Az elmúlt évtizedekben az emberiség belépett a számítógépes korszakba. Az intelligens és nagy teljesítményű számítógépek, amelyek a matematikai műveletek elvein alapulnak, információval dolgoznak, kezelik az egyes gépek és egész gyárak tevékenységét, ellenőrzik a termékek és a különböző termékek minőségét. Korunkban a számítástechnika az emberi civilizáció fejlődésének alapja. Az ehhez a pozícióhoz vezető úton egy rövid, de nagyon viharos utat kellett végigjárni. És ezeket a gépeket sokáig nem számítógépeknek, hanem számítógépeknek (számítógépeknek) hívták.
Számítógép-osztályozás
Az általános besorolás szerint a számítógépek több generációra oszlanak el. Az eszközök egy adott generációba való besorolásakor a meghatározó tulajdonságok az egyedi struktúráik és módosításaik, az elektronikus számítógépekkel szemben támasztott követelmények, mint a sebesség, a memória mérete, a vezérlési módszerek és az adatfeldolgozási módszerek.
Természetesena számítógépek forgalmazása mindenképpen feltételes lesz – nagyszámú gép létezik, amelyek bizonyos jelek szerint egy generáció modelljének számítanak, mások szerint pedig egy teljesen más generációhoz tartoznak.
Ennek eredményeképpen ezek az eszközök az elektronikus számítástechnikai típusú modellek kialakításának nem egybeeső szakaszai közé sorolhatók.
Mindenesetre a számítógépek fejlesztése több szakaszon megy keresztül. Az egyes szakaszok számítógépeinek generálása pedig jelentős eltéréseket mutat egymástól az elemi és technikai alapok, egy adott matematikai típus bizonyos támogatása tekintetében.
A számítógépek első generációja
Az 1. generációs számítástechnikai gépek, amelyeket a háború utáni korai években fejlesztettek ki. Nem túl erős elektronikus számítógépeket hoztak létre elektronikus típusú lámpák alapján (ugyanúgy, mint az akkori összes TV-modellben). Bizonyos mértékig ez volt egy ilyen technika kialakulásának szakasza.
Az első számítógépeket kísérleti típusú eszközöknek tekintették, amelyeket a meglévő és új koncepciók elemzésére hoztak létre (különböző tudományokban és néhány összetett iparágban). A meglehetősen nagy számítógépes gépek térfogata és tömege gyakran igen nagy helyiségeket igényelt. Most úgy tűnik, mint egy tündérmese rég elmúlt és még csak nem is igazi évekről.
Az adatok bejuttatása az első generációs gépekbe lyukkártya betöltés módszerével, a függvények megoldási sorrendjének programkezelése pedig például az ENIAC-ban - beviteli módszerrel történt. egy szedőgömb dugói és formái.
Annak ellenérearra a tényre, hogy egy ilyen programozási módszer sok időt vett igénybe az egység előkészítése, a gépblokkok szedőmezőin történő csatlakozásokhoz, minden lehetőséget biztosított az ENIAC matematikai "képességeinek" bemutatására, és jelentős előnyökkel járt. eltérések voltak a program lyukszalagos módszerétől, amely alkalmas relé típusú gépekhez.
A „gondolkodás” elve
Az első számítógépeken dolgozó alkalmazottak nem mentek el, folyamatosan a gépek közelében voltak és figyelték a meglévő vákuumcsövek hatékonyságát. De amint legalább egy lámpa meghibásodott, az ENIAC azonnal felemelkedett, és mindenki a sietősen kereste a törött lámpát.
A nagyon gyakori lámpák cseréjének vezető (bár hozzávetőleges) oka a következő volt: a lámpák melegedése és sugárzása vonzotta a rovarokat, berepültek a készülék belső térfogatába és „segítettek” rövid elektromos rövidzárlatot létrehozni. áramkör. Vagyis ezeknek a gépeknek az első generációja nagyon érzékeny volt a külső hatásokra.
Ha azt képzeljük, hogy ezek a feltételezések igazak lehetnek, akkor a "bugs" ("bugs") fogalma, amely a szoftveres és hardveres számítógépes berendezések hibáit és baklövést jelenti, egészen más jelentéssel bír.
