Отсчет четвертого поколения обычно ведут с перехода на интегральные микросхемы большой (large-scale integration, LSI) и сверхбольшой (very large-scale integration, VLSI) степени интеграции. К первым относят схемы, содержащие около 1000 транзисторов на кристалле, в то время как число транзисторов на одном кристалле VLSI имеет порядок 100 000. При таких уровнях интеграции стало возможным уместить в одну микросхему не только центральный процессор, но и вычислительную машину (ЦП, основную память и систему ввода/вывода). Конец 70-х и начало 80-х годов — это время становления и последующего победного шествия микропроцессоров и микроЭВМ. Одним из наиболее значимых событий в области архитектуры ВМ стала идея вычислительной машины с сокращенным набором команд (RISC, Redused Instruction Set Computer), выдвинутая в 1975 году и впервые реализованная в 1980 году. В упрощенном изложении суть концепция RISC заключается в сведении набора команд ВМ к наиболее употребительным простейшим командам. Это позволяет упростить схемотехнику процессора и добиться резкого сокращения времени выполнения каждой из «простых» команд. Более сложные команды реализуются как подпрограммы, составленные из быстрых «простых» команд. В ВМ и ВС четвертого поколения память строится из полупроводниковых запоминающих устройств (ЗУ). В сфере высокопроизводительных вычислений доминируют векторные вычислительные системы. Разрабатываются новые параллельные архитектуры, однако подобные работы пока еще носят экспериментальный характер. На замену большим ВМ, работающим в режиме разделения времени, приходят индивидуальные микро-ЭВМ и рабочие станции (этим термином обозначают сетевой компьютер, использующий ресурсы сервера).

Пятое поколение (1985 - ???)

Компьютеры пятого поколения – широкомасштабная правительственная программа в Японии по развитию компьютерной индустрии и искусственного интеллекта, предпринятая в 1980-е годы. Целью программы было создание cуперкомпьютера c мощными функциями искусственного интеллекта. Если предыдущие поколения совершенствовались за счёт увеличения количества элементов на единицу площади (миниатюризации), компьютеры пятого поколения должны были интегрировать огромное количество процессоров. Ход разработок представлялся так, что компьютерный интеллект, набирая мощность, начинает изменять сам себя, и целью было создать такую компьютерную среду, которая сама начнёт производить следующую. Для резкого увеличения производительности предлагалось постепенно заменять программные решения аппаратными, поэтому не делалось резкого разделения между задачами для программной и аппаратной базы. Проекты в области параллельной обработки данных тут же начали разрабатывать в других странах. Последующие десять лет проект «компьютеров пятого поколения» стал испытывать ряд трудностей разного типа. Технологии 80-х годов быстро перескочили те барьеры, которые перед началом проекта считались «очевидными» и непреодолимыми. Идея саморазвития системы, по которой система сама должна менять свои внутренние правила и параметры, оказалась непродуктивной. Идея широкомасштабной замены программных средств аппаратными оказалась в корне неверной, в дальнейшем развитие компьютерной индустрии пошло по противоположному пути. С любых точек зрения проект можно считать абсолютным провалом. С этого момента формальный отсчет поколений компьютеров прекращен.

Принципы фон Неймана

В качестве узловых моментов, определяющих появление нового поколения ВТ, обычно выбираются революционные идеи или технологические прорывы, кардинально изменяющие дальнейшее развитие средств автоматизации вычислений. Одной из таких идей принято считать концепцию построения ЭВМ, сформулированную математиком Джоном фон Нейманом (1903 – 1957). Взяв ее за точку отсчета, историю развития ВТ можно представить в виде трех этапов:

· донеймановского периода;

· фон-неймановской архитектуры;

· постнеймановской эпохи – эпохи параллельных и распределенных

вычислений.

Джон фон Нейман

Принципы Фон-Неймана тесно связаны с понятием архитектура ЭВМ. Архитектура – это наиболее общие принципы построения ЭВМ, реализующие программное управление работой и взаимодействием основных ее функциональных узлов. К архитектуре относятся:

· структура памяти ЭВМ;

· способы доступа к памяти и внешним устройствам;

· возможность изменения конфигурации компьютера;

· система команд;

· форматы данных;

· организация интерфейса.

Впервые термин «архитектура вычислительной машины» (computer architecture) был использован фирмой IBM при разработке машин семейства IBM 360 для описания тех средств, которыми может пользоваться программист, составляя программу на уровне машинных команд.

Наличие заданного набора исполняемых программ было основной особенностью архитектур первых, до-неймановских компьютерных систем. Их программирование всѐ-таки выполнялось, однако требовало огромного объѐма ручной работы по подготовке новой документации, перекоммутации и перестройки блоков и устройств и т. п. Всѐ изменила идея хранения компьютерных программ в общей памяти. Основы учения об архитектуре вычислительных машин заложил выдающийся американский математик Джон фон Нейман. Он подключился к созданию первой в мире ламповой ЭВМ ENIAC в 1944 г., когда ее конструкция была уже выбрана. В процессе работы во время многочисленных дискуссий со своими коллегами Г. Голдстайном и А. Берксом фон Нейман высказал идею принципиально новой ЭВМ. В 1946 г. ученые изложили свои принципы построения вычислительных машин в ставшей классической статье – «Предварительное рассмотрение логической конструкции электронно-вычислительного устройства». С тех пор прошло полвека, но выдвинутые в ней положения сохраняют актуальность и сегодня. Принципы фон Неймана:

· использование двоичной системы счисления для представления данных и команд;

· однородность памяти: как программы (команды), так и данные хранятся в одной и той же памяти; над командами можно выполнять такие же действия, как и над данными;

· адресуемость памяти: основная память состоит из пронумерованных ячеек; процессору в произвольный момент времени доступна любая ячейка;

· последовательное программное управление: программа состоит из набора команд, которые располагаются в памяти и выполняются

· процессором друг за другом в определенной последовательности, одна после завершения другой;

· принцип условного перехода: в определенных ситуациях последовательное исполнение команд может быть нарушено.

Первыми пятью компьютерами, в которых были реализованы основные особенности архитектуры фон Неймана, были:

· Манчестерский Марк I. Прототип – Манчестерская малая экспериментальная машина. Университет Манчестера (англ. The University of Manchester), Великобритания, 21 июня 1948 года;

· EDSAC. Кембриджский университет (англ. The Cambridge University), Великобритания, 6 мая 1949 года;

· BINAC. США, апрель или август 1949 года;

· CSIR Mk 1. Австралия, ноябрь 1949 года;

· SEAC. США, 9 мая 1950 года.