Generace počítačů: základna prvků. Historie generací počítačů

Elektronické výpočetní typy strojů v naší zemi jsou rozděleny do několika generací. Definujícími rysy při klasifikaci zařízení na určitou generaci jsou jejich prvky a odrůdy důležitých vlastností, jako je rychlost, kapacita paměti, metody kontroly a zpracování informací. Rozdělení počítačů je podmíněno - existuje značný počet modelů, které podle některých označení patří k jednomu, podle ostatních, k jinému druhu generace. V důsledku toho se tyto typy počítačů mohou vztahovat na různé fáze vývoje elektronické výpočetní techniky.

První generace počítačů

Vývoj počítačů je rozdělen do několika období. Generování zařízení každého období se od sebe liší podle základních prvků a poskytuje matematický typ.

První generace počítačů (1945-1954) byly elektronické počítače používající elektronické lampy (ty byly na prvních modelech televizorů). Tentokrát se dá říkat éra tvorby takové technologie.

Většina strojů prvního typu generace se nazývala experimentální typy zařízení, která byla vytvořena pro testování jedné nebo několika teorií teorií. Velikost a hmotnost počítačových jednotek, které často vyžadovaly samostatné budovy, se již dávno změnily v legendu. Zavedení čísel do prvních strojů bylo provedeno pomocí děrovaných karet a softwarová kontrola sekvencí uspokojivosti funkcí byla provedena například v ENIAC, as v počítačích počítačově-analytického typu, používající zástrčky a typy číselníku. Navzdory skutečnosti, že tato programovací metoda vyžadovala spoustu času na přípravu stroje - pro připojení na pole pole (přepínací deska) bloků, poskytla všechny možnosti pro implementaci "schopností" ENIAC a s velkou výhodou se lišila od softwarové metody děrovaná páska, která je typická pro reléové zařízení.

Jak fungovaly tyto jednotky?

Zaměstnanci, kteří byli přiřazeni k tomuto stroji, byli neustále poblíž ní a sledovali výkon elektronických trubek. Ale jakmile vyhořela alespoň jedna lampa, ENIAC se okamžitě zvedl a dostal se do potíží: všichni ve spěchu provedli hledání vypálené lampy. Hlavním důvodem (možná ne přesným) velmi častým nahrazením lampy byl následující: teplo a luminiscence lampy přitahovaly můry, letěly dovnitř a přispěly k výskytu zkratu. Proto byla první generace počítačů extrémně zranitelná vůči vnějším podmínkám.

Pokud výše je pravda, výraz "chyby" (chyby), což znamená chyby v softwarovém a hardwarovém vybavení počítačového vybavení, získává nový význam. Když byly všechny žárovky v provozním stavu, inženýrský personál mohl provést nastavení ENIAC pro jakýkoli úkol, a to manuální změnou připojení 6000 vodičů. Všechny kabely musely být opět přepnuty, kdyby byl vyžadován jiný typ úkolu.

První sériová auta

První hromadně vyráběný počítač první generace byl počítač UNIVAC (Universal Automatic Computer). Vývojáři tohoto počítače byli: John Mauchly (John Mauchly) a J. Presper Eckert (J. Prosper Eckert). Byl to první typ elektronického digitálního počítače pro všeobecné použití. UNIVAC, jehož vývojová práce začala v roce 1946 a skončila v roce 1951, měla dodatečné časy 120 μs, násobky 1800 μs a divize 3600 μs.

Tyto stroje obsadily hodně prostoru, používaly hodně elektřiny a sestávaly z obrovského množství elektronických lamp. Například stroj "Strela" měl 6400 těchto lamp a 60 tisíc kusů. polovodičové diody typ Rychlost této generace počítačů nepřesáhla 2-3 tisíce operací za sekundu, velikost paměti RAM nepřesáhla 2 KB. Pouze stroj M-2 (1958) měl 4 KB paměti RAM a jeho rychlost byla 20 tisíc operací za sekundu.