Nos, ha az autó lámpái működőképesek lennének, a karbantartó személyzet egy másik feladatra hangolhatná az ENIAC-ot körülbelül hatezer vezeték csatlakozásainak kézi átrendezésével. Ezeket a kapcsolatokat újra át kellett kapcsolni, amikor más típusú feladat merült fel.
Soros gépek
Az első elektronikus számítógép, amelyet tömeggyártásba kezdtek, az UNIVAC volt. Ez lett az első típusú többcélú elektronikus digitális számítógép. Az 1946 és 1951 közötti UNIVAC-hoz 120 µs összeadási periódus, 1800 µs teljes szorzás és 3600 µs osztás szükséges.
Az ilyen gépek nagy területet, sok áramot igényeltek, és jelentős számú elektronikus lámpával rendelkeztek.
A „Strela” szovjet elektronikus számítógépben 6400 ilyen lámpa és 60 ezer félvezető típusú dióda volt. A számítógépek ezen generációjának sebessége nem haladta meg a két-háromezer műveletet másodpercenként, a RAM mérete nem haladta meg a két Kb-ot. Csak az M-2 egység (1958) érte el a körülbelül négy KB RAM-ot, és a gép sebessége elérte a húszezer műveletet másodpercenként.
második generációs számítógépek
1948-ban számos nyugati tudós és feltaláló megszerezte az első működő tranzisztort. Ez egy pontérintkezős mechanizmus volt, amelyben három vékony fémhuzal érintkezett egy polikristályos anyagcsíkkal. Ennek következtében a számítógépcsalád már ezekben az években fejlődött.
A tranzisztoros számítógépek első kiadott modelljei az 1950-es évek utolsó felére nyúlnak vissza, és öt évvel később megjelentek a digitális számítógépek külső formái jelentősen továbbfejlesztett funkciókkal.
Építészeti jellemzők
Az egyikA tranzisztor fontos alapelve, hogy egyetlen példányban 40 közönséges lámpához is képes lesz némi munkát végezni, és még akkor is nagyobb sebességet tart fenn. A gép minimális mennyiségű hőt bocsát ki, és szinte nem használ elektromos forrást és energiát. E tekintetben a személyi elektronikus számítógépekkel szemben támasztott követelmények nőttek.
A hagyományos elektromos típusú lámpák hatékony tranzisztorokra való fokozatos cseréjével párhuzamosan a rendelkezésre álló adatok tárolásának technikája tovább fejlődött. A memória bővítése folyamatban van, és a mágneses módosított szalag, amelyet először az UNIVAC számítógépek első generációjában használtak, fejlődésnek indult.
Megjegyzendő, hogy a múlt század hatvanas éveinek közepén a lemezeken való adattárolás módszerét alkalmazták. A számítógépek használatában elért jelentős előrelépések lehetővé tették egy millió művelet másodpercenkénti sebességének elérését! Különösen a "Stretch" (Nagy-Britannia), az "Atlas" (USA) az elektronikus számítógépek második generációjának hagyományos tranzisztoros számítógépei közé sorolható. Abban az időben a Szovjetunió is kiváló minőségű számítógépes modelleket gyártott (különösen a BESM-6-ot).
A tranzisztoros számítógépek megjelenése csökkentette térfogatukat, súlyukat, villamosenergia-költségeiket és a gépek költségeit, valamint javította a megbízhatóságot és a hatékonyságot. Ez lehetővé tette a felhasználók számának és a megoldandó feladatok listájának bővítését. Figyelembe véve azokat a jellemzőket, amelyek megkülönböztették a számítógépek második generációját,az ilyen gépek fejlesztői elkezdték építeni a nyelvek algoritmikus formáit mérnöki (különösen ALGOL, FORTRAN) és gazdasági (különösen COBOL) típusú számításokhoz.
Az elektronikus számítógépekkel szemben támasztott higiéniai követelmények is növekednek. Az ötvenes években volt egy újabb áttörés, de még mindig messze volt a modern szinttől.
Az operációs rendszer jelentősége
De már akkoriban is a számítástechnika vezető feladata az erőforrások – a munkaidő és a memória – csökkentése volt. A probléma megoldása érdekében megkezdték a jelenlegi operációs rendszerek prototípusainak tervezését.
