În ultimele decenii, omenirea a intrat în era computerelor. Calculatoarele inteligente și puternice, bazate pe principiile operațiilor matematice, lucrează cu informații, gestionează activitățile mașinilor individuale și fabricilor întregi, controlează calitatea produselor și a diverselor produse. În vremea noastră, tehnologia computerelor este baza dezvoltării civilizației umane. În drum spre această poziție, a trebuit parcurs o potecă scurtă, dar foarte tulbure. Și multă vreme aceste mașini au fost numite nu computere, ci computere (calculatoare).
Clasificare computer
Conform clasificării generale, calculatoarele sunt distribuite pe mai multe generații. Proprietățile determinante atunci când se clasifică dispozitivele la o anumită generație sunt structurile și modificările lor individuale, cum ar fi cerințe pentru calculatoarele electronice precum viteza, dimensiunea memoriei, metodele de control și metodele de procesare a datelor.
Desigurdistribuția calculatoarelor va fi în orice caz condiționată - există un număr mare de mașini care, după unele semne, sunt considerate modele de o generație, iar după altele, aparțin uneia complet diferite.
Ca urmare, aceste dispozitive pot fi clasificate ca etape necoincidente ale formării modelelor de tip informatic electronic.
În orice caz, îmbunătățirea computerelor trece printr-o serie de etape. Iar generația de calculatoare a fiecărei etape are diferențe semnificative între ele în ceea ce privește bazele elementare și tehnice, un anumit suport de un anumit tip matematic.
Prima generație de computere
Mașini de calcul de generația 1 dezvoltate în primii ani de după război. Au fost create calculatoare electronice nu foarte puternice, bazate pe lămpi de tip electronic (la fel ca la toate modelele de televizoare din acei ani). Într-o oarecare măsură, acesta a fost stadiul formării unei astfel de tehnici.
Primele calculatoare au fost considerate tipuri experimentale de dispozitive care s-au format pentru a analiza concepte existente și noi (în diverse științe și în unele industrii complexe). Volumul și masa computerelor, care erau destul de mari, necesitau adesea încăperi foarte mari. Acum pare un basm cu ani demult dispăruți și chiar nu chiar reali.
Introducerea datelor în mașinile din prima generație a mers prin metoda încărcării cardurilor perforate, iar gestionarea programului a secvențelor de funcții de rezolvare a fost efectuată, de exemplu, în ENIAC - prin metoda introducerii dopuri și forme ale unei sfere de tipar.
În ciudala faptul că o astfel de metodă de programare a durat mult timp pentru pregătirea unității, pentru conexiuni pe câmpurile de tipărire ale blocurilor de mașini, a oferit toate oportunitățile de a demonstra „abilitățile” matematice ale ENIAC, iar cu beneficii semnificative aceasta a avut diferențe față de metoda benzii perforate din program, care este potrivită pentru mașinile de tip releu.
Principiul „gândirii”
Angajații care au lucrat la primele calculatoare nu au plecat, au fost în permanență în apropierea utilajelor și au monitorizat eficiența tuburilor de vid existente. Dar, de îndată ce cel puțin o lampă s-a defectat, ENIAC s-a ridicat instantaneu, toți cei grăbiți au căutat lampa spartă.
Motivul principal (deși aproximativ) pentru înlocuirea foarte frecventă a lămpilor a fost următorul: încălzirea și strălucirea lămpilor au atras insecte, acestea au zburat în volumul intern al aparatului și au „ajutat” la crearea unui scurtcircuit electric. circuit. Adică, prima generație a acestor mașini era foarte vulnerabilă la influențele externe.
Dacă ne imaginăm că aceste ipoteze ar putea fi adevărate, atunci conceptul de „bug-uri” („bug-uri”), care înseamnă erori și gafe în echipamentele informatice software și hardware, are o cu totul altă semnificație.
Ei bine, dacă lămpile mașinii erau în stare de funcționare, personalul de întreținere ar putea regla ENIAC pentru o altă sarcină prin rearanjarea manuală a conexiunilor a aproximativ șase mii de fire. Toate aceste contacte au trebuit să fie schimbate din nou când a apărut un alt tip de sarcină.
