Viime vuosikymmeninä ihmiskunta on astunut tietokoneiden aikakauteen. Älykkäät ja tehokkaat, matemaattisten toimintojen periaatteisiin perustuvat tietokoneet työskentelevät tiedon kanssa, hallitsevat yksittäisten koneiden ja kokonaisten tehtaiden toimintaa, valvovat tuotteiden ja erilaisten tuotteiden laatua. Meidän aikanamme tietotekniikka on ihmissivilisaation kehityksen perusta. Matkalla tähän asemaan piti kulkea lyhyt mutta hyvin myrskyinen polku. Ja pitkään näitä koneita ei kutsuttu tietokoneiksi, vaan tietokoneiksi (tietokoneiksi).
Tietokoneluokitus
Yleisen luokituksen mukaan tietokoneet jakautuvat useille sukupolville. Ratkaisevia ominaisuuksia luokiteltaessa laitteita tiettyyn sukupolveen ovat niiden yksittäiset rakenteet ja modifikaatiot, kuten elektronisille tietokoneille asetetut vaatimukset, kuten nopeus, muistin koko, ohjaustavat ja tietojenkäsittelymenetelmät.
Tietenkintietokoneiden jakelu on joka tapauksessa ehdollista - on olemassa suuri määrä koneita, joita joidenkin merkkien mukaan pidetään yhden sukupolven malleina ja joiden mukaan ne kuuluvat täysin eri sukupolveen.
Tämän seurauksena nämä laitteet voidaan luokitella elektronisen laskentatyypin mallien muodostumisen eri vaiheiksi.
Joka tapauksessa tietokoneiden parantaminen käy läpi useita vaiheita. Ja kunkin vaiheen tietokoneiden sukupolvella on merkittäviä eroja keskenään elementti- ja teknisen perustan, tietyn matemaattisen tyypin tietyn tuen suhteen.
Ensimmäinen sukupolvi tietokoneita
Sukupolven 1 laskentakoneet kehitettiin sodanjälkeisinä vuosina. Ei kovin tehokkaita elektronisia tietokoneita, jotka perustuivat elektronisiin lamppuihin (sama kuin kaikissa noiden vuosien TV-malleissa). Jossain määrin tämä oli tällaisen tekniikan muodostumisvaihe.
Ensimmäisiä tietokoneita pidettiin kokeellisina laitteina, jotka muodostettiin analysoimaan olemassa olevia ja uusia käsitteitä (eri tieteillä ja joillakin monimutkaisilla teollisuudenaloilla). Tietokonekoneiden tilavuus ja massa, jotka olivat melko suuria, vaativat usein hyvin suuria huoneita. Nyt se näyttää sadulta kaukaa menneistä eikä edes aivan todellisista vuosista.
Tietojen tuominen ensimmäisen sukupolven koneisiin sujui rei'itettyjen korttien latausmenetelmällä ja funktioiden ratkaisujen sekvenssien ohjelmahallinta suoritettiin esimerkiksi ENIACissa - syöttämällä. ladontapallon liittimet ja muodot.
huolimattasiihen, että tällainen ohjelmointimenetelmä vei paljon aikaa yksikön valmisteluun konelohkojen ladontakenttien kytkentöihin, se tarjosi kaikki mahdollisuudet osoittaa ENIAC:n matemaattiset "kyvyt" ja sillä oli merkittäviä etuja. oli eroja ohjelmarei'itysnauhamenetelmästä, joka sopii reletyyppisiin koneisiin.
"ajattelun" periaate
Ensimmäisten tietokoneiden parissa työskennelleet työntekijät eivät lähteneet, he olivat jatkuvasti koneiden lähellä ja seurasivat olemassa olevien tyhjiöputkien tehokkuutta. Mutta heti kun ainakin yksi lamppu epäonnistui, ENIAC nousi välittömästi, kaikki kiireiset etsivät rikkinäistä lamppua.
Johtava syy (tosin likimääräinen) lamppujen erittäin tiheään vaihtamiseen oli seuraava: lamppujen lämpeneminen ja säteily houkuttelivat hyönteisiä, ne lensivät laitteen sisäiseen tilavuuteen ja "auttoivat" luomaan lyhyen sähkökatkon. piiri. Toisin sanoen näiden koneiden ensimmäinen sukupolvi oli erittäin herkkä ulkoisille vaikutuksille.
Jos kuvittelemme, että nämä oletukset voivat pitää paikkansa, niin "bugien" ("bugien") käsitteellä, joka tarkoittaa tietokoneohjelmistojen ja laitteistojen virheitä ja virheitä, on täysin erilainen merkitys.
