Кирпичи для PC

Сергей Мишко (msn@univ.kiev.ua)

Спецвыпуск: Хакер, номер #055, стр. 055-036-1

Компьютерные архитектуры будущего

За время существования компьютерной техники ее архитектура претерпела немало изменений и усовершенствований. Читай прямо здесь и сейчас о самых интересных моментах эволюции архитектур и перспективах развития новый идей.

Первые шаги

История развития компьютерной техники берет свое начало в далеком 1834 году, когда Чарльз Бэббидж спроектировал первый программируемый компьютер Analytical Engine. С тех пор возникало немало путаницы кого или что считать компьютером. Когда-то очень давно в английском языке словом computer называли человека, производящего вычисления. Во второй половине ХХ века уже все человечество стало называть компьютерами именно электронно-вычислительные машины. Но и тут с этим неблагополучным словом возникли неприятности: например, калькулятор - это уже компьютер или еще нет?

Квазикомпьютеры, назовем их так, начали появляться "активно" в 40-е годы прошлого века. В 1942 году Джон Атанасов и Клиффорд Берри создали специализированный электронный цифровой компьютер АВС, примерно через год в мире стали появляться программируемые компьютеры. ENIAC стал их первым электронным представителем. Однако начало полноценной компьютерной технике положила работа Джона фон Неймана 1945 года.

В своей работе он изложил принципы, которые лежат в основе всех современных вычислительных машин. Нейман первым предложил разделить компьютер на арифметическое устройство (процессор), память, устройство управления (системная логика) и подсистему ввода-вывода. Кроме того, Нейман стал автором концепции программы, хранимой в памяти (квазикомпьютеры хранили в памяти только данные). Готовые устройства не заставили себя долго ждать, и на смену ENIAC в 1949 году пришел BINAC, его аналог МЭСМ появился в СССР в 1950 году. С тех пор компьютерная техника стала завоевывать популярность и новые территории.

Эра ЭВМ

Прежде чем функции арифметико-логического устройства дошли до состояния того, что мы сейчас называем микропроцессором, электронно-вычислительная техника прошла через еще несколько этапов развития и совершенствования. Основой элементной базы ЭВМ первого поколения стали электронные лампы, потреблявшие море электроэнергии и очень часто выходившие из строя. Быстродействие машин того времени оставалось на уровне нескольких тысяч операций в секунду. Расцвет ламповых компьютеров приходится на 50-е годы.

С изобретением и началом производства транзисторов размеры и энергопотребление компьютеров существенно уменьшились, надежность возросла, а объема памяти прибыло благодаря использованию транзисторов в качестве элементов памяти. В результате быстродействие многих машин 60-х годов достигло уровня в несколько десятков тысяч операций в секунду.

Однако самым большим прорывом в развитии компьютерной техники стало появление интегральных микросхем, содержащих на одной миниатюрной кремниевой пластине множество транзисторов. В качестве единицы объема памяти в таких машинах впервые начали использовать вместо машинных слов байты, а быстродействие некоторых экземпляров составило несколько миллионов операций в секунду.