Mașini în serie
Primul computer electronic, care a început să fie produs în masă, a fost UNIVAC. A devenit primul tip de computer digital electronic multifuncțional. UNIVAC, care datează din 1946-1951, necesita o perioadă de adunare de 120 µs, înmulțiri totale de 1800 µs și diviziuni de 3600 µs.
Astfel de mașini necesitau o suprafață mare, multă energie electrică și aveau un număr semnificativ de lămpi electronice.
În special, computerul electronic sovietic „Strela” avea 6400 dintre aceste lămpi și 60 de mii de copii de diode de tip semiconductor. Viteza acestei generații de computere nu a fost mai mare de două sau trei mii de operații pe secundă, dimensiunea memoriei RAM nu a fost mai mare de doi Kb. Doar unitatea M-2 (1958) a atins memoria RAM de aproximativ patru KB, iar viteza mașinii a ajuns la douăzeci de mii de acțiuni pe secundă.
calculatoare din a doua generație
În 1948, primul tranzistor funcțional a fost obținut de mai mulți oameni de știință și inventatori occidentali. Era un mecanism de contact punctual în care trei fire metalice subțiri erau în contact cu o bandă de material policristalin. În consecință, familia de calculatoare sa îmbunătățit deja în acei ani.
Primele modele de computere cu tranzistori lansate datează din ultima jumătate a anilor 1950, iar cinci ani mai târziu au apărut forme externe ale computerului digital cu funcții mult îmbunătățite.
Caracteristici de arhitectură
Unul dintrePrincipiul important al tranzistorului este că într-o singură copie va putea lucra pentru 40 de lămpi obișnuite și chiar și atunci va menține o viteză mai mare de funcționare. Aparatul emite o cantitate minimă de căldură și aproape că nu va folosi surse electrice și energie. În acest sens, cerințele pentru calculatoarele electronice personale au crescut.
În paralel cu înlocuirea treptată a lămpilor convenționale de tip electric cu tranzistori eficienți, s-a înregistrat o creștere a îmbunătățirii tehnicii de stocare a datelor disponibile. Extinderea memoriei este în curs de desfășurare, iar banda magnetică modificată, care a fost folosită pentru prima dată în prima generație de computere UNIVAC, a început să se îmbunătățească.
De remarcat că la mijlocul anilor şaizeci ai secolului trecut s-a folosit metoda de stocare a datelor pe discuri. Progrese semnificative în utilizarea computerelor au făcut posibilă obținerea unei viteze de un milion de operații pe secundă! În special, „Stretch” (Marea Britanie), „Atlas” (SUA) pot fi numărate printre calculatoarele obișnuite cu tranzistori din a doua generație de calculatoare electronice. La acea vreme, URSS producea și modele de computer de în altă calitate (în special BESM-6).
Lansarea calculatoarelor bazate pe tranzistori a determinat o reducere a volumului, greutății, costurilor cu electricitatea și al mașinilor, precum și o fiabilitate și eficiență îmbunătățite. Acest lucru a făcut posibilă creșterea numărului de utilizatori și a listei de sarcini de rezolvat. Luând în considerare caracteristicile care au distins a doua generație de computere,Dezvoltatorii unor astfel de mașini au început să construiască forme algoritmice de limbaje pentru tipuri de calcule inginerești (în special ALGOL, FORTRAN) și economice (în special COBOL).
Cerințele de igienă pentru calculatoarele electronice sunt, de asemenea, în creștere. În anii cincizeci a existat o altă descoperire, dar totuși era încă departe de nivelul modern.
Importanța sistemului de operare
Dar chiar și în acel moment, sarcina principală a tehnologiei computerelor era reducerea resurselor - timpul de lucru și memoria. Pentru a rezolva această problemă, au început apoi să proiecteze prototipuri ale sistemelor de operare actuale.
