ПЕРШІ ПЕРСОНАЛЬНІ КОМП'ЮТЕРИ

Починаючи з 1975 р., на ринку з’являються перші системи, які можна назвати персональними (призначеними для одного користувача). В продажі з’являється комплект «Altair» (рис. 1) фірми «MITS», що складається з процесора фірми Intel і8080, блоку живлення, лицьової панелі з індикаторами і запам’ятовуючого пристрою об’ємом 256 байт. Цей комплект (без клавіатури та дисплея), з якого користувач сам міг зібрати комп’ютер, коштував $395 і, відповідно, був цілком доступний покупцю.

Рис. 1. Комплект «Altair»

У цьому ж 1975 р. на ринку з’являється комп’ютер фірми «IBM» модель «IBM 5100» (рис. 2). Ця система була обладнана пам’яттю на 16 Кбайт, вбудованим дисплеєм (здатний відображати 16 рядків по 64 символи) і касетним накопичувачем. Проте ціна системи була дуже високою і тому «IBM 5100» продавався дуже погано.

Рис. 2. Комп’ютер «IBM 5100»

У 1976 р. нова фірма «Apple Computer» вийшла на ринок з своїм набором для збірки «Apple I» (рис. 3), вартістю $695. Це була плата, пригвинчена до шматка фанери, а корпусу і блоку живлення не було взагалі.

Рис. 3. Персональний комп’ютер «Apple I»

У 1977 р. "Apple Computer" випустив нову систему «Apple II» (рис.4). У новій моделі був пластиковий корпус з вбудованою клавіатурою. Комп’ютер був побудований на мінімально можливій кількості мікросхем, розташованих на одній платі, мав зашите в ПЗУ програмне забезпечення – операційну систему і Basic, 4 Кбайти оперативної пам’яті і систему кольорової графіки для роботи з кольоровим монітором або звичайним телевізором. Вперше комп’ютер набув рис побутового приладу.

Рис. 4. Персональний комп’ютер «Apple II»

Для «Apple» було розроблено безліч різних програмних продуктів, що, безумовно, додавало йому популярності. Продаж персональних комп’ютерів різко зросла.

Тут потрібно зробити зауваження. Що взагалі могло зробити якусь систему популярною? Адже існувала безліч різних систем, кожна з яких претендувала на роль персонального комп’ютера. Справа у тому, що великої популярності та масовості може досягти лише та система, для якої створено багато програмного забезпечення. Крім того, необхідно, щоб апаратні компоненти системи були уніфіковані (стандартизовані), і щоб їх могли виробляти інші фірми, окрім розробника системи. Адже коли якусь систему виробляє тільки одна фірма, що має на неї повні права, і більше ніхто не має можливості таку систему повторити, то ціна визначатиметься виключно єдиною фірмою-виробником, і тому така ціна буде достатньо високою. Набагато краще, коли існує відкритий стандарт, коли сотні виробників роблять аналогічні системи і конкурують між собою. Краще все це, звичайно, для користувачів, а не для того, хто першим розробив якусь систему. Тому, зрозуміло, ніхто з розробників не збирався відкривати свою систему іншим для копіювання.

Однак, 12 серпня 1981 р. фірма «IBM», враховуючи проблеми, які виникли при реалізації системи «IBM 5100», випустила комп’ютер «IBM 5150» («IBM PC») (рис. 5), комп’ютер, загальна будова якого залишається стандартом і до сьогоднішнього дня. На той час більшість комп’ютерів були 8-розрядними. Комп’ютер фірми «IBM» був побудований на базі 16-розрядного мікропроцесора i8088 із тактовою частотою 4,77 МГц, мав 64 Кбайти оперативної пам’яті (з можливістю розширення до 640 Кбайт) і був оснащений дисководом для дискет розміром 5,25 дюймів ємністю 160 Кбайт. Інформація відображалася в текстовому режимі на 12-дюймовому монохромному моніторі. Комп’ютер працював під управлінням 16-розрядної операційної системи MS-DOS 1.0, розробленої фірмою «Microsoft». Продаж «IBM PC» почався в жовтні 1981 р. і вже до кінця року було продано більше 35 000 комп’ютерів. А протягом двох років було продано більше п’яти мільйонів цих комп’ютерів.

Рис. 5. Персональний комп’ютер «IBM PC 5150»

У 1983 р. був випущений комп’ютер «IBM PC/XT», що має вбудований жорсткий диск на 10 Мбайт, оперативну пам’ять до 640 Кбайт і операційну систему MS-DOS; в 1984 р. – комп’ютер «IBM PC/AT» (Advanced Technology – Удосконалена Технологія) на основі нового мікропроцесора Intel-80286, який працює в 3-4 рази швидше «IBM PC/XT».

Однак, дуже скоро інші фірми перестала задовольняти роль виробників комплектуючих і почали самі збирати комп’ютери, сумісні з «IBM PC». Вони стали переймати всі розробки фірми «IBM» (наприклад, відеоадаптери CGA, EGA і пізніше VGA) та продавали свої комп’ютери значно дешевше (іноді в 2-3 рази) аналогічних комп’ютерів фірми «IBM». На цьому лідерство компанії «IBM» закінчилося.