Počítače druhé generace - významné rozdíly

V roce 1948 vytvořili teoretici fyziky John Bardin a William Shockley společně s laboratoří Bell Telephone Laboratories vedoucím experimenta Waltera Bratteina první aktivní tranzistor. Jednalo se o bodové zařízení, ve kterém byly tři kovové antény v kontaktu s tyčí polykrystalického materiálu. Tak se generace počítačů začala zlepšovat již v tomto vzdáleném čase.

První typy počítačů, které fungovaly na bázi tranzistorů, zaznamenaly jejich vzhled v pozdních padesátých letech a od poloviny 60. let vznikly externí typy zařízení s kompaktnějšími funkcemi.

Architektonické prvky

Jednou z úžasných schopností tranzistoru je to, že sám může pracovat pro 40 elektronických lamp a dokonce i v tomto případě má vyšší rychlost provozu, přiděluje minimální množství tepla a prakticky nepoužívá elektrické zdroje a energii. Spolu s procesem výměny elektrických svítidel s tranzistory byly zlepšeny způsoby ukládání informací. Zvýšila se paměť a magnetická páska, která byla poprvé použita v počítači první generace UNIVAC, začala být používána jak pro zavádění, tak pro odstraňování informací.

V polovině 60. let byla informace uložena na discích. Obrovské druhy úspěchů počítačové architektury umožňují rychlé akce v milionech operacích za sekundu! Například Stretch (Anglie), Atlas (USA) lze přičíst tranzistorovým počítačům druhé generace počítačů. V té době Sovětský svaz také nevyráběl méně než výše uvedené zařízení (například "BESM-6").

Vytvoření počítačů, které jsou postavené pomocí tranzistorů, vedlo k poklesu jejich rozměrů, hmotností, nákladů na energie a cen pro ně, stejně jako zvýšení spolehlivosti a výkonu. To přispělo k rozšíření rozsahu uživatelů a nomenklaturu úkolů. Vzhledem k vylepšených vlastnostem druhé generace počítačů vývojáři začali vytvářet algoritmické typy jazyků pro výpočetní techniky (například ALGOL, FORTRAN) a ekonomické (například COBOL).

Hodnota operačního systému

I v těchto fázích bylo hlavním úkolem programovacích technologií šetřit zdroje - počítačový čas a paměť. Abychom tento problém vyřešili, začali jsme vytvářet prototypy moderních operačních systémů (softwarové komplexy typu služby, které poskytují dobrou distribuci počítačových zdrojů při provádění uživatelských úkolů).

Typy prvních operačních systémů (OS) přispěly k automatizaci práce provozovatelů počítačů, které souvisí s prováděním uživatelských úloh: zadáním textů programu do zařízení, voláním požadovaných překladatelů, voláním knihovních podprogramů požadovaných pro program, voláním linkeru, který umístí data do rutiny a program hlavního typu do paměti počítače, zadá data původního typu atd.

Nyní kromě programu a dat potřeboval počítač druhé generace také zadat instrukci, kde bylo vyčísleno kroky zpracování a seznam informací o programu a jeho autorech. V těchto typech operačních systémů bylo nutné distribuovat typy počítačových prostředků mezi tyto typy úkolů - pro zpracování dat se objevil multiprogramový režim (např. typ, výpočty pro jiné a data pro třetí typ problému lze zadat do paměti). Tedy druhá generace počítače vstoupila do historie vzhledu objednaného operačního systému.

Stroje třetí generace

Vytvořením technologií pro výrobu integrovaných obvodů (IC) bylo možné dosáhnout zvýšení rychlosti a spolehlivosti polovodičových obvodů, stejně jako snížení jejich velikosti, spotřebovaného výkonu a nákladů. Integrované typy mikroobvodů se skládají z desítek elektronických prvků, které jsou sestaveny v obdélníkových křemíkových deskách a mají délku strany nejvýše 1 cm. Podobný typ desky (krystaly) je umístěn v malém plastovém pouzdře, jehož rozměry lze určit pouze pomocí počtu nohou "(Závěry ze vstupu a výstupu elektronických obvodů vytvořených na krystalech).