No, jos auton valot olisivat toimintakunnossa, huoltohenkilöstö voisi virittää ENIACin toiseen tehtävään järjestämällä manuaalisesti uudelleen noin kuuden tuhannen johtimen liitännät. Kaikki nämä kontaktit piti vaihtaa uudelleen, kun erityyppinen tehtävä ilmaantui.
Sarjakoneet
Ensimmäinen elektroninen tietokone, jota alettiin valmistaa massatuotantona, oli UNIVAC. Siitä tuli ensimmäinen monikäyttöinen elektroninen digitaalinen tietokone. UNIVAC, joka juontaa juurensa 1946-1951, vaati 120 µs:n summausjakson, 1800 µs:n kokonaiskertolaskujen ja 3600 µs:n jakojen.
Tällaiset koneet vaativat suuren alueen, paljon sähköä ja niissä oli huomattava määrä elektronisia lamppuja.
Erityisesti Neuvostoliiton elektronisessa tietokoneessa "Strela" oli 6400 näitä lamppuja ja 60 tuhatta kopiota puolijohdetyyppisiä diodeja. Tämän sukupolven tietokoneiden nopeus ei ollut suurempi kuin kaksi tai kolme tuhatta operaatiota sekunnissa, RAM-muistin koko oli enintään kaksi kilotavua. Vain M-2-yksikkö (1958) saavutti noin neljän kilotavun RAM-muistin, ja koneen nopeus saavutti kaksikymmentätuhatta toimintoa sekunnissa.
toisen sukupolven tietokoneet
Vuonna 1948 useat länsimaiset tiedemiehet ja keksijät saivat ensimmäisen toimivan transistorin. Se oli pistekosketusmekanismi, jossa kolme ohutta metallilankaa oli kosketuksissa monikiteisen materiaalin nauhan kanssa. Tämän seurauksena tietokoneperhe parani jo näinä vuosina.
Ensimmäiset transistoroitujen tietokoneiden mallit julkaistiin 1950-luvun viimeiseltä puoliskolta, ja viisi vuotta myöhemmin ilmestyivät digitaalisten tietokoneiden ulkoiset muodot, joissa oli huomattavasti paranneltuja toimintoja.
Arkkitehtuuriominaisuudet
Yksi niistäTransistorin tärkeä periaate on, että yhdessä kopiossa se pystyy tekemään jonkin verran työtä 40 tavalliselle lampulle, ja silloinkin se ylläpitää korkeampaa toimintanopeutta. Kone säteilee vain vähän lämpöä, eikä se läheskään käytä sähkönlähteitä ja energiaa. Tässä suhteessa henkilökohtaisten elektronisten tietokoneiden vaatimukset ovat kasvaneet.
Samaan aikaan, kun perinteisiä sähkölamppuja vaihdetaan asteittain tehokkaisiin transistoreihin, saatavilla olevien tietojen tallennustekniikkaa on parannettu. Muistin laajennus on käynnissä, ja magneettisesti muunneltu nauha, jota käytettiin ensimmäisen sukupolven UNIVAC-tietokoneissa, on alkanut kehittyä.
On huomattava, että viime vuosisadan 60-luvun puolivälissä käytettiin menetelmää tietojen tallentamiseen levyille. Merkittävät edistysaskeleet tietokoneiden käytössä mahdollistivat miljoonan toiminnan nopeuden sekunnissa! Erityisesti "Stretch" (Iso-Britannia), "Atlas" (USA) voidaan laskea tavallisiin toisen sukupolven elektronisten tietokoneiden transistoritietokoneisiin. Tuolloin Neuvostoliitto tuotti myös korkealaatuisia tietokonemalleja (erityisesti BESM-6).
Transistoreihin perustuvien tietokoneiden julkaisu pienensi niiden määrää, painoa, sähkökustannuksia ja koneiden kustannuksia sekä paransi luotettavuutta ja tehokkuutta. Tämä mahdollisti käyttäjien määrän ja ratkaistavien tehtävien listan kasvattamisen. Ottaen huomioon ominaisuudet, jotka erottivat toisen sukupolven tietokoneet,tällaisten koneiden kehittäjät alkoivat rakentaa kielten algoritmisia muotoja teknisiä (erityisesti ALGOL, FORTRAN) ja taloudellisia (erityisesti COBOL) laskelmia varten.
Sähköisten tietokoneiden hygieniavaatimukset ovat myös lisääntymässä. 50-luvulla tapahtui toinen läpimurto, mutta silti se oli kaukana nykyajan tasosta.
Käyttöjärjestelmän merkitys
Mutta jo tuolloin tietotekniikan johtava tehtävä oli vähentää resursseja - työaikaa ja muistia. Tämän ongelman ratkaisemiseksi he alkoivat suunnitella prototyyppejä nykyisistä käyttöjärjestelmistä.
