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1960年代に始まったコンピュータハードウェアの歴史は、真空管からトランジスタなどの固体素子、そして集積回路（IC）チップへの移行によって特徴づけられます。1953年から1959年頃、個別トランジスタは十分な信頼性と経済性を備えていると見なされるようになり、真空管コンピュータは競争力を失いました。その後、金属酸化膜半導体（MOS）大規模集積回路（LSI）技術によって、1960年代半ばから後半にかけて半導体メモリが開発され、1970年代初頭にはマイクロプロセッサが誕生しました。これにより、コンピュータの主要メモリは磁気コアメモリから固体静的および動的半導体メモリへと移行し、コンピュータのコスト、サイズ、消費電力が大幅に削減されました。これらの進歩により、 1970年代には小型パーソナルコンピュータ（PC）が登場し、ホームコンピュータやデスクトップコンピュータから始まり、その後数十年にわたってラップトップ、そしてモバイルコンピュータへと発展していきました。
この記事では、「第2世代」という用語は、ベンダーが「第3世代」と呼んでいた場合でも、個別のトランジスタを使用したコンピュータを指します。1960年までに、トランジスタ式コンピュータは真空管式コンピュータに取って代わり、低コスト、高速化、低消費電力を実現しました。市場はIBMと7人の小人によって支配されていました。
これらのベンダーが製造した1960年代の第2世代コンピュータの例をいくつか挙げると以下の通りです。
しかし、一部の小規模企業も大きな貢献を果たした。また、第2世代末期には、デジタル・イクイップメント・コーポレーション（DEC）が小型・中型コンピュータ市場において有力な競合企業となっていた。
一方、ソ連では第二世代のコンピュータも開発されており、例えばエレバンコンピュータ研究開発研究所で開発された汎用デジタルコンピュータであるラズダン・ファミリーなどが挙げられる。
第2世代のコンピュータアーキテクチャは当初多様で、文字ベースの10進数コンピュータ、10桁のワードを持つ符号付き絶対値10進数コンピュータ、符号付き絶対値2進数コンピュータ、 1の補数2進数コンピュータなどが含まれていた。ただし、例えばPhilco、RCA、Honeywellは文字ベースの2進数コンピュータを製造しており、例えばDigital Equipment Corporation （DEC）とPhilcoは2の補数コンピュータを製造していた。IBM System/360の登場により、2の補数が新製品ラインの標準となった。
バイナリ メインフレームで最も一般的なワード サイズは 36 ビットと 48 ビットでしたが、エントリーレベルおよびミッドレンジのマシンでは、12 ビット、18 ビット、24 ビット、30 ビットなどのより小さなワードが使用されました。最小のマシンを除くすべてのマシンは、非同期I/O チャネルと割り込みを備えていました。通常、ワード サイズが 36 ビットまでのバイナリ コンピュータは 1 ワードあたり 1 つの命令を持ち、48 ビットのバイナリ コンピュータは 1 ワードあたり 2 つの命令を持ち、CDC 60 ビット マシンは、命令の組み合わせに応じて 1 ワードあたり 2 つ、3 つ、または 4 つの命令を持つことができました。Burroughs B5000、B6500/B7500、および B8500 シリーズは、この例外として注目されています。
データチャネル（I/Oチャネル）を備えた第一世代のコンピュータは、チャネルケーブルへの基本的なDMAインターフェースを備えていました。第二世代では、よりシンプルなもの（例えば、CDC 6000シリーズのチャネルにはDMAがありませんでした）と、より高度な設計（例えば、 IBM 7090の7909には、限定的な演算機能、条件分岐、割り込みシステムがありました）の両方が見られました。
1960年までに、磁気コアは主流のメモリ技術となっていたが、1960年代には ドラムと遅延線を用いた新型マシンもいくつか存在した。磁気薄膜メモリや磁気ロッドメモリは一部の第2世代マシンで使用されたが、コア技術の進歩により、半導体メモリがコアメモリと薄膜メモリの両方を駆逐するまで、ニッチな存在にとどまった。