Az első operációs rendszerek (OS) típusai lehetővé tették a számítógép-felhasználók munkájának automatizálását, amely bizonyos feladatok elvégzésére irányult: programadatok bevitele a gépbe, a szükséges fordítók hívása, hívás a programhoz szükséges modern könyvtári szubrutinok stb.
Ezért a második generációs számítógépeknél a program és a különféle információk mellett egy külön utasítást is meg kellett hagyni, ahol a feldolgozás lépései, valamint a programról és fejlesztőiről szóló adatok listája volt feltüntetve. Ezt követően párhuzamosan elkezdték bevezetni a gépekbe bizonyos számú kezelői feladatot (feladatokkal ellátott készleteket), ezekben az operációs rendszerek formáiban a számítógépes erőforrások típusait fel kellett osztani bizonyos feladatformák között - ez egy multiprogramozási módszer. megjelentek az adatok tanulmányozásáért dolgozó munka.
Harmadik generáció
Fejlesztés miattA számítógépek integrált áramköreinek (IC) létrehozásának technológiájával sikerült elérni a meglévő félvezető áramkörök sebességének és megbízhatóságának felgyorsítását, valamint a méretek, a felhasznált teljesítmény és az ár további csökkentését.
A mikroáramkörök integrált formáit immár rögzített elektronikus típusú alkatrészekből kezdték előállítani, amelyeket négyszögletes, hosszúkás szilíciumlapkákban szállítottak, és amelyek egyik oldalának hossza nem haladja meg az 1 cm-t. Ez a típusú lapka (kristályok) kis térfogatú műanyag tokba kerül, abban a méretek csak az ún. "lábak".
Ezen okok miatt a számítógépek fejlődési üteme gyorsan növekedni kezdett. Ez nemcsak a munka minőségének javítását és az ilyen gépek költségeinek csökkentését tette lehetővé, hanem kis, egyszerű, olcsó és megbízható tömegű eszközök - miniszámítógép - kialakítását is. Ezeket a gépeket eredetileg arra tervezték, hogy különféle gyakorlatok és technikák során nagyon technikai problémákat oldjanak meg.
A vezető pillanatnak ezekben az években a gépek egyesítésének lehetőségét tekintették. A számítógépek harmadik generációját a különböző típusú kompatibilis egyedi modellek figyelembevételével hozták létre. A matematikai és különféle szoftverek fejlesztésének minden egyéb felgyorsítása hozzájárul a kötegelt programok kialakításához a problémaorientált programozási nyelv szabványos problémáinak megoldására. Ekkor először jelennek meg a szoftvercsomagok – az operációs rendszerek olyan formái, amelyeken a számítógépek harmadik generációja fejlődik.
Negyedik generáció
Számítógépek elektronikus eszközeinek aktív fejlesztésehozzájárult a nagy integrált áramkörök (LSI) megjelenéséhez, ahol minden kristály több ezer elektromos típusú alkatrészt tartalmazott. Ennek köszönhetően megkezdődött a számítógépek következő generációinak gyártása, amelyek elemi bázisa nagyobb memóriát és csökkentett ciklusokat kapott a parancsok végrehajtásához: a memóriabájtok felhasználása egy gépi műveletben jelentősen csökkenni kezdett. De mivel a programozási költségek alig csökkentek, előtérbe kerültek a tisztán emberi, és nem a gépi típusú erőforrások csökkentésének feladatai, mint korábban.
Készültek a következő típusú operációs rendszerek, amelyek segítségével a kezelők közvetlenül a számítógépes kijelzők mögött fejleszthették programjaikat, ez leegyszerűsítette a felhasználók munkáját, aminek eredményeként hamarosan megjelentek az új szoftverbázis első fejlesztései. Ez a módszer teljesen ellentmondott az információfejlesztés kezdeti szakaszainak elméletének, amely az első generációs számítógépeket használta. Mostanra a számítógépeket nemcsak nagy mennyiségű információ rögzítésére kezdték használni, hanem különféle tevékenységi területek automatizálására és gépesítésére is.
Változások a hetvenes évek elején
1971-ben megjelent a számítógépek nagy integrált áramköre, ahol a hagyományos architektúrájú számítógép teljes processzora elhelyezkedett. Mostanra lehetővé vált, hogy egy nagy integrált áramkörbe rendezzék szinte az összes olyan elektronikus típusú áramkört, amely egy tipikus számítógép-architektúrában nem volt bonyolult. Így a hagyományos eszközök tömeggyártásának lehetőségei kisárak. Ez volt a számítógépek új, negyedik generációja.
