языков высокого уровня.

1967 год
Первое в СССР использование виртуальной памяти и асинхронной конвейерной структуры ЭВМ (С.А.Лебедев, БЭСМ-6 ). Выпущена новая модель ЭВМ МИР-1, в которой предусмотрен ввод с перфоленты и вывод на нее.
В 1967 году в Лондоне, где демонстрировалась ЭВМ МИР-1, она была куплена американской фирмой IBM. Как выяснилось позже, американцы купили машину не столько для того, чтобы считать на ней, сколько для того, чтобы доказать своим конкурентам, запатентовавшим в 1963 году принцип ступенчатого микропрограммирования, что русские давно об этом принципе знали и реализовали в серийно выпускаемой машине. В действительности, этот принцип применен ранее - в ЭВМ Промiнь.

1969 год
В ЭВМ МИР-2 впервые применен дисплей со световым пером, обеспечивающий оперативный вывод, контроль, редактирование информации и отображение на экране промежуточных и окончательных результатов решения задач. Использовалась внешняя память на магнитных картах; язык программирования - Аналитик (расширение языка Алмир).

1974 год
В.М.Глушковым, В.А.Мясниковым, И.Б.Игнатьевым предложены принципы построения рекурсивной (не неймановской) ЭВМ. М.А.Карцевым реализована первая в мире многоформатная векторная структура ЭВМ.
В 70-е годы М.А. Карцев впервые в мире предложил и реализовал концепцию полностью параллельной вычислительной системы на базе ЭВМ М-10 - с распараллеливанием на всех четырех уровнях: программ, команд, данных и слов. А в 1978 году разработал проект первой в СССР векторно-конвейерной ЭВМ М-13.

1978 год
Под непосредственным руководством Всеволода Сергеевича Бурцева. для создания сложных боевых систем разрабатывается первая высокопроизводительная полупроводниковая ЭВМ 5Э92б с повышенной структурной надежностью и достоверностью выдаваемой информации, основанной на полном аппаратном контроле вычислительного процесса. В этой ЭВМ впервые был реализован принцип многопроцессорности, внедрены новые методы управления внешними запоминающими устройствами, позволяющие осуществлять одновременную работу нескольких машин на единую внешнюю память.
Все это дало возможность по-новому строить вычислительные управляющие и информационные комплексы для систем противоракетной обороны, управления космическими объектами, центров контроля космического пространства и другие. Многомашинные вычислительные комплексы с автоматическим резервированием хорошо зарекомендовали себя на боевых дежурствах.

1979год
Закончены работы по созданию многопроцессорного вычислительного комплекса Эльбрус-1 общей производительностью 15 млн.опер./сек.

1984 год
Успешно завершены Государственные испытания десятипроцессорного многопроцессорного вычислительного комплекса Эльб рус-2 производительностью 125 млн. опер./сек. Эльбрус-1 и Эльбрус-2 освоены в серийном производстве.
При создании этих комплексов были решены принципиальные вопросы построения универсальных процессоров предельной производительности. Так динамическое распределение ресурсов сверхоперативной памяти исполнительных устройств и ряд других решений, впервые используемых в схемотехнике, позволили в несколько раз увеличить производительность каждого процессора. С целью дальнейшего повышения производительности комплекса были решены фундаментальные вопросы построения многопроцессорных систем, такие как исключение взаимного влияния модулей на общую производительность, обеспечение обезличенной работы модулей и их взаимной синхронизации.

1989 год
В 1989 году завершается работа над двумя последними советскими суперЭВМ ЭЛЬБРУС, основанная на новом не Фон-Неймановском принципе. ЭВМ обеспечивала существенное распараллеливание вычислительного процесса на аппаратном уровне. Эта архитектура использует новейшие принципы оптической обработки информации, обладает высокой регулярностью структуры и позволяет достичь производительности 1010 - 1012 опер./сек. Принципиальной особенностью предлагаемой архитектуры является автоматическое динамическое распределение ресурсов вычислительных средств между отдельными процессами и операторами. Решение этой проблемы освобождает человека от решения задачи распределения ресурсов при программировании параллельных процессов в многомашинных и многопроцессорных комплексах. Работы по исследованию и созданию новых архитектур ЭВМ проводились в рамках "Программы Основных направлений фундаментальных исследований и разработок по созданию оптической сверхвысокопроизводительной вычислительной машины Академии наук".Коллектив разработчиков «Электроники СС БИС» возглавлял Владимир Андреевич Мельников (18.08.1928-7.05.1993), соратник Лебедева по многим проектам ИТМиВТ.

