Бурхливо розвивається авіація, космічна техніка і інші області науки і техніки вимагали мініатюрних, надійних і швидких обчислювальних пристроїв. Тому подальший розвиток електронної обчислювальної техніки вимагало розробки нової технології, і така технологія не забарилася з'явитися. Новий прорив в продуктивності, надійності і мініатюризації дозволила зробити технологія інтегральних схем, що ознаменувала собою перехід на третє покоління ЕОМ, що створюються з 1964 по 1974 р.р. [1]

Використання інтегральних схем дозволило отримати ряд переваг:

1. Збільшилася надійність ЕОМ. Надійність інтегральних схем - на порядок вище надійності аналогічних схем на дискретних компонентах. [2] Підвищення надійності, в першу чергу, обумовлено зменшенням межсхемних сполук, що є одним з найслабших ланкою в конструкції ЕОМ. Підвищення надійності, в свою чергу, призвело до значного зниження вартості експлуатації ЕОМ.

2. За рахунок підвищення щільності упаковки електронних схем, зменшився час передачі сигналу по провідникам і, як наслідок, збільшилася швидкодія ЕОМ.

3. Виробництво інтегральних схем добре піддається автоматизації, що при серійному виробництві різко зменшує собівартість виробництва і сприяє популяризації і розширенню сфери застосування ЕОМ.

4. Висока щільність упаковки електронних схем зменшила на кілька порядків габарити, масу і споживану потужність ЕОМ, що дозволило використовувати їх в недоступних до цього областях науки і техніки, таких як авіація та космічна техніка.

Незважаючи на явні переваги використання технології інтегральних схем, на практиці їх масове застосування в ЕОМ почалося через 12 років, після розробки концепції інтегральної схеми, опублікованій в 1952 році Джеффрі Даммера з британського міністерства оборони [1]. Однак, Даммер тільки висловив ідею про створення електронних елементів у вигляді єдиного блоку за допомогою напівпровідникових шарів з одного і того ж матеріалу, а як на практиці в єдиному моноліті розмістити кілька елементів він не вказав. У 1956 році Даммер намагався втілити в реальність свої ідеї, але розроблені пристрої виявилися непрацездатними. [3]

На практиці реалізувати викладені ідеї вдалося Джеку Кілбі з фірми Texas Instruments і Роберту Нойсу з невеликої компанії Fairchild Semiconductor.

У травні 1958 року Джек Кілбі влаштувався на роботу в Texas Instruments, де він став займатися розробкою транзисторів, конденсаторів і резисторів (до цього він працював в Centralab і займався виробництвом слухових апаратів на базі транзисторів). Одного разу команда, в якій працював Джек Кілбі, отримала завдання опрацювати варіанти створення альтернативних мікромодулів. Пропонувалися різні варіанти, і Кілбі, обдумуючи завдання, прийшов до висновку, що компанії найвигідніше виробляти тільки напівпровідникові елементи, і що резистори і конденсатори можна зробити з того ж матеріалу, що і активні елементи, і розмістити їх в єдиному монолітному блоці з того ж матеріалу. Обдумуючи цю ідею, Джек прикинув топологію схеми мультивібратора. Так 24 липня 1958р. народилася ідея практичної реалізації інтегральної схеми. [3]

Виклавши свої ідеї начальству, Джек отримав завдання створити дослідний зразок для доказу спроможності своїх розрахунків. Тоді була побудована схема тригера з дискретних германієвих елементів. 28 серпня 1958 року Джек Кілбі продемонстрував макет Уиллису Едкок. [3]

Після схвалення начальства, Кілбі приступив до створення справжньої монолітної інтегральної мікросхеми - генератора з фазовим зрушенням.