第1世代のワード指向コンピュータでは、通常、単一のアキュムレータと、例えば上位アキュムレータ、下位アキュムレータ、アキュムレータ、乗算商（MQ）レジスタなどと呼ばれる拡張レジスタが1つずつ搭載されていました。第2世代になると、複数のアドレス指定可能なアキュムレータを持つコンピュータが一般的になりました。PDP -6などの一部のコンピュータでは、同じレジスタがアキュムレータとインデックスレジスタの両方の役割を果たしており、汎用レジスタの初期の例となっています。
第2世代では、Philco TRANSAC S-2000、UNIVAC IIIなどの切り捨てアドレス指定や、RCA 601、UNIVAC 1107、GE-600シリーズなどの自動インデックスレジスタインクリメントなど、新しいアドレス指定モードが大幅に開発されました。インデックスレジスタは第1世代でBラインという名前で導入されましたが、その使用は第2世代でより一般的になりました。同様に、間接アドレス指定も第2世代でより一般的になり、インデックスレジスタと組み合わせて、またはインデックスレジスタの代わりに使用されました。第1世代のコンピュータは通常、インデックスレジスタの数が少ないか、まったくありませんでしたが、第2世代のコンピュータのいくつかは、 Atlas、Bendix G-20、IBM 7070などのように、多数のインデックスレジスタを備えていました。
第一世代は、 IBM 709のTSXなど、サブルーチン呼び出しのための特別な機能の利用を先駆的に行いました。第二世代では、そのような機能は広く普及しました。いくつかの例を挙げると次のようになります。
第2世代では、マスター/スレーブ（スーパーバイザー/問題）モード、ストレージ保護キー、制限レジスタ、アドレス変換に関連する保護、アトミック命令など、マルチプログラミングおよびマルチプロセッサ構成をサポートすることを目的とした機能が導入されました。
第2世代スーパーコンピュータは、当時のほとんどのメインフレームコンピュータよりも大幅に高速だった。望ましい性能を実現するために開発された技術の一部は、現在では汎用コンピュータにも使用されている。
コンピュータの利用が急速に拡大したのは、 1966年頃から商用市場に登場した第三世代コンピュータの登場がきっかけだった。これらのコンピュータは一般的に、初期の（トランジスタ数1000個未満の）集積回路技術に基づいていた。第三世代は、マイクロプロセッサをベースとした第四世代で終焉を迎える。
1958年、テキサス・インスツルメンツのジャック・キルビーはハイブリッド集積回路（ハイブリッドIC）を発明したが[ 1 ] 、外部配線接続があったため量産が困難であった[ 2 ] 。 1959年、フェアチャイルド・セミコンダクターのロバート・ノイスはモノリシック集積回路（IC）チップを発明した[ 3 ] [ 2 ] 。これはシリコン製であったのに対し、キルビーのチップはゲルマニウム製であった。ノイスのモノリシックICの基礎となったのはフェアチャイルドのプレーナープロセスであり、これにより集積回路をプリント回路と同じ原理でレイアウトすることが可能になった。平面プロセスは、1955年と1957年にカール・フロッシュとリンカーン・デリックによって開発されたシリコン表面パッシベーションと熱酸化プロセスに基づいて、1959年初頭にノイスの同僚であるジャン・ホーニによって開発されました。 [ 4 ] [ 5 ] [ 6 ] [ 7 ] [ 8 ] [ 9 ]
ICチップを使用したコンピュータは1960年代初頭に登場し始めました。例えば、1961年のASD半導体ネットワークコンピュータ（分子電子コンピュータ）[ 10 ] [ 11 ]は、最初のモノリシック集積回路[ 12 ] [ 13 ] [ 14 ]汎用コンピュータ（デモンストレーション目的で構築され、卓上計算機をシミュレートするようにプログラムされていた）であり、テキサス・インスツルメンツが米国空軍向けに構築しました。[ 15 ] [ 16 ] [ 17 ] [ 18 ]
初期の用途としては、組み込みシステム、特にNASAのアポロ誘導コンピュータ、軍のLGM-30ミニットマン大陸間弾道ミサイル、ハネウェルALERT航空機搭載コンピュータ[ 19 ] [ 20 ]、および米海軍のF-14Aトムキャット戦闘機の飛行制御に使用される中央航空データコンピュータなどが挙げられる。
初期の商用利用としては、1965年のSDS 92が挙げられる。[ 21 ] [ 22 ] IBMは、1969年に出荷されたSystem/360 Model 85のロジックに初めてICを使用し、その後、 1971年に出荷が開始されたSystem/370でICを幅広く使用した。