Поколения Эвм.
Электронно-вычислительные машины у нас в стране принято делить на поколения. Для компьютерной техники характерна прежде всего быстрота смены поколений - за ее короткую историю развития уже успели смениться четыре поколения и сейчас мы работаем на компьютерах пятого поколения. Что же является определяющим признаком при отнесении ЭВМ к тому или иному поколению? Это прежде всего их элементная база (из каких в основном элементов они построены), и такие важные характеристики, как быстродействие, емкость памяти, способы управления и переработки информации. Конечно же, деление ЭВМ на поколения в определенной мере условно. Существует немало моделей, которые по одним признакам относятся к одному, а по другим - к другому поколению. И все же, несмотря на эту условность поколения ЭВМ можно считать качественными скачками в развитии электронно-вычислительной техники.
Первое поколение ЭВМ (1948 - 1958 гг.)
ЭВМ первого поколения в качестве элементной базы использовали электронные лампы и реле; оперативная память выполнялась на триггерах, позднее на ферритовых сердечниках.
Машины предназначались для решения сравнительно несложных научно-технических задач. К этому поколению ЭВМ можно отнести: МЭСМ, БЭСМ-1, М-1, М-2, М-З, “Стрела”, “Минск-1”, “Урал-1”, “Урал-2”, “Урал-3”, M-20, "Сетунь", БЭСМ-2, "Раздан". Они были значительных размеров, потребляли большую мощность, имели невысокую надежность работы и слабое программное обеспечение. Быстродействие их не превышало 2-3 тысяч операций в секунду, емкость оперативной памяти-2К или 2048 машинных слов (1K=1024) длиной 48 двоичных знаков. В 1958 г. появилась машина M-20 с памятью 4К и быстродействием около 20 тысяч операций в секунду. В машинах первого поколения были реализованы основные логические принципы построения электронно-вычислительных машин и концепции Джона фон Неймана, касающиеся работы ЭВМ по вводимой в память программе и исходным данным (числам). Этот период явился началом коммерческого применения электронных вычислительных машин для обработки данных. В вычислительных машинах этого времени использовались электровакуумные лампы и внешняя память на магнитном барабане. Они были опутаны проводами и имели время доступа 1х10-3 с. Производственные системы и компиляторы пока не появились. В конце этого периода стали выпускаться устройства памяти на магнитных сердечниках. Надежность ЭВМ этого поколения была крайне низкой.Большим недостатком первого поколения в том, что изначально данные машины разрабатывались для выполнения арифметических задач. И решение на них каких либо аналитических задач было весьма трудоемко.
Компьютеры первого поколения в Росси появились с опозданием. Отечественная ЭВМ БЭСМ явилась первой и одной из самых быстродействующих в континентальной Европе.
Второе поколение ЭВМ (1959 - 1967 гг.)
Элементной базой машин этого поколения были полупроводниковые приборы. Машины предназначались для решения различных трудоемких научно-технических задач, а также для управления технологическими процессами в производстве. Появление полупроводниковых элементов в электронных схемах существенно увеличело емкость оперативной памяти, надежность и быстродействие ЭВМ. Уменьшились размеры, масса и потребляемая мощность. С появлением машин второго поколения значительно расширилась сфера использования электронной вычислительной техники, главным образом за счет развития программного обеспечения. Появились также специализированные машины, например ЭВМ для решения экономических задач, для управления производственными процессами, системами передачи информации и т.д. К ЭВМ второго поколения относятся:

ЭВМ М-40, -50 для систем противоракетной обороны;
Урал -11, -14, -16 - ЭВМ общего назначения, ориентированные на решение инженерно-технических и планово-экономических задач;
Минск -2, -12, -14 для решения инженерных, научных и конструкторских задач математического и логического характера;
Минск-22 предназначена для решения научно-технических и планово-экономических задач;
БЭСМ-3 -4, -6 машин общего назначения, ориентированных на решение сложных задач науки и техники;
М-20, -220, -222 машина общего назначения, ориентированная на решение сложных математических задач;
МИР-1 малая электронная цифровая вычислительная машина, предназначенная для решения широкого круга инженерно- конструкторских математических задач,
"Наири" машина общего назначения, предназначеная для решения широкого круга инженерных, научно-технических, а также некоторых типов планово-экономических и учетно-статистических задач;
Рута-110 мини ЭВМ общего назначения;
и ряд других ЭВМ.