У березні 1983 р. «Compaq» починає продаж «Compaq Portable» (рис. 6) – перший портативний комп’ютер, а також перший клон комп’ютерів серії «IBM PC».

Рис. 6. Комп’ютер «Compaq Portable»

У 1984 р. компанія «Apple» випустила комп’ютер «Macintosh» (рис. 7). Комп’ютер мав дев’ятидюймовий екран, працював на частоті 8 MГц і був побудований на 32-бітному мікропроцесорі Motorola 68000. З його появою вводяться в обіг мишка та «іконки», що полегшують роботу з комп’ютером. Операційна система включала в себе графічний інтерфейс користувача, що дозволяв вводити команди, вибираючи їх за допомогою мишки. Самі команди були представлені у вигляді невеликих графічних зображень – значків. Простота використання в поєднанні з великим набором текстових і графічних програм зробила цей комп’ютер ідеальним для невеликих офісів, видавництв і шкіл. З появою «Macintosh» персональний комп’ютер став ще більш доступним. Для роботи з ним більше не потрібно ніяких спеціальних навичок, а тим більше навичок програмування.

Рис. 7. Комп’ютер «Macintosh»

У 1985 р. компанія «Amiga Corporation» влаштовує демонстрацію першого в світі персонального мультимедійного комп’ютера «Amiga 1000» (рис. 8).

Рис. 8. «Amiga 1000»

У 1985 р. фірма «Intel» випустила перший 32-бітний центральний процесор Intel і80386, апаратно сумісний з усіма попередніми мікропроцесорами цієї фірми. Він був набагато могутнішим за своїх попередників, мав 32-розрядну архітектуру і міг прямо адресувати до 4 Гбайт оперативної пам’яті. Мікропроцесор i80386 підтримував новий режим роботи – режим віртуального i8086, який забезпечив не тільки велику ефективність роботи програм, розроблених для i8086, але і дозволив здійснювати паралельну роботу декількох таких програм. Ще одне важливе нововведення – підтримка сторінкової організації оперативної пам’яті – дозволило мати віртуальний простір пам’яті розміром до 4 Тбайт. Мікропроцесор i80386 був першим мікропроцесором, в якому здійснювалося паралельне оброблення даних. Так, у ньому одночасно здійснювалися: доступ до пам’яті і пристроїв введення/виведення, розміщення команд у черзі для виконання, декодування команд, перетворення лінійної адреси в фізичну, а також сторінкове перетворення адреси (інформація про 32-і найчастіше використовувані сторінки, вміщувалася в спеціальну кеш-пам’ять). Таким чином, почалася ера персональних комп’ютерів, які доступні кожному.

Незабаром після мікропроцесора i80386 з’явився i80486. У його архітектурі отримали подальший розвиток ідеї паралельного оброблення даних. Пристрій декодування і виконання команд був організований у вигляді п’ятиступеневого конвеєра, на якому в різних стадіях виконання могло знаходитися до 5 команд. На кристалі було розміщено кеш-пам’ять першого рівня, яка містила часто використовувані код і дані. Крім цього, з’явилася кеш-пам’ять другого рівня обсягом до 512 Кбайт. З’явилася можливість будувати багатопроцесорні конфігурації. У систему команд процесора були введені нові команди. Всі ці нововведення, поряд зі значним (до 133 МГц) підвищенням тактової частоти мікропроцесора, дозволили значно підвищити швидкість виконання програм.

В 1993 р. «Intel» випустила мікропроцесор Intel Pentium. У пристрій декодування і виконання команд доданий другий конвеєр. Два конвеєри разом могли виконувати дві інструкції за такт. Внутрішній кеш збільшили вдвічі – до 8 Кбайт для коду і 8 Кбайт для даних. У процесор додали можливість прогнозу розгалужень, в зв’язку з чим значно зросла ефективність виконання нелінійних алгоритмів.

Бурхливому розвитку обчислювальної техніки сприяло також становлення науки про комп’ютери. Наукові основи створення і функціонування цифрових ЕОМ у цей час поповнилися теорією цифрових автоматів, основами програмування, теорією штучного інтелекту, теорією проектування ЕОМ, комп’ютерними технологіями різноманітних інформаційних процесів, що забезпечили становлення нової науки, яка одержала назву «Computer Science» (комп’ютерна наука) у США і «інформатика» у Європі. В СРСР, у тому числі в Україні, довгий час використовувалося поняття «обчислювальна техніка», як для позначення технічних засобів, так і науки про принципи їхньої побудови і проектування, однак з 1985 року у практику запроваджено термін «інформатика», що означає науку про одержання, передачу, збереження й опрацювання даних.

В 1999 р. фірма «IBM» зробила анонс першого двоядерного процесора (IBM Power4 для серверів) – починається розвиток багатоядерних інформаційних систем. Багатоядерний процесор складається з двох і більше «обчислювальних ядер» на одному кристалі. Він має один корпус і встановлюється в один роз’єм на системній платі, але операційна система сприймає кожне його обчислювальне ядро як окремий процесор з повним набором обчислювальних ресурсів. Така стратегія відчутно збільшує продуктивність багатозадачної роботи на оптимізованому під таку роботу програмному забезпеченні, бо декілька програм (програмних модулів) зможе працювати дійсно паралельно.

