W ostatnich dziesięcioleciach ludzkość wkroczyła w erę komputerów. Inteligentne i wydajne komputery, oparte na zasadach działań matematycznych, pracują z informacją, zarządzają działalnością poszczególnych maszyn i całych fabryk, kontrolują jakość produktów i różnych produktów. W naszych czasach technologia komputerowa jest podstawą rozwoju ludzkiej cywilizacji. W drodze do tej pozycji trzeba było przejść krótką, ale bardzo burzliwą ścieżkę. I przez długi czas te maszyny nazywano nie komputerami, ale komputerami (komputerami).
Klasyfikacja komputerów
Zgodnie z ogólną klasyfikacją komputery są podzielone na kilka pokoleń. Cechami decydującymi przy klasyfikowaniu urządzeń do konkretnej generacji są ich indywidualne struktury i modyfikacje, takie wymagania stawiane komputerom elektronicznym jak prędkość, wielkość pamięci, metody sterowania i metody przetwarzania danych.
Oczywiściedystrybucja komputerów będzie w każdym razie warunkowa - istnieje duża liczba maszyn, które według niektórych znaków są uważane za modele jednej generacji, a według innych należą do zupełnie innej.
W rezultacie urządzenia te można zaklasyfikować jako nie zbiegające się etapy tworzenia modeli typu obliczeń elektronicznych.
W każdym razie ulepszanie komputerów przechodzi przez szereg etapów. A generacja komputerów na każdym etapie różni się znacząco od siebie pod względem podstaw elementarnych i technicznych, pewnego wsparcia określonego typu matematycznego.
Pierwsza generacja komputerów
Maszyny obliczeniowe generacji 1 opracowane we wczesnych latach powojennych. Powstały niezbyt wydajne komputery elektroniczne, oparte na lampach typu elektronicznego (takie same jak we wszystkich modelach telewizorów z tamtych lat). W pewnym stopniu był to etap powstawania takiej techniki.
Pierwsze komputery uznano za eksperymentalne typy urządzeń, które powstały w celu analizy istniejących i nowych koncepcji (w różnych naukach i niektórych złożonych branżach). Objętość i masa maszyn komputerowych, które były dość duże, często wymagały bardzo dużych pomieszczeń. Teraz wydaje się, że to bajka o dawno minionych latach, a nawet nie całkiem prawdziwych.
Wprowadzanie danych do maszyn pierwszej generacji przebiegało metodą ładowania kart perforowanych, a zarządzanie programowe ciągami rozwiązywania funkcji odbywało się np. w ENIAC - metodą wprowadzania korki i formy sfery składu.
Pomimodo tego, że taka metoda programowania zajęła dużo czasu przygotowanie bloku do połączeń na polach składu bloków maszyn, dawała wszelkie możliwości zademonstrowania matematycznych „zdolności” ENIAC-a, a z wymiernymi korzyściami miał różnice w stosunku do metody programowej taśmy dziurkowanej, która jest odpowiednia dla maszyn typu przekaźnikowego.
Zasada „myślenia”
Pracownicy, którzy pracowali przy pierwszych komputerach, nie odchodzili, byli stale w pobliżu maszyn i monitorowali sprawność istniejących lamp próżniowych. Ale gdy tylko jedna lampa uległa awarii, ENIAC natychmiast wstał, wszyscy w pośpiechu szukali zepsutej lampy.
Głównym powodem (choć przybliżonym) bardzo częstej wymiany lamp było następujące: nagrzewanie i blask lamp przyciągało owady, wlatywały one do wnętrza aparatu i „pomagały” stworzyć krótki elektryczny okrążenie. Oznacza to, że pierwsza generacja tych maszyn była bardzo podatna na wpływy zewnętrzne.
Jeśli wyobrazimy sobie, że te założenia mogą być prawdziwe, to pojęcie "bugs" ("bugs"), które oznacza błędy i pomyłki w oprogramowaniu i sprzęcie komputerowym, ma zupełnie inne znaczenie.
Cóż, gdyby światła samochodu były sprawne, personel konserwacyjny mógłby dostroić ENIAC do innego zadania, ręcznie przestawiając połączenia około sześciu tysięcy przewodów. Wszystkie te kontakty musiały zostać ponownie zamienione, gdy pojawił się inny rodzaj zadania.