集積回路の登場により、はるかに小型のコンピュータの開発が可能になった。ミニコンピュータは1960年代から1970年代にかけての重要なイノベーションであり、物理的なサイズが小さくなっただけでなく、コンピュータベンダーの選択肢が広がったことで、より多くの人々がコンピューティング能力を利用できるようになった。デジタル・イクイップメント・コーポレーション（DEC）は、人気の高いPDPおよびVAXコンピュータシステムで、IBMに次ぐ第2位のコンピュータ企業となった。小型で手頃な価格のハードウェアの登場は、 Unixなどの重要な新しいオペレーティングシステムの開発にもつながった。
1966年11月、ヒューレット・パッカードは、最初の商用16ビットコンピュータの1つであるミニコンピュータ2116A [ 23 ] [ 24 ]を発表しました。これは、フェアチャイルド・セミコンダクターの集積回路にCTμL（Complementary Transistor MicroLogic） [ 25 ]を使用していました。ヒューレット・パッカードはこれに続き、1967年の2115A [ 26 ] 、 1968年の2114A [ 27 ]など、同様の16ビットコンピュータを発表しました。
1969年、データ・ゼネラルはNovaを発表し、1台8,000ドルで合計50,000台を出荷した。ヒューレット・パッカード21xxシリーズやデータ・ゼネラルNovaのような16ビットコンピュータの人気は、8ビットバイトの倍数となるワード長への道を開いた。Novaはフェアチャイルド・セミコンダクターの中規模集積回路（MSI）を初めて採用し、後継機種では大規模集積回路（LSI）が使用された。また、中央処理装置全体が15インチのプリント基板1枚に収められていたことも特筆すべき点である。
大型メインフレームコンピュータは、ICを使用して記憶容量と処理能力を向上させた。1965年のIBM System/360メインフレームコンピュータファミリーは、第3世代コンピュータと呼ばれることもあるが、そのロジックは主にSLTハイブリッド回路で構成されており、基板上にプリント配線とプリント受動部品で相互接続された個別のトランジスタとダイオードが含まれていた。S/360 M85とM91は、一部の回路にICを使用していた。IBMの1971年のSystem/370はロジックにICを使用し、後のモデルでは半導体メモリが使用された。
1971年までに、ILLIAC IVスーパーコンピュータは世界最速のコンピュータとなり、約25万個の小型ECL論理ゲート集積回路を使用して64個の並列データプロセッサを構成していた。[ 28 ]
第三世代コンピュータは1990年代に入っても提供され続けました。例えば、1994年4月に発表されたIBM ES9000 9X2 [ 29 ]は、5,960個のECLチップを使用して10ウェイプロセッサを構築しました。[ 30 ] 1990年代に提供された他の第三世代コンピュータには、ECLゲートアレイとカスタムチップから構築されたDEC VAX 9000 (1989) [ 31 ]やCray T90 (1995)などがあります。
第三世代のミニコンピュータは、基本的にメインフレームコンピュータの縮小版であり、同様のタスクをより小型でアクセスしやすい規模で実行するように設計されていました。対照的に、第四世代の起源は根本的に異なり、単一の大規模集積回路（LSI）MOS集積回路チップに統合されたコンピュータプロセッサであるマイクロプロセッサに基づいています。[ 32 ]
マイクロプロセッサを搭載したコンピュータは、当初は計算能力と速度に非常に限界があり、ミニコンピュータの小型化を目的としたものでは決してなかった。それらは全く異なる市場をターゲットとしていたのだ。
1970年代以降、処理能力と記憶容量は飛躍的に向上したが、基盤となる技術は大規模集積回路（LSI）または超大規模集積回路（VLSI）マイクロチップという基本的なものにとどまっているため、今日のコンピュータのほとんどは依然として第4世代に属すると広く考えられている。
マイクロプロセッサは、MOS集積回路（MOS IC）チップに起源を持つ。[ 32 ] MOS ICは、1962年にRCAのフレッド・ハイマンとスティーブン・ホフスタインによって製造された。 [ 33 ] MOSFETの急速なスケーリングにより、MOS ICチップはムーアの法則で予測された速度で急速に複雑化し、1960年代後半には1つのMOSチップ上に数百個のトランジスタを持つ大規模集積回路（LSI）が実現した。MOS LSIチップをコンピューティングに適用したことが最初のマイクロプロセッサの基礎となり、エンジニアは完全なコンピュータプロセッサを1つのMOS LSIチップに収めることができると認識し始めた。[ 32 ]