12 вересня 1958 було готове три мікросхеми, що працюють на частоті 1.3 МГц. [4]

Паралельно з Джеком Кілбі розробкою інтегральної мікросхеми займався Роберт Нойс. Роберту вкрай не подобалася технологія виробництва дискретних елементів. Він говорив, що досить безглуздим виглядає трудомісткий процес нарізування пластини кремнію на окремі елементи, а потім з'єднання їх в єдину схему. Нойс запропонував ізолювати окремі транзистори в кристалі один від одного назад усунутими pn-переходами, а поверхню покривати ізолюючим окислом. Контакт між окремими елементами здійснювався через витравлені в ізолюючому окисле за спеціальним шаблоном ділянки на поверхні мікросхеми. Ці ділянки з'єднувалися між собою тонкими лініями з алюмінію.

Кілбі створив свою мікросхему і подав заявку на патент трохи раніше Нойса, однак, технологія Нойса була більш продуманою і зручною, і документи на заявку підготовлені ретельніше. В результаті, патент на винахід Нойс отримав раніше - в квітні 1961 року, а Кілбі - тільки в червні 1964 року. [3]

Наступні за тим численні судові розгляди і війна за право вважатися винахідником технології закінчилися миром. В кінцевому підсумку, Апеляційний Суд підтвердив претензії Нойса на першість в технології, але ухвалив вважати Кілбі творцем першої працюючої мікросхеми.

Серійний випуск інтегральних схем був налагоджений в 1961 році, тоді ж була створена фірмою "Texas Instruments" на замовлення ВВС США перша експериментальна ЕОМ на інтегральних схемах. Розробка велася 9 місяців і була завершена в 1961р. ЕОМ мала всього 15 команд, була одноадресної, тактова частота була 100 КГц, ємність накопичувача - всього 30 чисел, для представлення чисел використовувалося 11 двійкових розрядів, споживана потужність становила всього 16Вт, вага - 585гр, яку він обіймав обсяг - 100 кубічних сантиметрів. [1]

Перші інтегральні схеми були малої щільності, але з часом технологія їх виробництва відладжувалася, щільність зростала. У ЕОМ третього покоління використовувалися інтегральні схеми малої і середньої щільності, що дозволяють в одному кристалі об'єднувати сотні елементів. Такі мікросхеми могли використовуватися, як окремі операційні схеми - регістри, дешифратори, лічильники і т.д.

Поява інтегральних схем дозволило удосконалити структурну схему ЕОМ другого покоління. Так сильно пов'язані пристрої управління (УУ) і арифметико-логічний пристрій (АЛП) були об'єднані в єдиний блок, який став називатися процесором. Причому, в процесорі могло бути кілька арифметико-логічних пристроїв, кожне з яких виконувала свою функцію, наприклад, одне АЛУ було орієнтовано на роботу з цілими числами, інше - з числами з плаваючою точкою, а третє - з адресами. Також могло бути кілька пристроїв управління, одне - центральне, і кілька - периферійних, використовуваних для управління окремими блоками ЕОМ.

Часто ЕОМ складалися з декількох процесорів, що дозволяло максимально повно використовувати відкрилися перспективи в паралельному вирішенні завдань.

У ЕОМ третього покоління вже чітко виділяється ієрархія пам'яті. ОЗУ ділиться на незалежні блоки з власними системами управління, що працюють паралельно. Структура оперативної пам'яті ділиться на сторінки і сегменти. [1] Розвивається і внутрішня пам'ять процесора - створюються передумови до введення кешування пам'яті.

Зовнішні запам'ятовуючі пристрої (ВЗУ) підключаються через спеціальний контролер селекторної каналу (КCК). Їх ємність і швидкість значно зростають. Так в червні 1973 року в якості зовнішнього накопичувача був випущений жорсткий диск IBM 3340. [5]

Накопичувач був герметичним - це захищало робочі поверхні дисків від пилу і бруду, що дозволяло розміщувати головки дуже близько до магнітної поверхні диска. Вперше, був застосований принцип аеродинамічній магнітної головки, яка буквально парила над обертається поверхнею жорсткого диска під дією аеродинамічної сили.