Maszyny seryjne
Pierwszym komputerem elektronicznym, który zaczął być masowo produkowany, był UNIVAC. Stał się pierwszym rodzajem wielofunkcyjnego elektronicznego komputera cyfrowego. UNIVAC, który powstał w latach 1946-1951, wymagał okresu dodawania 120 µs, całkowitego mnożenia 1800 µs i dzielenia 3600 µs.
Takie maszyny wymagały dużej powierzchni, dużo energii elektrycznej i miały znaczną liczbę lamp elektronicznych.
W szczególności sowiecki komputer elektroniczny "Strela" miał 6400 tych lamp i 60 tysięcy kopii diod półprzewodnikowych. Szybkość komputerów tej generacji nie przekraczała dwóch lub trzech tysięcy operacji na sekundę, wielkość pamięci RAM nie przekraczała dwóch Kb. Tylko jednostka M-2 (1958) osiągnęła pamięć RAM około czterech KB, a prędkość maszyny sięgała dwudziestu tysięcy akcji na sekundę.
komputery drugiej generacji
W 1948 roku kilku zachodnich naukowców i wynalazców uzyskało pierwszy działający tranzystor. Był to mechanizm punktowy, w którym trzy cienkie metalowe druty stykały się z paskiem materiału polikrystalicznego. W konsekwencji rodzina komputerów poprawiła się już w tamtych latach.
Pierwsze modele komputerów tranzystorowych wypuszczone na rynek pochodzą z drugiej połowy lat pięćdziesiątych, a pięć lat później pojawiły się zewnętrzne formy komputera cyfrowego o znacznie ulepszonych funkcjach.
Cechy architektury
Jeden zWażną zasadą tranzystora jest to, że w jednym egzemplarzu będzie on w stanie wykonać jakąś pracę dla 40 zwykłych lamp, a nawet wtedy zachowa większą szybkość działania. Maszyna emituje minimalną ilość ciepła i prawie nie korzysta ze źródeł elektrycznych i energii. W związku z tym wzrosły wymagania dotyczące osobistych komputerów elektronicznych.
Równolegle ze stopniowym zastępowaniem konwencjonalnych lamp elektrycznych wydajnymi tranzystorami, nastąpił wzrost poprawy techniki przechowywania dostępnych danych. Trwa rozszerzanie pamięci, a zmodyfikowana taśma magnetyczna, która po raz pierwszy została zastosowana w pierwszej generacji komputerów UNIVAC, zaczęła się poprawiać.
Należy zauważyć, że w połowie lat sześćdziesiątych ubiegłego wieku zastosowano metodę przechowywania danych na dyskach. Znaczący postęp w wykorzystaniu komputerów umożliwił uzyskanie szybkości miliona operacji na sekundę! W szczególności „Stretch” (Wielka Brytania), „Atlas” (USA) można zaliczyć do zwykłych komputerów tranzystorowych drugiej generacji komputerów elektronicznych. W tym czasie ZSRR produkował również wysokiej jakości modele komputerowe (w szczególności BESM-6).
Wypuszczenie komputerów opartych na tranzystorach spowodowało zmniejszenie ich objętości, wagi, kosztów energii elektrycznej i maszyn, a także poprawę niezawodności i wydajności. Umożliwiło to zwiększenie liczby użytkowników oraz listy zadań do rozwiązania. Biorąc pod uwagę cechy wyróżniające drugą generację komputerów,twórcy takich maszyn zaczęli konstruować algorytmiczne formy języków do obliczeń inżynierskich (w szczególności ALGOL, FORTRAN) i ekonomicznych (w szczególności COBOL).
Wymagania higieniczne dla komputerów elektronicznych również rosną. W latach pięćdziesiątych nastąpił kolejny przełom, ale wciąż daleko mu do współczesnego poziomu.
Ważność systemu operacyjnego
Ale nawet w tamtych czasach głównym zadaniem technologii komputerowej była redukcja zasobów - czasu pracy i pamięci. Aby rozwiązać ten problem, zaczęli projektować prototypy obecnych systemów operacyjnych.