Vzhledem k těmto okolnostem došlo k velkému průlomu v historii vývoje počítačů (generace počítačů). To umožnilo nejen zlepšit kvalitu práce a snížit náklady na univerzální zařízení, ale také vytvořit stroje malého, jednoduchého, levného a spolehlivého typu mini-počítače. Takové jednotky byly původně určeny k tomu, aby nahradily řídicí jednotky hardwarově implementovanými přiřazeními v řídicích obvodech jakýchkoliv objektů, v automatizovaných procesních řídicích systémech procesních procesů, v systémech pro získávání a zpracování experimentálních dat, v různých řídících systémech v mobilních zařízeních apod.

Hlavním bodem v té době byla myšlenka sjednocení strojů se strukturálními a technologickými parametry. Třetí generace počítačů začíná vydávat sérii nebo rodiny kompatibilních typů modelů. Další skoky ve vývoji matematické a softwarové podpory vytváření dávkových typů programů pro řešení typických problémů, programově orientovaný problémový jazyk (pro řešení problémů některých kategorií). Tak jsou poprvé vytvořeny softwarové systémy - typy operačních systémů (vyvinuté IBM), na kterých pracuje třetí generace počítačů.

Stroje čtvrté generace

Úspěšný vývoj elektronických zařízení vedl k vytvoření rozsáhlých integrovaných obvodů (LSI), kde jeden krystal měl několik desítek tisíc elektrických prvků. To přispělo k tomu, že existují nové generace počítačů, jejichž elementární základna měla velké množství paměti a malé cykly pro provádění příkazů: použití paměťových bajtů v jedné operaci stroje začalo prudce klesat. Ale protože náklady na programování prakticky neměly žádné škrty, hlavním úkolem bylo ušetřit lidské zdroje, a ne strojově.

Byly vytvořeny nové typy operačních systémů, které umožňovaly programátorům ladit své programy přímo za displeji počítače (v dialogovém režimu) a to pomohlo usnadnit práci uživatelů a urychlit vývoj nového softwaru. Tento okamžik zcela odporoval koncepcí primárních fází informačních technologií, které používaly počítače první generace: "procesor provádí pouze množství zpracování dat, které lidé nemohou zásadně vykonávat, masivní účet". Začal sledovat trendy jiného typu: "Všechno, co mohou stroje provádět, musí vykonávat; lidé vykonávají pouze tu část práce, která nemůže být automatizovaná. "

V roce 1971 byl vyroben velký integrovaný obvod, kde byl kompletně umístěn procesor elektronického počítače jednoduchých architektur. Existují skutečné příležitosti pro umístění v jednom velkém integrovaném obvodu (na jediném čipu) téměř všech elektronických zařízení, která nejsou složitá v architektuře počítačů, tj. Možnost masového uvolňování jednoduchých zařízení za přijatelné ceny (bez zohlednění nákladů externích zařízení). Takže byla vytvořena 4. generace počítačů.

Zdálo se, že se jedná o řadu levných (ruční klávesnice) a řídicích zařízení, které jsou vybaveny jedním nebo několika velkými integrovanými obvody obsahujícími procesory, velikostmi paměti a systémem spojů se servopohony výkonného typu v řídicích objektech.

Programy, které řídily dodávky pohonných hmot do automobilových motorů, pohyby elektronických hraček nebo předem určených způsobů praní prádla byly instalovány v paměti počítače nebo ve výrobě podobných typů řadičů nebo přímo v podnicích, hracích automatech, pračkách apod. d.