ЭВМ БЭСМ-4, М-220, М-222 имели быстродействие порядка 20-30 тысяч операций в секунду и оперативную память- соответственно 8К, 16К и 32К. Среди машин второго поколения особо выделяется БЭСМ-6, обладающая быстродействием около миллиона операций в секунду и оперативной памятью от 32К до 128К (в большинстве машин используется два сегмента памяти по 32К каждый).

Данный период характеризуется широким применением транзисторов и усовершенствованных схем памяти на сердечниках. Большое внимание начали уделять созданию системного программного обеспечения, компиляторов и средств ввода-вывода. В конце указанного периода появились универсальные и достаточно эффективные компиляторы для Кобола, Фортрана и других языков.
Была достигнута уже величина времени доступа 1х10-6 с, хотя большая часть элементов вычислительной машины еще была связана проводами.
Вычислительные машины этого периода успешно применялись в областях, связанных с обработкой множеств данных и решением задач, обычно требующих выполнения рутинных операций на заводах, в учреждениях и банках. Эти вычислительные машины работали по принципу пакетной обработки данных. По существу, при этом копировались ручные методы обработки данных. Новые возможности, предоставляемые вычислительными машинами, практически не использовались.
Именно в этот период возникла профессия специалиста по информатике, и многие университеты стали предоставлять возможность получения образования в этой области.

Третье поколение ЭВМ (1968 - 1973 гг.)
Элементная база ЭВМ - малые интегральные схемы (МИС). Машины предназначались для широкого использования в различных областях науки и техники (проведение расчетов, управление производством, подвижными объектами и др.). Благодаря интегральным схемам удалось существенно улучшить технико-эксплуатационные характеристики ЭВМ. Например, машины третьего поколения по сравнению с машинами второго поколения имеют больший объем оперативной памяти, увеличилось быстродействие, повысилась надежность, а потребляемая мощность, занимаемая площадь и масса уменьшились. В СССР в 70-е годы получают дальнейшее развитие АСУ. Закладываются основы государственной и межгосударственной, охватывающей страны - члены СЭВ (Совет Экономической Взаимопомощи) системы обработки данных. Разрабатываются универсальные ЭВМ третьего поколения ЕС, совместимые как между собой (машины средней и высокой производительности ЕС ЭВМ), так и с зарубежными ЭВМ третьего поколения (IBM-360 и др. - США). В разработке машин ЕС ЭВМ принимают участие специалисты СССР, Народной Республики Болгария (НРБ), Венгерской Народной Республики (ВНР), Польской Народной Республики (ПНР), Чехословацкой Советской Социалистической Республики (ЧССР) и Германской Демократической Республики (ГДР). В то же время в СССР создаются многопроцессорные и квазианалоговые ЭВМ, выпускаются мини-ЭВМ "Мир-31", "Мир-32", "Наири-34". Для управления технологическими процессами создаются ЭВМ сериии АСВТ М-6000 и М-7000 (разработчики В.П.Рязанов и др.). Разрабатываются и выпускаются настольные мини-ЭВМ на интегральных микросхемах М-180, "Электроника -79, -100, -125, -200", "Электроника ДЗ-28", "Электроника НЦ-60" и др.

К машинам третьего поколения относились "Днепр-2", ЭВМ Единой Системы (ЕС-1010, ЕС-1020, ЕС-1030, ЕС-1040, ЕС-1050, ЕС-1060 и несколько их промежуточных модификаций - ЕС-1021 и др.), МИР-2, "Наири-2" и ряд других.