Ensimmäisten käyttöjärjestelmien (OS) tyypit mahdollistivat tietokoneen käyttäjien työn automatisoinnin, joka oli tarkoitettu tiettyjen tehtävien suorittamiseen: ohjelmatietojen syöttäminen koneeseen, tarvittavien kääntäjien kutsuminen, kutsuminen ohjelman edellyttämät nykyaikaiset kirjasto-alirutiinit jne.
Siksi toisen sukupolven tietokoneisiin piti jättää ohjelman ja erilaisten tietojen lisäksi myös erityinen ohje, jossa oli esitelty käsittelyvaiheet ja lista tiedoista ohjelmasta ja sen kehittäjistä. Sen jälkeen tietty määrä operaattoreiden tehtäviä (tehtäviä sisältäviä sarjoja) alettiin tuoda koneisiin rinnakkain, näissä käyttöjärjestelmien muodoissa oli tarpeen jakaa tietokoneresurssien tyypit tiettyjen tehtävämuotojen välillä - moniohjelmointimenetelmä työskentely opiskelua varten ilmestyi data.
Kolmas sukupolvi
Kehityksestä johtuenTietokoneiden integroitujen piirien (ICs) luomistekniikka onnistui saamaan olemassa olevien puolijohdepiirien nopeuden ja luotettavuusasteen kiihtymisen, samoin kuin niiden mittojen, käytetyn tehon ja hinnan pienenemisen.
Mikropiirien integroituja muotoja alettiin nyt valmistaa kiinteästä elektronisten tyyppisten osien sarjasta, jotka toimitettiin suorakaiteen muotoisissa pitkänomaisissa piikiekkoissa ja joiden yhden sivun pituus oli enintään 1 cm. Tämän tyyppinen kiekko (kiteet) sijoitetaan pienikokoiseen muovikoteloon, jonka mitat voidaan laskea vain käyttämällä ns. "jalat".
Näistä syistä tietokoneiden kehitysvauhti alkoi nousta nopeasti. Tämä mahdollisti paitsi työn laadun parantamisen ja tällaisten koneiden kustannusten alentamisen, myös pienen, yksinkertaisen, halvan ja luotettavan massatyypin laitteiden muodostamisen - minitietokoneen. Nämä koneet on alun perin suunniteltu ratkaisemaan erittäin teknisiä ongelmia erilaisissa harjoituksissa ja tekniikoissa.
Näiden vuosien johtavana hetkenä pidettiin mahdollisuutta yhdistää koneita. Kolmannen sukupolven tietokoneet on luotu ottaen huomioon erityyppiset yhteensopivat yksittäiset mallit. Kaikki muut matemaattisten ja erilaisten ohjelmistojen kehityksen kiihdytykset edistävät eräohjelmien muodostumista ongelmalähtöisen ohjelmointikielen standardiongelmien ratkaisemiseksi. Sitten ensimmäistä kertaa ilmestyy ohjelmistopaketteja - käyttöjärjestelmien muotoja, joihin kolmannen sukupolven tietokoneet kehittyvät.
Neljäs sukupolvi
Tietokoneiden elektroniikkalaitteiden aktiivinen parantaminenvaikutti suurten integroitujen piirien (LSI) syntymiseen, joissa jokainen kide sisälsi useita tuhansia sähkötyyppisiä osia. Tämän ansiosta alettiin valmistaa seuraavan sukupolven tietokoneita, joiden alkukanta sai suuremman määrän muistia ja pienempiä jaksoja komentojen toteuttamiseen: muistitavujen käyttö yhdessä koneoperaatiossa alkoi vähentyä merkittävästi. Mutta koska ohjelmointikustannukset tuskin ovat laskeneet, puhtaasti ihmistyyppisten resurssien vähentämistehtävät, ei konetyyppisten resurssien vähentäminen, kuten ennen, ovat tulleet etualalle.
Valmistettiin seuraavan tyyppisiä käyttöjärjestelmiä, joiden avulla käyttäjät pystyivät parantamaan ohjelmiaan suoraan tietokoneen näyttöjen takana, mikä yksinkertaisti käyttäjien työtä, minkä seurauksena uuden ohjelmistokannan ensimmäiset kehitystyöt ilmestyivät pian. Tämä menetelmä oli täysin ristiriidassa tiedonkehityksen alkuvaiheiden teorian kanssa, jossa käytettiin ensimmäisen sukupolven tietokoneita. Nyt tietokoneita alettiin käyttää paitsi suurten tietomäärien tallentamiseen, myös eri toimintojen automatisointiin ja koneistamiseen.