Během sedmdesátých let začala výroba univerzálních počítačových systémů, která se skládala z procesoru, objemů paměti, obvodů rozhraní s I / O zařízením umístěným v jediném velkém integrovaném obvodu (jednočipové počítače) nebo v některých velkých integrovaných obvodech instalovaných na jednom deska s plošnými spoji typ (jednorázové jednotky). V důsledku toho, když se 4. generace počítačů rozšířila, došlo k opakování situace, která vznikla v šedesátých letech minulého století, kdy první mini-počítače odebraly část práce v rozsáhlých univerzálních elektronických počítačích.

Charakteristické vlastnosti počítačů čtvrté generace

1. Multiprocesorový režim.
2. Zpracování paralelně sériového typu.
3. Jazykové typy na vysoké úrovni.
4. Vznik prvních počítačových sítí.

Specifikace těchto zařízení

1. Průměrné zpoždění signálu 0,7 ns / In.
2. Hlavním typem paměti je polovodič. Doba generování dat z tohoto typu paměti je 100-150 ns. Kapacity - 1012-1013 znaků.
3. Použití hardwarové implementace operačních systémů.
4. Modulární konstrukce se začaly používat u softwarových nástrojů.

Osobní počítač byl poprvé vytvořen v dubnu roku 1976 Steve Jobs, zaměstnancem společnosti Atari, a Stephen Wozniak, zaměstnancem společnosti Hewlett-Packard. Na základě integrovaných 8bitových elektronických herních ovladačů vytvořili nejjednodušší, programovaný v jazyce BASIC, herní počítač Apple typu, který měl obrovský úspěch. Na počátku roku 1977 byla zaregistrována společnost Apple Comp. Od té doby začala výroba prvních osobních počítačů Apple na světě. Historie generace počítačů označuje tuto událost za nejdůležitější.

V současné době se Apple zabývá vydáváním osobních počítačů Macintosh, které pro většinu parametrů přesahují typy počítačů IBM PC.

PC v Rusku

V naší zemi se používají především typy počítačů IBM PC. Tento okamžik je vysvětlen z následujících důvodů:

1. Až do počátku devadesátých let Spojené státy nedovolily, aby do Sovětského svazu byly dodány pokročilé informační technologie, mezi něž patřily mohutné počítače Macintosh.
2. Zařízení Macintosh byla mnohem dražší než počítač IBM (v současné době mají stejné náklady).
3. Počítač IBM vyvinul množství programů typu aplikace, což usnadňuje jejich použití v nejrůznějších oblastech.

Pátý druh počítačové generace

Pozdě Historie vývoje počítače (počítačová generace) představuje novou etapu - objevují se páté generace strojů. Vznik těchto zařízení je spojen s přechodem do mikroprocesorů. Z pohledu strukturních konstrukcí je charakteristická maximální decentralizace řízení, mluvený o softwaru a matematickém softwaru - přechody do práce v softwarové sféře a prostředí.

Výkon páté generace počítačů - 10 ⁸ -10 ⁹ operací za sekundu. Tento typ agregátu je charakterizován multiprocesorovou strukturou, která je vytvořena na mikroprocesorů zjednodušených typů, které používají množné číslo (rozhodovací pole nebo médium). Vyvinut elektronické výpočetní typy strojů, které jsou zaměřeny na jazyky na vysoké úrovni.

Během tohoto období existují dvě protichůdné funkce: personalizace a kolektivizace zdrojů (kolektivní přístup do sítě).

Z důvodu typ operačního systému který poskytuje jednoduchost komunikace s elektronickými počítači z 5. generace, obrovská základna aplikovaných programů z různých sfér lidské činnosti a nízké ceny počítačů se stávají nepostradatelným přínosem pro inženýry, výzkumníky, ekonomy, lékaře, agronomy, učitele, editory, sekretáře a dokonce i pro děti.

Vývoj dnes

O šestém a novějším generacím vývoje počítačů lze dosud jen snít. Patří sem neuropočítače (typy počítačů založené na sítích typu neuronového typu). Nemohou existovat nezávisle, ale jsou aktivně modelovány na počítačích moderního typu.