Typy pierwszych systemów operacyjnych (OS) umożliwiły poprawę automatyzacji pracy użytkowników komputerów, która miała na celu wykonanie określonych zadań: wprowadzanie danych programu do maszyny, wywoływanie niezbędnych tłumaczy, wywoływanie nowoczesne podprogramy biblioteczne niezbędne dla programu itp.
Dlatego oprócz programu i różnych informacji, w komputerach drugiej generacji konieczne było pozostawienie również specjalnej instrukcji, w której wskazano etapy przetwarzania oraz listę danych o programie i jego twórcach. Następnie pewna liczba zadań dla operatorów (zestawów z zadaniami) zaczęła być równolegle wprowadzana do maszyn, w tych formach systemów operacyjnych konieczne było podzielenie typów zasobów komputerowych między pewne formy zadań - metoda wieloprogramowania pojawiła się praca nad badaniem danych.
Trzecia Generacja
Ze względu na rozwójTechnologia tworzenia układów scalonych (IC) komputerów pozwoliła uzyskać przyspieszenie szybkości i stopnia niezawodności istniejących układów półprzewodnikowych, a także kolejne zmniejszenie ich wymiarów, ilości zużywanej mocy i ceny.
Zintegrowane formy mikroukładów zaczęto teraz wytwarzać ze stałego zestawu części typu elektronicznego, które były dostarczane w prostokątnych, wydłużonych waflach krzemowych i miały długość jednego boku nie większą niż 1 cm. kryształy) umieszcza się w plastikowej skrzynce o niewielkich objętościach, wymiary w niej zawarte można obliczyć jedynie wybierając tzw. "nogi".
Z tych powodów tempo rozwoju komputerów zaczęło gwałtownie rosnąć. Umożliwiło to nie tylko poprawę jakości pracy i obniżenie kosztów takich maszyn, ale także stworzenie urządzeń o małej, prostej, niedrogiej i niezawodnej masie typu minikomputer. Maszyny te zostały pierwotnie zaprojektowane do rozwiązywania wysoce technicznych problemów w różnych ćwiczeniach i technikach.
Wiodącym momentem w tamtych latach była możliwość zjednoczenia maszyn. Trzecia generacja komputerów tworzona jest z uwzględnieniem kompatybilnych poszczególnych modeli różnych typów. Wszystkie inne przyspieszenia rozwoju oprogramowania matematycznego i różnego rodzaju oprogramowania przyczyniają się do tworzenia programów wsadowych do rozwiązywania standardowych problemów języka programowania zorientowanego na problem. Wtedy po raz pierwszy pojawiają się pakiety oprogramowania - formy systemów operacyjnych, na których rozwija się trzecia generacja komputerów.
Czwarta generacja
Aktywne ulepszanie urządzeń elektronicznych komputerówprzyczyniły się do powstania dużych układów scalonych (LSI), w których każdy kryształ zawierał kilka tysięcy części elektrycznych. Dzięki temu zaczęto produkować kolejne generacje komputerów, których elementarna podstawa otrzymała większą ilość pamięci i skrócono cykle realizacji poleceń: zużycie bajtów pamięci w jednej operacji maszyny zaczęło znacząco spadać. Ale ponieważ koszty programowania prawie się nie zmniejszyły, na pierwszy plan wysunęły się zadania polegające na redukcji zasobów typu czysto ludzkiego, a nie maszynowego, jak dotychczas.
Wyprodukowano systemy operacyjne kolejnych typów, które umożliwiły operatorom doskonalenie swoich programów bezpośrednio za wyświetlaczami komputerów, co uprościło pracę użytkowników, w wyniku czego wkrótce pojawiły się pierwsze opracowania nowej bazy oprogramowania. Metoda ta całkowicie zaprzeczała teorii początkowych etapów rozwoju informacji, która wykorzystywała komputery pierwszej generacji. Teraz komputery zaczęły być używane nie tylko do rejestrowania dużych ilości informacji, ale także do automatyzacji i mechanizacji różnych dziedzin działalności.
Zmiany na początku lat siedemdziesiątych
W 1971 roku został wydany duży układ scalony komputerów, w którym znajdował się cały procesor komputera o konwencjonalnych architekturach. Obecnie możliwe stało się zorganizowanie w jednym dużym układzie scalonym prawie wszystkich układów typu elektronicznego, które nie były skomplikowane w typowej architekturze komputera. Tym samym możliwości masowej produkcji konwencjonalnych urządzeń dla małychceny. To była nowa, czwarta generacja komputerów.