Все це дозволило значно збільшити щільність запису (до 1.7 Мбіт на квадратний дюйм) і збільшити ємність до 30 Мбайт (на незмінним носієм). Також у накопичувача був змінний носій ємністю 30 Мбайт. [5]

Поряд з вдосконаленням логічних пристроїв і пам'яті, повним ходом йшла модернізація пристроїв введення-виведення. Швидкодія нових ЕОМ вимагало більш швидкої і надійної системи введення-виведення даних, ніж пристрої читання перфокарт і телетайпи. На зміну їм прийшли клавіатури, панелі графічного введення, дисплеї зі світловим олівцем, плазмові панелі, растрові графічні системи та інші пристрої. [6]

Велика розмаїтість периферійних пристроїв, їх порівняно велику швидкодію, необхідність відокремити операції введення-виведення від обчислювального процесу призвело до створення спеціалізованого контролера мультиплексного каналу (КМК), що дозволив процесорам працювати паралельно з введенням-виведенням даних.

Узагальнена структурна схема ЕОМ третього покоління, що ілюструє вищесказане, зображена на схемі нижче.

На схемі:

УВВ - пристрій вводу-виводу;
ОЗУ - одне або кілька оперативних запам'ятовуючих пристроїв;
АЛУ - одне або кілька арифметико-логічних пристроїв;
УУ - одне або кілька пристроїв управління;
МК - контролер мультиплексного каналу (каналу для підключення повільних пристроїв);
СК - контролер селекторної каналу (каналу для підключення високошвидкісних пристроїв);
ВЗП - зовнішній пристрій.

Використання інтегральних технологій значно знизило вартість ЕОМ, що негайно призвело до підвищення попиту. Багато організацій набули ЕОМ і успішно їх експлуатували. Важливим фактором стає прагнення до стандартизації та випуску цілих серій ЕОМ програмно сумісних від низу до верху.

Виникає величезна потреба в прикладних програмних продуктах, а так як ринок програмного забезпечення ще не розвинений, і знайти готове, надійне і дешеве програмне забезпечення практично неможливо, виникає гігантський зростання популярності програмування і попиту на грамотних розробників програмних продуктів. Кожне підприємство прагне організувати свій штат програмістів, виникає спеціалізовані колективи, що займаються розробкою програмного забезпечення і прагнуть зайняти шматочок ще неосвоєною ніші на арені постійно зростаючою комп'ютерної технології.

Ринок програмного забезпечення швидко розвивається, створюються пакети програм для вирішення типових задач, проблемно-орієнтовані програмні мови і цілі програмні комплекси для управління роботою ЕОМ, які згодом отримають назву - операційні системи.

Перші операційні системи почали з'являтися ще за часів ЕОМ другого покоління. Так в 1957 році компанією Bell Labs була розроблена операційна система BESYS (Bell Operating System). А в 1962 році була розроблена компанією General Electric операційна система GCOS (General Comprehensive Operating System), орієнтована для роботи на основному комплекті. Але це все були тільки передумови до створення, по-справжньому, популярних і затребуваних операційних систем. До кінця 1960-х років уже був створений цілий ряд операційних систем, який реалізує безліч необхідних функцій з управління ЕОМ. Всього експлуатувалося більше сотні різних ОС. [7]

Серед найбільш розвинених операційних систем були:

OS / 360, розроблена фірмою IBM в 1964 році для управління мейнфреймами;

MULTICS - одна з перших операційних систем з поділом часу виконання програм;

UNIX, розроблена в 1969 році і, згодом, розрослася до цілого сімейства операційних систем, багато з яких є одними з найбільш популярних на сьогоднішній день.

Використання операційних систем спростило роботу з ЕОМ і сприяло популяризації електронної обчислювальної техніки.