最も初期のマルチチップマイクロプロセッサは、 1969 年のFour-Phase Systems AL1と1970 年のGarrett AiResearch MP944で、それぞれ複数の MOS LSI チップを使用していた。 [ 32 ] 1971 年 11 月 15 日、インテルは、単一の MOS LSI チップ上に世界初のシングルチップマイクロプロセッサである4004 をリリースした。その開発は、シリコンゲートMOS 技術を使用し、フェデリコ・ファギンがテッド・ホフ、スタンレー・マゾール、島正敏とともに主導した。[ 34 ]これは、ハードワイヤード回路の代替としてBusicomという日本の電卓会社向けに開発されたが、コンピュータはこれを中心に開発され、その処理能力の多くは 1 つの小さなマイクロプロセッサ チップによって提供された。ダイナミックRAM (DRAM) チップは、IBM のロバート・デナードが開発したMOS DRAMメモリセルに基づいており、1 つのチップでキロビットのメモリを提供した。 IntelはRAMチップをマイクロプロセッサと一体化することで、第4世代コンピュータを以前のコンピュータよりも小型かつ高速化することに成功した。4004は毎秒6万命令しか実行できなかったが、その後継機種であるIntel 8008、8080（CP/Mオペレーティングシステムを使用する多くのコンピュータで使用）、8086/8088ファミリーなどが登場し、コンピュータの速度と性能は飛躍的に向上した。（IBMパーソナルコンピュータ（PC）とその互換機は、8086との下位互換性を持つプロセッサを使用している。）他のメーカーもマイクロコンピュータで広く使用されるマイクロプロセッサを製造していた。
以下の表は、マイクロプロセッサの重要な発展の年表を示しています。
当時の強力なスーパーコンピュータは、マイクロコンピュータとはコンピューティングスペクトルの反対側に位置し、集積回路技術も使用していました。1976年、1972年にコントロールデータ社を退社して自身の会社を設立したシーモア・クレイによって、 Cray-1が開発されました。このマシンは、ベクトル処理を実用化した最初のスーパーコンピュータでした。回路経路を短縮して処理速度を上げるために、特徴的な馬蹄形をしていました。ベクトル処理は、1つの命令で多数の引数に対して同じ演算を実行するもので、それ以来、スーパーコンピュータの基本的な処理方法となっています。Cray-1は、毎秒1億5000万回の浮動小数点演算（150メガフロップス）を計算できました。85台が出荷され、価格は1台あたり500万ドルでした。Cray-1のCPUは、主にSSIとMSI ECL ICで構成されていました。
1970年代初頭にマイクロプロセッサが導入される以前は、コンピュータは一般的に大型で高価なシステムであり、大企業、大学、政府機関などの大規模な組織が所有していました。利用者は経験豊富な専門家であり、通常はコンピュータ本体と直接やり取りするのではなく、パンチカードなどのオフライン機器を使ってコンピュータへのタスクを準備していました。コンピュータへのタスクはまとめてバッチ処理され、処理が完了してから出力結果やパンチカードを受け取ることができました。組織によっては、コンピュータセンターにジョブを送信してから出力結果を受け取るまでに数時間、あるいは数日かかることもありました。
1960年代半ばまでに、よりインタラクティブなコンピュータ利用形態が商業的に発展した。タイムシェアリングシステムでは、複数のテレプリンタとディスプレイ端末を用いて、多くの人が1台のメインフレームコンピュータのプロセッサを共有し、オペレーティングシステムが各ユーザーの作業に時間枠を割り当てた。これは、ビジネスアプリケーションや科学技術分野で広く用いられた。
初期の商用化前の実験用コンピュータの使用方法には、異なるコンピュータ使用モデルが予見されていた。そこでは、1人のユーザーがプロセッサを独占的に使用していた。[ 35 ]「パーソナル」と呼ばれる最初のコンピュータのいくつかは、LINCやPDP-8などの初期のミニコンピュータであり、その後、Digital Equipment Corporation (DEC)、Data General、Prime ComputerなどのVAXやより大型のミニコンピュータが登場した。これらは、メインフレームコンピュータの周辺プロセッサとして始まり、いくつかの定型タスクを引き受け、プロセッサを計算のために解放した。