Od tego czasu wyprodukowano wiele niedrogich (stosowanych w kompaktowych klawiaturach) i obwodów sterujących, które pasują do jednej lub kilku dużych płytek z układami scalonymi z procesorami, wystarczającą ilością pamięci RAM i strukturą połączeń typu wykonawczego czujniki w mechanizmach sterujących.
Programy, które pracowały z regulacją benzyny w silnikach samochodowych, z transferem pewnych informacji elektronicznych lub ze stałymi trybami mycia, zostały wprowadzone do pamięci komputera lub przy użyciu różnych typów sterowników lub bezpośrednio w przedsiębiorstwach.
W latach siedemdziesiątych rozpoczęto produkcję uniwersalnych systemów obliczeniowych, które łączyły procesor, dużą ilość pamięci, obwody różnych interfejsów z mechanizmem wejścia-wyjścia umieszczonym we wspólnym dużym układzie scalonym (tzw. komputery jednoukładowe) lub, w innych wersjach, duże układy scalone umieszczone na wspólnej płytce drukowanej. W rezultacie, kiedy czwarta generacja komputerów stała się powszechna, zaczęła się powtórka sytuacji, która rozwinęła się w latach sześćdziesiątych, kiedy skromne minikomputery wykonywały część pracy w dużych komputerach typu mainframe.
Właściwości komputera czwartej generacji
Komputery elektroniczne czwartej generacji były złożone i miały rozgałęzione możliwości:
- normalny tryb wieloprocesorowy;
- programy typu równoległego sekwencyjnego;
- typy języków komputerowych wysokiego poziomu;
- wyjściepierwsze sieci komputerowe.
Rozwój możliwości technicznych tych urządzeń wyznaczono następującymi zapisami:
- Typowe opóźnienie sygnału o 0,7 ns/v.
- Wiodącym typem pamięci jest typowy półprzewodnik. Okres generowania informacji z tego typu pamięci wynosi 100-150 ns. Pamięć - 1012-1013 znaków.
Korzystanie ze sprzętowej implementacji systemów operacyjnych
Systemy modułowe zaczęły być używane w narzędziach programowych.
Pierwszy osobisty komputer elektroniczny powstał wiosną 1976 roku. W oparciu o zintegrowane 8-bitowe kontrolery konwencjonalnego elektronicznego układu do gier naukowcy wyprodukowali konwencjonalną, zaprogramowaną w języku BASIC maszynę do gier firmy Apple, która zyskała dużą popularność. Na początku 1977 roku pojawiła się firma Apple Comp. i rozpoczęła się produkcja pierwszych komputerów osobistych Apple na Ziemi. Historia tego poziomu komputera podkreśla to wydarzenie jako najważniejsze.
Dzisiaj Apple produkuje komputery osobiste Macintosh, które pod wieloma względami przewyższają modele IBM PC. Nowe modele Apple wyróżniają się nie tylko wyjątkową jakością, ale także rozbudowanymi (jak na współczesne standardy) możliwościami. Opracowano również specjalny system operacyjny dla komputerów firmy Apple, który uwzględnia wszystkie ich wyjątkowe funkcje.
Piąta generacja komputerów
W latach osiemdziesiątych proces rozwoju komputerów (generacji komputerów) wchodzi w nowy etap - maszyny piątej generacji. Wygląd tych urządzeńzwiązane z rozwojem mikroprocesorów. Z punktu widzenia konstrukcji systemów charakterystyczna jest absolutna decentralizacja pracy, a biorąc pod uwagę podstawy programowe i matematyczne charakterystyczne jest przejście na poziom pracy w strukturze programu. Rozwija się organizacja pracy komputerów elektronicznych.
Wydajność komputerów piątej generacji wynosi od stu ośmiu do stu dziewięciu operacji na sekundę. Ten typ maszyny charakteryzuje się systemem wieloprocesorowym, który bazuje na mikroprocesorach osłabionych typów, które są używane od razu w liczbie mnogiej. Obecnie istnieją typy maszyn do obliczeń elektronicznych, które są przeznaczone dla języków komputerowych wysokiego poziomu.