Azóta sok olcsó (kompakt billentyűzetes számítógépekben használatos) és vezérlő áramkört gyártottak, amelyek egy vagy több nagy integrált áramköri kártyára illeszkednek processzorral, elegendő RAM-mal és executive típusú csatlakozási szerkezettel. érzékelők a vezérlő mechanizmusokban.
Az autómotorok benzinének szabályozásával, bizonyos elektronikus információk átvitelével vagy fix mosási módokkal dolgozó programok kerültek be a számítógép memóriájába vagy különféle típusú vezérlők segítségével, illetve közvetlenül a vállalkozásoknál.
A hetvenes években elkezdődött az univerzális számítástechnikai rendszerek gyártása, amelyek egy processzort, nagy mennyiségű memóriát, különféle interfészek áramköreit kombinálták egy közös nagy integrált áramkörben elhelyezett bemeneti-kimeneti mechanizmussal (ún. egylapkás számítógépek) vagy más változatokban közös nyomtatott áramköri lapon elhelyezett nagyméretű integrált áramkörök. Ennek eredményeként, amikor a számítógépek negyedik generációja elterjedt, megismétlődött a hatvanas években kialakult helyzet, amikor szerény miniszámítógépek végezték el a munka egy részét a nagyméretű nagyszámítógépekben.
Negyedik generációs számítógép tulajdonságai
A negyedik generációs elektronikus számítógépek összetettek voltak, és elágazó képességekkel rendelkeztek:
- normál többprocesszoros mód;
- párhuzamos-szekvenciális típusú programok;
- magas szintű számítógépes nyelvek;
- kitöréselső számítógépes hálózatok.
Ezen eszközök műszaki képességeinek fejlesztését a következő rendelkezések jellemezték:
- A jel tipikus késleltetése 0,7 ns/v.
- A vezető memóriatípus egy tipikus félvezető. Az ilyen típusú memóriából az információ generálási periódus 100-150 ns. Memória – 1012-1013 karakter.
Operációs rendszerek hardveres megvalósítása
Moduláris rendszereket kezdenek használni szoftver típusú eszközökhöz.
Az első személyi elektronikus számítógépet 1976 tavaszán hozták létre. Egy hagyományos elektronikus játékáramkör integrált 8 bites vezérlőire alapozva a tudósok előállítottak egy hagyományos BASIC programozású Apple játékgépet, amely nagy népszerűségre tett szert. 1977 elején megjelent az Apple Comp., és megkezdődött az első Apple személyi számítógépek gyártása a Földön. A számítógépes szint története ezt az eseményt emeli ki a legfontosabbként.
Ma az Apple Macintosh személyi számítógépeket gyárt, amelyek sok tekintetben felülmúlják az IBM PC-modelleket. Az Apple új modelljeit nemcsak a kivételes minőség, hanem a (modern szabványok szerint) kiterjedt képességek is jellemzik. Az Apple számítógépeihez egy speciális operációs rendszert is kifejlesztett, amely figyelembe veszi azok összes kivételes funkcióját.
A számítógépek ötödik generációja
A nyolcvanas években a számítógépek (számítógép-generációk) fejlesztési folyamata új szakaszba lép - az ötödik generációs gépek. Ezeknek az eszközöknek a megjelenésemikroprocesszorok fejlesztésével kapcsolatos. A rendszerkonstrukciók szempontjából a munka abszolút decentralizációja a jellemző, a szoftveres és matematikai alapokat tekintve pedig a programstruktúrában a munka szintjére való mozgás a jellemző. Az elektronikus számítógépek munkájának szervezettsége növekszik.
A számítógépek ötödik generációjának hatékonysága száznyolc-százkilenc művelet másodpercenként. Ezt a géptípust a többprocesszoros rendszer jellemzi, amely gyengített típusú mikroprocesszorokon alapul, amelyeket azonnal többes számban használnak. Ma már léteznek olyan elektronikus számítástechnikai típusú gépek, amelyek a számítógépes nyelvek magas szintű típusait célozzák meg.