Однак, якщо програма не оптимізована, то воно не буде отримувати практично ніякої вигоди від додаткових ядер, а може навіть виконуватися повільніше, ніж на процесорі з меншою кількістю ядер, але більшою тактовою частотою. Це в основному старі програми, або програми, яким багатозадачність не потрібна (наприклад, програвач музики) або неможлива.

На сьогоднішній день основні виробники процесорів – «Intel» і «AMD» – визнали подальше збільшення числа ядер процесорів як один з пріоритетних напрямів збільшення продуктивності.

Після того як персональні комп’ютери стали робити безліч фірм, новим модифікаціям комп’ютерів перестали присвоювати імена, наприклад, «IBM PC», «IBM PC/XT» і «IBM PC/AT». Замість особистих імен для маркування персонального комп’ютера почали використовувати логотип компанії, яка створювала комп’ютер, і назву процесора плюс його тактова частота. Дана методика використовується до цих пір, за винятком додавання до маркування кількості ядер в процесорі. Персональні комп’ютери мають багато переваг: невисока вартість комп’ютерів та вигідне використання в порівнянні з великими ЕОМ і суперЕОМ; простота використання забезпечена за допомогою діалогового способу взаємодії з комп’ютером, зручних і зрозумілих інтерфейсів програм (меню, підказки і т.д.); можливість індивідуальної взаємодії з комп’ютером, без будь-яких посередників і обмежень; висока надійність та простота ремонту; можливість розширення та адаптації до особливостей застосування – один і той же комп’ютер може бути оснащений різними периферійними пристроями та програмним забезпеченням; наявність програмного забезпечення, яке охоплює практично всі сфери людської діяльності, а також потужних систем для розробки нового програмного забезпечення; можливість об’єднання в мережі, що дозволяє мільйонам користувачів обмінюватися інформацією і одночасно отримувати доступ до загальних баз даних.

Протягом наступних десятиліть тривало збільшення швидкості та інтеграції мікропроцесорів. З’явилися надвеликі інтегральні схеми, які містять на одному кристалі мільйони елементів. Це дозволило продовжити тенденцію зменшення розмірів і вартості комп’ютерів та підвищити їх продуктивність і надійність.

Перші персональні комп’ютери СРСР

В середині 1980-х рр. почався випуск персональних комп’ютерів, які за рівнем можливостей поділялися на побутові та професійні. До класу побутових відносився комп’ютер «Електроніка БК-0010» (рис. 9), який випускався в м. Зеленоград з січня 1985 р. В якості дисплея в ньому використовувався звичайний телевізор, обсяг оперативної пам’яті – 64 Кбайт.

Рис. 9. «Електроніка БК-0010»

До класу професійних відносився комп’ютер «Електроніка-85». Він був оснащений спеціальним дисплеєм і мав 4 Мбайти оперативної пам’яті. До цього ж класу відносився комп’ютер «Іскра».

Для оснащення шкільних кабінетів інформатики в 1985-1987 рр. спеціально розробили комп’ютери «Корвет» (рис. 10), які були побудовані на базі процесору, що відтворював функції процесора Intel 8086 з частотою 2,5 МГц та швидкодією 625 000 оп/с.

Рис. 10. Комп’ютер «Корвет»

З 1988 р. Київським НВО «Електронмаш» почав вироблятись 16-розрядний персональний комп’ютер «Пошук» (рис. 11) – частковий клон «IBM PC/XT». Основними користувачами даного комп’ютера стали учбові заклади СРСР. В 1991 р. була випущена друга, значно удосконалена версія, яка була призначена в першу чергу для масового продажу. Першу партію з 10 комп’ютерів продали в київському магазині «Електрон» у червні 1991 року.

Рис. 11. Персональний комп’ютер «Пошук»

У 1990-1991 рр. був випущений портативний персональний комп’ютер «ПК-300» («Електроніка МС 1504») (рис.12), сумісний з «IBM PC/XT». Він вміщувався в портфель, мав повноформатну клавіатуру, рідкокристалічний екран (640х200 точок), оперативну пам’ять на 640 Кбайт, два дисководи для дискет ємністю 720 Кбайт (89 мм). Комп’ютер мав можливість автономної роботи протягом чотирьох годин.

Рис. 12. ЕОМ «ПК-300»

Крім перерахованих, в цей період випускалися такі персональні комп’ютери, як «МК-88», «Квант-4С». Це були 16-розрядні комп’ютери із швидкодією 1 млн. оп/с.

Визначимо хронологічну послідовність розвитку персональних комп’ютерів, взявши за основу прогрес розвитку мікропроцесорів, оскільки «мозком» персонального комп’ютера є мікропроцесор, який виконує обчислення і обробку даних. Авторами було складено порівняльну таблицю виробників процесорів: «Intel», «AMD», «Apple» (оскільки ці фірми являються лідерами серед виробників мікропроцесорів).