Muutoksia 70-luvun alussa
Vuonna 1971 julkaistiin suuri tietokoneiden integroitu piiri, jossa tavanomaisten arkkitehtuurien tietokoneen koko prosessori sijaitsi. Nyt on tullut mahdolliseksi järjestää yhdeksi suureksi integroiduksi piiriksi lähes kaikki elektroniikkatyyppiset piirit, jotka eivät olleet monimutkaisia tyypillisessä tietokonearkkitehtuurissa. Näin ollen mahdollisuudet massatuotantoon perinteisiä laitteita pienillehinnat. Tämä oli uusi, neljäs sukupolvi tietokoneita.
Siitä lähtien on tuotettu paljon halpoja (käytetään pienikokoisissa näppäimistötietokoneissa) ja ohjauspiirejä, jotka sopivat yhdelle tai useammalle suurelle integroidulle piirilevylle, joissa on prosessori, riittävästi RAM-muistia ja liitäntärakenne executive-tyyppisillä anturit ohjausmekanismeissa.
Ohjelmat, jotka työskentelivät autojen moottoreiden bensiinin säätelyn, tietyn elektronisen tiedon siirron tai kiinteiden pesutilojen kanssa, tuotiin tietokoneen muistiin tai erilaisilla ohjaimilla tai suoraan yrityksiin.
Seitsemänkymmentäluvulla alkoi yleismaailmallisten laskentajärjestelmien tuotanto, jotka yhdistivät prosessorin, suuren määrän muistia, eri liitäntöjen piirit yhteiseen suureen integroituun piiriin (ns. yksisiruiset tietokoneet) tai muissa versioissa suuret integroidut piirit, jotka sijaitsevat yhteisellä piirilevyllä. Tämän seurauksena, kun tietokoneiden neljäs sukupolvi yleistyi, alkoi 60-luvulla syntyneen tilanteen toistuminen, kun vaatimattomat minitietokoneet suorittivat osan työstä suurissa keskustietokoneissa.
Neljännen sukupolven tietokoneen ominaisuudet
Neljännen sukupolven elektroniset tietokoneet olivat monimutkaisia ja niissä oli haaroittuneet ominaisuudet:
- normaali moniprosessoritila;
- rinnakkaisperäistä tyyppiä olevat ohjelmat;
- korkean tason tietokonekielet;
- ilmailuensimmäiset tietokoneverkot.
Näiden laitteiden teknisten ominaisuuksien kehitystä leimasivat seuraavat säännökset:
- Tyypillinen signaaliviive 0,7 ns/v.
- Johtava muistityyppi on tyypillinen puolijohde. Tietojen generointiaika tämän tyyppisestä muistista on 100–150 ns. Muisti - 1012-1013 merkkiä.
Käyttöjärjestelmien laitteistototeutuksen käyttäminen
Modulaarisia järjestelmiä on alettu käyttää ohjelmistotyyppisissä työkaluissa.
Ensimmäinen henkilökohtainen elektroninen tietokone luotiin keväällä 1976. Perustuen perinteisen elektronisen pelipiirin integroituihin 8-bittisiin ohjaimiin, tiedemiehet tuottivat perinteisen BASIC-ohjelmoidun Apple-pelikoneen, joka saavutti suuren suosion. Alkuvuodesta 1977 ilmestyi Apple Comp., ja ensimmäisten Applen henkilökohtaisten tietokoneiden tuotanto aloitettiin maan päällä. Tämän tietokonetason historia korostaa tämän tapahtuman tärkeimpänä.
Tänä päivänä Apple valmistaa Macintosh-tietokoneita, jotka ylittävät monessa suhteessa IBM:n PC-mallit. Applen uudet mallit erottuvat paitsi poikkeuksellisesta laadusta, myös laajoista (nykyaikaisten standardien mukaan) ominaisuuksista. Applen tietokoneille on myös kehitetty erityinen käyttöjärjestelmä, joka ottaa huomioon niiden kaikki poikkeukselliset ominaisuudet.
Viides sukupolvi tietokoneita
1980-luvulla tietokoneiden kehitysprosessi (tietokonesukupolvet) siirtyy uuteen vaiheeseen - viidennen sukupolven koneisiin. Näiden laitteiden ulkonäköliittyy mikroprosessorien kehittämiseen. Järjestelmärakenteiden kann alta on ominaista työn ehdoton hajauttaminen ja ohjelmisto- ja matemaattiset perusteet huomioiden siirtyminen työn tasolle ohjelmarakenteessa on ominaista. Elektronisten tietokoneiden työn organisointi kasvaa.
Viidennen sukupolven tietokoneiden tehokkuus on sadasta kahdeksaan - sataanyhdeksään operaatiota sekunnissa. Tämän tyyppiselle koneelle on ominaista moniprosessorijärjestelmä, joka perustuu heikennetyn tyyppisiin mikroprosessoreihin, joita käytetään välittömästi monikossa. Nyt on olemassa elektronisen laskennan koneita, jotka on suunnattu korkean tason tietokonekielille.