Tipurile primelor sisteme de operare (OS) au făcut posibilă îmbunătățirea automatizării muncii utilizatorilor de computere, care avea ca scop îndeplinirea anumitor sarcini: introducerea datelor programului în mașină, apelarea traducătorilor necesari, apelarea subrutinele bibliotecii moderne necesare programului etc.
De aceea, pe lângă program și diverse informații, în calculatoarele din a doua generație a fost necesar să se lase și o instrucțiune specială, în care erau indicați etapele de procesare și o listă de date despre program și dezvoltatorii acestuia. După aceea, un anumit număr de sarcini pentru operatori (seturi cu sarcini) au început să fie introduse în mașini în paralel, în aceste forme de sisteme de operare a fost necesară împărțirea tipurilor de resurse computerizate între anumite forme de sarcini - o metodă de multiprogramare de a apărut lucrând pentru studierea datelor.
A treia generație
Datorită dezvoltăriiTehnologia de realizare a circuitelor integrate (CI) de calculatoare a reușit să obțină o accelerare a vitezei și gradului de fiabilitate a circuitelor semiconductoare existente, precum și o altă reducere a dimensiunilor acestora, a cantității de putere utilizată și a prețului.
Formele integrate de microcircuite au început acum să fie realizate dintr-un set fix de piese de tip electronic, care erau furnizate în plachete de siliciu alungite dreptunghiulare și aveau o lungime a unei laturi de cel mult 1 cm. Acest tip de plachetă (cristale) este plasat într-o carcasă de plastic de volume mici, dimensiunile din acesta pot fi calculate numai folosind selecția așa-numitelor. „picioare”.
Din aceste motive, ritmul de dezvoltare a computerelor a început să crească rapid. Acest lucru a făcut posibilă nu numai îmbunătățirea calității muncii și reducerea costurilor unor astfel de mașini, ci și formarea unor dispozitive de tip mic, simplu, ieftin și fiabil - un minicomputer. Aceste mașini au fost concepute inițial pentru a rezolva probleme extrem de tehnice în diferite exerciții și tehnici.
Momentul principal în acei ani a fost considerat posibilitatea unificării mașinilor. A treia generație de computere este creată ținând cont de modele individuale compatibile de diferite tipuri. Toate celel alte accelerări în dezvoltarea software-ului matematic și diverse contribuie la formarea de programe batch pentru rezolvarea problemelor standard ale unui limbaj de programare orientat spre probleme. Apoi, pentru prima dată, apar pachete software - forme de sisteme de operare pe care se dezvoltă a treia generație de calculatoare.
A patra generație
Îmbunătățirea activă a dispozitivelor electronice ale computerelora contribuit la apariția circuitelor integrate mari (LSI), în care fiecare cristal conținea câteva mii de părți de tip electric. Datorită acestui fapt, au început să fie produse următoarele generații de computere, a căror bază elementară a primit o cantitate mai mare de memorie și cicluri reduse pentru implementarea comenzilor: utilizarea octeților de memorie într-o operațiune a mașinii a început să scadă semnificativ. Dar, din moment ce costurile de programare au scăzut cu greu, sarcinile de reducere a resurselor de tip pur uman, și nu de tip mașină, ca până acum, au trecut în prim-plan.
Au fost produse sisteme de operare de următoarele tipuri, care au permis operatorilor să-și îmbunătățească programele direct în spatele afișajelor computerului, ceea ce a simplificat munca utilizatorilor, drept urmare primele dezvoltări ale unei noi baze de software au apărut în curând. Această metodă a contrazis în mod absolut teoria etapelor inițiale de dezvoltare a informațiilor, care folosea computere de prima generație. Acum computerele au început să fie folosite nu numai pentru înregistrarea unor cantități mari de informații, ci și pentru automatizarea și mecanizarea diferitelor domenii de activitate.