現代の基準からすると、ミニコンピュータは物理的に大きく（冷蔵庫ほどの大きさ）、高価だった（通常数万米ドル）。そのため、個人が購入することは稀だった。しかし、当時のメインフレームコンピュータに比べるとはるかに小型で安価であり、操作も一般的に簡単だったため、個々の研究室や研究プロジェクトでも導入可能だった。ミニコンピュータの登場により、これらの組織は、商用または大学のコンピュータセンターにおけるバッチ処理や煩雑な事務手続きから解放された。
さらに、ミニコンピュータはメインフレームよりも対話性が高く、すぐに独自のオペレーティングシステムを持つようになりました。ミニコンピュータのゼロックス Alto (1973 年) は、グラフィカルユーザーインターフェース、ビットマップ高解像度スクリーン、大容量の内部および外部メモリストレージ、マウス、および専用ソフトウェアのおかげで、パーソナルコンピュータの開発における画期的なステップとなりました。[ 36 ]
現代のパーソナルコンピュータの祖先であるミニコンピュータでは、処理は多数の部品を複数の大型プリント基板上に配置した回路によって行われていました。そのため、ミニコンピュータは後のマイクロプロセッサシステムに比べて物理的に大きく、製造コストも高額でした。「コンピュータ・オン・ア・チップ」が実用化されると、コンピュータシステムの製造コストは劇的に低下しました。以前は複数の高価な回路基板に搭載されていた算術演算、論理演算、制御機能が、設計コストは高額ながら大量生産コストは安価になった集積回路に集約されたのです。同時に、ソリッドステートメモリの開発が進んだことで、それまでの世代のコンピュータで使用されていた、かさばり、高価で、電力消費の大きい磁気コアメモリは不要になりました。
フランスでは、Intertechnique社の元エンジニア 5 人、André Truong Trong Thi [ 37 ] [ 38 ]とFrançois Gernelle [ 39 ]によって設立された R2E (Réalisations et Etudes Electroniques) 社が、1973 年 2 月にIntel 8008をベースにしたマイクロコンピュータMicral N を発表しました。[ 40 ]元々、このコンピュータは、湿度測定を自動化するために、 Gernelle、Lacombe、Beckmann、Benchitrite によって国立農業研究所 向けに設計されました。 [ 41 ] [ 42 ] Micral N の価格は、 PDP-8の 5 分の 1 で、約 8500 FF (1300 ドル) でした。Intel 8008 のクロックは 500 kHz に設定され、メモリは 16 キロバイトでした。 Pluribusと呼ばれるバスが導入され、最大14枚のボードを接続できるようになった。R2Eからは、デジタルI/O、アナログI/O、メモリ、フロッピーディスク用の様々なボードが提供されていた。
シングルチップマイクロプロセッサの開発は、安価で使いやすく、真にパーソナルなコンピュータの普及に大きく貢献しました。 1975年1月号のPopular Electronics誌の記事で紹介されたAltair 8800は、当時コンピュータの価格を新基準に引き下げ、1970年代には限られた層にコンピュータ所有の機会をもたらしました。これに続いて、同様の機能と制限を持つIMSAI 8080コンピュータが登場しました。AltairとIMSAIは基本的に小型ミニコンピュータであり、機能が不完全でした。キーボードやテレプリンタを接続するには、重くて高価な「周辺機器」が必要でした。これらのマシンはどちらも、スイッチとランプを備えたフロントパネルを備えており、バイナリでオペレータと通信していました。マシンの電源を入れた後、ブートストラップローダプログラムをバイナリでエラーなく入力し、紙テープリーダーからBASICインタープリタを含む紙テープをロードして、マシンをプログラムする必要がありました。ローダーを起動するには、8つのスイッチを上下に切り替え、「ロード」ボタンをプログラムの1バイトごとに1回押す必要があった。プログラムは通常数百バイトの長さだった。インタープリタがロードされると、コンピュータはBASICプログラムを実行できるようになった。