На тлі значного зростання інтересу до електронної обчислювальної техніки в США, Європі, Японії та інших країнах, в СРСР спостерігається спад прогресу в цій галузі науки. Так в 1969 році Радянський Союз уклав угоду про співпрацю в розробці Єдиної системи ЕОМ, за зразок якої була взята одна з кращих на той момент ЕОМ - IBM360. Орієнтація СРСР на зарубіжні досягнення в подальшому привела до значного відставання в області обчислювальної техніки. [1]

Серед ЕОМ третього покоління найбільш значущими розробками були:

IBM System - 360 - ціле сімейство ЕОМ, випуск якого почався з 1964 року. Всі моделі сімейства мали єдину систему команд і відрізнялися один від одного об'ємом оперативної пам'яті і продуктивністю, і були універсальними, здатними вирішувати, як складні логічні завдання, так і бути корисними в економічних розрахунках. Універсальність ЕОМ відображена і в її назві. 360 означає 360 градусів, тобто її можливість працювати в будь-якому з напрямів. Витрати на розробку System-360 склали близько 5 млрд. Доларів США, що вдвічі перевищувало витрати США під час Другої світової війни на Манхеттенський проект, метою якого було створення атомної бомби. Проект зі створення IBM 360 поступався за вартістю тільки програмою «Аполлон» [8]. Архітектура IBM 360 виявилася надзвичайно вдалою і багато в чому визначила напрямок розвитку обчислювальної техніки;

PDP8 - міні-ЕОМ, розроблена 22 березня 1965 року фірмою Digital Equipment Corporation (DEC). Термін «міні» - відносний. Ця ЕОМ була розміром приблизно з холодильник, але, в порівнянні з іншими представниками електронних обчислювальних машин, розмір її був дійсно мініатюрним. Цей проект був комерційно дуже вигідним. Всього було продано близько 50 000 примірників цієї машини. Система PDP-8 мала масу аналогічних рішень - клонів по всьому світу. Так в СРСР було розроблено кілька аналогів цієї ЕОМ: Електроніка-100, Київ-2 та ін .; [9]

Наірі 3 - одна з перших самостійно розроблених в СРСР ЕОМ третього покоління. Ця розробка побачила світ 1970 року в Єреванському науково-дослідному інституті математичних машин. У ній використовувався спрощений машинний мову, покликаний полегшити програмування. Також була можливість вводити деякі завдання на математичній мові;

ЄС ЕОМ - єдина система електронних обчислювальних машин, за основу якої було взято вдала і добре себе зарекомендувала архітектура IBM System-360. Перші машини цієї серії були створені в СРСР в 1971 році. Продуктивність перших зразків була від 2 750 операцій в секунду (ЄС-1010) до 350 000 операцій в секунду (ЄС-1040). Згодом, продуктивність вдалося підняти до декількох десятків мільйонів операцій в секунду, але, практично, всі ці розробки були зупинені в 1990-х роках після розпаду СРСР;

ILLIAC 4 - одна з найбільш продуктивних обчислювальних машин третього покоління. ILLIAC 4 була створена в 1972 році в Іллінойському університеті і володіла конвеєрної архітектурою, що складається з 64 процесорів. ЕОМ призначалася для вирішення системи рівнянь в приватних похідних і володіла швидкодією, близько 200 млн. Операцій в секунду.

Цей список можна продовжувати і далі, але і так ясно, що ЕОМ вже міцно і на довго увійшли в наше життя, і їх подальший розвиток і вдосконалення вже не зупинити. З розвитком технології виробництва інтегральних схем щільність компонування елементів поступово збільшувалася. Стали з'являтися понад великі інтегральні схеми, і ЕОМ третього покоління, що будуються на інтегральних схемах малої і середньої щільності, поступово стали витіснятися ЕОМ четвертого покоління на великих і понад великих інтегральних схемах.

Список використаної літератури

1. Історія розвитку обчислювальної техніки. Ланина Е.П. ИрГТУ, Іркутськ - 2001 р

2. Розвиток обчислювальної техніки. Апокін І.А. М., «Наука», 1974 г.

6. Від абака до комп'ютера. Р. С. Гутер. Видавництво «Знання», Москва одна тисяча дев'ятсот вісімдесят одна.