Характерной чертой данного периода явилось резкое снижение цен на аппаратное обеспечение. Этого удалось добиться главным образом за счет использования интегральных схем. Обычные электрические соединения с помощью проводов при этом встраивались в микросхему. Это позволило получить значение времени доступа до 2х10 -9 с. В этот период на рынке появились удобные для пользователя рабочие станции, которые за счет объединения в сеть значительно упростили возможность получения малого времени доступа, обычно присущего большим машинам. Дальнейший прогресс в развитии вычислительной техники был связан с разработкой полупроводниковой памяти, жидкокристаллических экранов и электронной памяти. В конце этого периода произошел коммерческий прорыв в области микроэлектронной технологии.

Возросшая производительность вычислительных машин и только появившиеся многомашинные системы дали принципиальную возможность реализации таких новых задач, которые были достаточно сложны и часто приводили к неразрешимым проблемам при их программной реализации. Начали говорить о "кризисе программного обеспечения". Тогда появились эффективные методы разработки программного обеспечения. Создание новых программных продуктов теперь все чаще основывалось на методах планирования и специальных методах программирования.

Этот период связан с бурным развитием вычислительных машин реального времени. Появилась тенденция, в соответствии с которой в задачах управления наряду с большими вычислительными машинами находится место и для использования малых машин. Так, оказалось, что миниЭВМ исключительно хорошо справляется с функциями управления сложными промышленными установками, где большая вычислительная машина часто отказывает. Сложные системы управления разбиваются при этом на подсистемы, в каждой из которых используется своя миниЭВМ. На большую вычислительную машину реального времени возлагаются задачи планирования (наблюдения) в иерархической системе с целью координации управления подсистемами и обработки центральных данных об объекте.
Программное обеспечение для малых вычислительных машин вначале было совсем элементарным, однако уже к 1968 г. появились первые коммерческие операционные системы реального времени, специально разработанные для них языки программирования высокого уровня и кросс-системы. Все это обеспечило доступность малых машин для широкого круга приложений. Сегодня едва ли можно найти такую отрасль промышленности, в которой бы эти машины в той или иной форме успешно не применялись. Их функции на производстве очень многообразны; так, можно указать простые системы сбора данных, автоматизированные испытательные стенды, системы управления процессами. Следует подчеркнуть, что управляющая вычислительная машина теперь все чаще вторгается в область коммерческой обработки данных, где применяется для решения коммерческих задач.
МиниЭВМ начали применяться и для решения инженерных задач, связанных с проектированием. Проведены первые эксперименты, показавшие эффективность использования вычислительных машин в качестве средств проектирования.
Применение распределенных вычислительных систем явилось базой для децентрализации решения задач, связанных с обработкой данных на заводах, в банках и других учреждениях. Вместе с тем для данного периода характерным является хронический дефицит кадров, подготовленных в области электронных вычислительных машин. Это особенно касается задач, связанных с проектированием распределенных вычислительных систем и систем реального времени.

Четвертое поколение ЭВМ (1974 - 1982 гг.)
Элементная база ЭВМ - большие интегральные схемы (БИС). Машины предназначались для резкого повышения производительности труда в науке, производстве, управлении, здравоохранении, обслуживании и быту. Высокая степень интеграции способствует увеличению плотности компоновки электронной аппаратуры, повышению ее надежности, что ведет к увеличению быстродействия ЭВМ и снижению ее стоимости. Все это оказывает существенное воздействие на логическую структуру (архитектуру) ЭВМ и на ее программное обеспечение. Более тесной становится связь структуры машины и ее программного обеспечения, особенно операционной системы (или монитора)-набора программ, которые организуют непрерывную работу машины без вмешательства человека. К этому поколению можно отнести ЭВМ ЕС: ЕС-1015, -1025, -1035, -1045, -1055, -1065 (“Ряд 2”), -1036, -1046, -1066, СМ-1420, -1600, -1700, все персональные ЭВМ (“Электроника МС 0501”, “Электроника-85”, “Искра-226”, ЕС-1840, -1841, -1842 и др.), а также другие типы и модификации. К ЭВМ четвертого поколения относится также многопроцессорный вычислительный комплекс "Эльбрус". "Эльбрус-1КБ" имел быстродействие до 5,5 млн. операций с плавающей точкой в секунду, а объем оперативной памяти до 64 Мб. У "Эльбрус-2" производительность до 120 млн. операций в секунду, емкость оперативной памяти до 144 Мб или 16 Мслов (слово 72 разряда), максимальная пропускная способность каналов ввода-вывода - 120 Мб/с.
и т.д.................