初の商業的に成功したマイクロプロセッサキットであるMITS Altairは、1975年1月号のPopular Electronics誌の表紙を飾りました。これは世界初の量産型パーソナルコンピュータキットであり、Intel 8080プロセッサを搭載した最初のコンピュータでもありました。Altairは商業的に大成功を収め、1万台が出荷されました。また、Altairはポール・アレンと彼の高校時代の友人であるビル・ゲイツのソフトウェア開発活動にも影響を与え、彼らはAltair用のBASICインタープリタを開発し、後にマイクロソフトを設立しました。
MITS Altair 8800は、マイクロコンピュータとコンピュータキットという新たな産業を事実上創出し、その後、1970年代後半にIntel 8080、Zilog Z80、Intel 8085マイクロプロセッサチップをベースにした小型ビジネスコンピュータが数多く登場するなど、多くの後続製品が続いた。これらのコンピュータのほとんどは、Digital ResearchのGary Kildallが開発したCP/M -80オペレーティングシステムで動作していた。CP/M-80は、多くの異なるハードウェアベンダーが採用した最初の普及型マイクロコンピュータオペレーティングシステムであり、 WordStarやdBase IIなど、多くのソフトウェアパッケージがCP/M-80向けに開発された。
1970年代半ば、多くの愛好家が様々な成功度合いで独自のシステムを設計し、時には協力して作業を効率化しました。こうした自宅集会からホームブリュー・コンピュータ・クラブが生まれ、愛好家たちは集まって自分たちの成果を語り合い、回路図やソフトウェアを交換し、システムを実演しました。多くの人々が、公開された設計図に基づいて独自のコンピュータを組み立てました。例えば、1980年代初頭には、何千人もの人々がホームコンピュータ「ガラクシヤ」を組み立てました。
Altairは影響力のあるコンピュータでした。Apple ComputerやMicrosoftよりも前に登場し、MicrosoftはAltair BASICプログラミング言語インタープリタを製造・販売しました。これはMicrosoftの最初の製品でした。1970年代後半に登場した第2世代のマイクロコンピュータは、電子工作愛好家クラブでのキットコンピュータへの予想外の需要に火がつき、一般的にホームコンピュータと呼ばれていました。ビジネス用途では、これらのシステムは当時の大型ビジネスコンピュータよりも性能が劣り、汎用性も低いものでした。実用的な用途よりも、娯楽や教育目的で設計されていました。簡単なオフィス/生産性アプリケーションは使用できましたが、一般的にはコンピュータ愛好家がプログラミングを学んだり、コンピュータゲームを実行したりするために使用されていました。当時のパーソナルコンピュータは、これらの用途には適しておらず、非常に高価でした。より技術的な趣味を持つ人にとっては、ホームコンピュータは模型鉄道の制御など、外部デバイスとの電子的なインターフェースやその他の一般的な趣味にも使用されました。
マイクロプロセッサとソリッドステートメモリの登場により、家庭用コンピュータが手頃な価格になった。1975年頃に登場したAltair 8800やApple Iなどの初期のホビー用マイクロコンピュータシステムは、ホビーユーザーや実験ユーザーにとって十分な計算能力を備えた低価格の 8 ビットプロセッサチップのリリースを象徴するものであった。1977 年までに、Apple II、Commodore PET、TRS-80 (後にByte Magazineによって「1977 トリニティ」と呼ばれる) [ 43 )などの組み立て済みシステムが登場し、家庭用コンピュータの大量生産時代が始まった。動作するコンピュータを入手するのに必要な労力は大幅に減り、ゲーム、ワープロ、表計算などのアプリケーションが普及し始めた。家庭用コンピュータとは異なり、小規模ビジネス用システムは通常CP/Mをベースにしていたが、IBM がIBM PC を発表すると、すぐに普及した。PC は大量にクローンされ、1980 年代を通じて大量生産とそれに伴うコスト削減につながった。これにより、家庭におけるパーソナルコンピュータの普及が進み、1990年代には家庭用コンピュータというカテゴリーが取って代わり、現在のような構造的に同一のパーソナルコンピュータが主流となる状況へとつながった。
{{cite book}}: CS1 メンテナンス: その他 (リンク)マイクロコントローラは、メーカー運動を加速させた。