Естествознание. Базовый уровень. 11 класс

Транзистор – это устройство, которое выполняет в принципе те же функции, что и электронные лампы, т. е. выпрямление и усиление электрического тока, но не сравнимо с ними по размерам. В основе работы транзистора лежат полупроводники, о которых мы уже говорили в главе 2. Полупроводники занимают промежуточное положение между проводниками и диэлектриками и могут менять своё электрическое сопротивление в зависимости от температуры и действующего на них электрического поля. Ввиду того что многие химические элементы и соединения (например, кремний) по самой своей природе являются полупроводниками, их кристаллы, обладающие микроскопическими размерами, можно использовать вместо громоздких электронных ламп. Первая машина, работавшая преимущественно на транзисторах, была изготовлена в 1958 г., в ней было 56 тыс. транзисторов, но всё ещё 440 электронных ламп. Превосходя ENIAK по компактности, она значительно уступала ему по быстродействию.

Однако настоящий прорыв в электронной технике был совершён после введения в употребление интегральных схем или микросхем. Если раньше детали электронной системы (транзисторы, сопротивления, конденсаторы) располагались порознь на отдельных платах, то теперь был разрешён вопрос, как в минимум места вместить максимум компонентов. Независимо друг от друга две фирмы догадались разместить все эти детали на одном монолитном кристалле из полупроводникового материала – германия или кремния. Патент на изготовление таких микросхем был выдан в 1959 г.

С применением микросхем размеры электронных приборов от ЭВМ до телефонов стали стремительно уменьшаться. Одним из определяющих факторов, влияющих на размер схемы и скорость проведения в ней сигнала, является величина, называемая линейным разрешением, которая определяется минимальным размером элементов и расстояний между ними. За последние 20 с небольшим лет эта величина уменьшилась примерно в 100 раз. Если в первых персональных компьютерах, созданных в 80-х гг. XX в., она составляла 1–3 мкм, то в скором будущем предполагается довести её до 10 нм. Помимо уменьшения размеров новые технологии позволили во много раз повысить скорость работы вычислительных машин. Если для осуществления одной операции первым электронным ЭВМ требовалось порядка0,001 с, то современные компьютеры справляются с этой задачей менее чем за одну триллионную долю секунды (0, 000 000 000 001 с).

Рис. 252. Стивен Джобс

Появление интегральных схем привело к идее создания персональных компьютеров. Первый такой компьютер был собран двумя молодыми американскими техниками Стивеном Джобсом (1955–2011) и Стивеном Возняком в 1976 г. в своём гараже (рис. 252). Они назвали его «яблоком» (Apple). Впоследствии это название закрепилось за фирмой (Apple Macintosh). Испугавшись конкуренции, фирма IBM активно взялась за разработку нового типа компьютерного процессора и в 1981 г. представила свой персональный компьютер, который так и назывался IBM PC. Через два года фирма выпустила новую модель PC XT с жёстким диском – винчестером ёмкостью (теперь это кажется смешным!) 10 Мбайт, а ещё через год появился новый тип персонального компьютера – АТ, который превосходил по производительности предыдущую модель в 5 раз. Началась эпоха персональных компьютеров, в ходе которой возникли ноутбуки, смартфоны, всякого рода навигаторы и прочие чудеса, за которые ещё пятьдесят лет назад даже писателей-фантастов обвинили бы в избытке фантазии.

Проверьте свои знания

1. Что побудило человечество заняться интенсивной разработкой вычислительной техники?

2. Каков был принцип работы ЭВМ первого поколения?

3. В чём сказалось преимущество ЭВМ, работавших на электронных лампах?

4. Что представляет собой микросхема? Почему использование микросхем позволило совершить прорыв в развитии электронной техники?

5. Каковы современные достижения фирм IBM и Apple Macintosh?

Задания

Зайдите на сайт http://computer-museum.ru (Виртуальный компьютерный музей). Выберите интересующий вас раздел, сформулируйте тему и подготовьте сообщение или презентацию.

Предложите собственную классификацию компьютерной техники, существующей в настоящее время. Какие критерии вы выбрали для создания этой классификации?

§ 74 От вычислительной машины к искусственному интеллекту

Робот никогда не заменит человека!

Людоедская классика

Что такое интеллект