Modificări la începutul anilor șaptezeci
În 1971, a fost lansat un mare circuit integrat de calculatoare, unde era amplasat întregul procesor al unui computer cu arhitecturi convenționale. Acum a devenit posibil să se aranjeze într-un circuit integrat mare aproape toate circuitele de tip electronic care nu erau complexe într-o arhitectură tipică de computer. Astfel, posibilitățile de producție în masă a dispozitivelor convenționale pentru micipreturi. Aceasta a fost noua, a patra generație de computere.
De atunci, s-au produs o mulțime de circuite ieftine (folosite la calculatoarele cu tastatură compactă) și de control care se potrivesc pe una sau mai multe plăci mari de circuite integrate cu procesoare, RAM suficientă și o structură de conexiuni cu tip executiv. senzori în mecanismele de control.
Programe care au lucrat cu reglementarea benzinei în motoarele auto, cu transferul anumitor informații electronice sau cu moduri fixe de spălare, au fost introduse în memoria computerului sau folosind diverse tipuri de controlere, sau direct la întreprinderi.
Anii șaptezeci au văzut începutul producției de sisteme de calcul universale care combinau un procesor, o cantitate mare de memorie, circuite de diverse interfețe cu un mecanism de intrare-ieșire situat într-un circuit integrat comun mare (așa-numitul calculatoare cu un singur cip) sau, în alte versiuni, circuite integrate mari amplasate pe o placă de circuit imprimat comun. Drept urmare, când a patra generație de calculatoare s-a răspândit, a început o repetare a situației care se dezvoltase în anii șaizeci, când minicalculatoarele modeste executau o parte din lucru în computerele mainframe mari.
Proprietăți de computer de a patra generație
Calculatoarele electronice de a patra generație erau complexe și aveau capacități ramificate:
- mod normal multiprocesor;
- programe de tip paralel-secvențial;
- tipuri de limbaje de nivel în alt pentru computer;
- aparițieprimele rețele de calculatoare.
Dezvoltarea capabilităților tehnice ale acestor dispozitive a fost marcată de următoarele prevederi:
- Întârziere tipică a semnalului cu 0,7 ns/v.
- Tipul principal de memorie este un semiconductor tipic. Perioada de generare a informațiilor din acest tip de memorie este de 100–150 ns. Memorie - 1012-1013 caractere.
Utilizarea implementării hardware a sistemelor de operare
Sistemele modulare au început să fie utilizate pentru instrumente de tip software.
Primul computer electronic personal a fost creat în primăvara anului 1976. Bazându-se pe controlerele integrate pe 8 biți ale unui circuit de joc electronic convențional, oamenii de știință au produs o mașină de joc Apple, programată cu BASIC, care a câștigat o mare popularitate. La începutul anului 1977, a apărut Apple Comp. și a început producția primelor computere personale Apple de pe Pământ. Istoricul acestui nivel de computer evidențiază acest eveniment ca fiind cel mai important.
Astăzi, Apple produce computere personale Macintosh, care în multe privințe depășesc modelele IBM PC. Noile modele Apple se disting nu numai prin calitate excepțională, ci și prin capabilități extinse (după standardele moderne). A fost dezvoltat și un sistem de operare special pentru computerele de la Apple, care ia în considerare toate caracteristicile lor excepționale.
A cincea generație de computere
În anii optzeci, procesul de dezvoltare a calculatoarelor (generațiile de calculatoare) intră într-o nouă etapă - mașinile de generația a cincea. Aspectul acestor dispozitiveasociat cu dezvoltarea microprocesoarelor. Din punctul de vedere al construcțiilor de sistem, descentralizarea absolută a muncii este caracteristică, iar luând în considerare bazele software și matematice, este caracteristică trecerea la nivelul de lucru în structura programului. Organizarea muncii calculatoarelor electronice este în creștere.
Eficiența celei de-a cincea generații de computere este de la o sută opt până la o sută nouă operațiuni pe secundă. Acest tip de mașină se caracterizează printr-un sistem multiprocesor, care se bazează pe microprocesoare de tipuri slăbite, care sunt utilizate imediat la plural. Acum există tipuri de mașini de calcul electronice care sunt destinate unor tipuri de limbaje informatice de nivel în alt.
