Generacije računala: elementna baza. Povijest generacija računala
Tipovi elektroničkih računala u našoj zemlji podijeljeni su na nekoliko generacija. Određene značajke pri razvrstavanju uređaja prema određenoj generaciji su njihovi elementi i varijeteti važnih značajki kao što su brzina, kapacitet memorije, metode kontrole i obrade informacija. Podjela računala je uvjetna - postoji znatan broj modela koji, prema nekim znakovima, pripadaju jednoj, prema drugima - drugoj vrsti generacije. Kao rezultat toga, ove vrste računala mogu se odnositi na različite faze razvoja elektroničke računalne tehnologije.
Prva generacija računala
Razvoj računala je podijeljen u nekoliko razdoblja. Generiranje uređaja svakog razdoblja razlikuje se jedni od drugih po osnovnim elementima i pružanju matematičkog tipa.
Prva generacija računala (1945.-1954.) Bila su elektronička računala koja su koristila svjetiljke elektronskog tipa (one su bile na prvim modelima televizora). Ovaj put se može nazvati razdoblje formiranja takve tehnologije.
Većina strojeva prve vrste generacije nazvana je eksperimentalnim tipovima uređaja, koji su stvoreni za testiranje jedne ili druge teorije teorija. Veličina i težina računalnih jedinica, koje su često trebale odvojene zgrade, davno su se pretvorile u legendu. Uvođenje brojeva u prve strojeve izvršeno je uz pomoć bušenih kartica, a softverske kontrole sekvenci zadovoljavanja funkcija izvršene su, na primjer, u ENIAC-u, kao u računalima countable-analitičkog tipa, koristeći čepove i tipove brojčanika. Unatoč činjenici da je ova metoda programiranja zahtijevala dosta vremena za pripremu stroja - za veze na brojčanim poljima (komutacijska ploča) blokova, dala je sve mogućnosti za implementaciju ENIAC-ovih "sposobnosti" brojanja, te se s velikom prednošću razlikovala od softverske metode. bušena traka, što je tipično za relejne uređaje.
Kako su te jedinice radile?
Zaposlenici koji su bili dodijeljeni ovom stroju stalno su bili blizu nje i pratili su učinkovitost elektroničkih cijevi. No, čim je barem jedna žarulja izgorjela, ENIAC je odmah ustao i došao u nevolju: svi su u žurbi izvršili potragu za spaljenom svjetiljkom. Glavni razlog (možda ne i točan) za vrlo čestu zamjenu lampe bio je sljedeći: toplina i svjetlost svjetiljki privukli su moljce, oni su letjeli unutar automobila i doprinijeli nastanku kratkog spoja. Tako je prva generacija računala bila iznimno osjetljiva na vanjske uvjete.
Ako je gore navedeno točno, pojam "bugovi" ("bugs"), što znači pogreške u softverskoj i hardverskoj opremi računalne opreme, već dobiva novo značenje. Kada su sve svjetiljke bile u radnom stanju, inženjersko osoblje moglo je napraviti ENIAC postavku za bilo koji zadatak, ručno mijenjajući 6.000 žica. Sve žice trebale su se ponovno uključiti ako je bila potrebna drugačija vrsta zadatka.
Prvi serijski automobili
Prvo masovno proizvedeno računalo prve generacije bilo je računalo UNIVAC (Univerzalno automatsko računalo). Programeri ovog računala bili su: John Mauchly (John Mauchly) i J. Presper Eckert (J. Prosper Eckert). To je bila prva vrsta elektroničkog digitalnog računala za opću uporabu. UNIVAC, čiji je razvoj počeo 1946. i završio 1951., imao je vrijeme dodavanja od 120 μs, množenje - 1800 μs, a podjele - 3600 μs.
Ti su strojevi zauzimali mnogo prostora, trošili mnogo struje i sastojali su se od velikog broja elektronskih svjetiljki. Na primjer, stroj "Strela" imao je 6400 takvih svjetiljki i 60 tisuća komada. poluvodičke diode tipa. Brzina ove generacije računala nije prelazila 2-3 tisuće operacija u sekundi, količina RAM-a bila je ne veća od 2 KB. Samo stroj M-2 (1958) imao je 4 KB RAM-a, a njegova brzina je bila 20 tisuća operacija u sekundi.
Računala druge generacije - značajne razlike
Godine 1948. teoretski fizičari John Bardin i William Shockley zajedno s vodećim eksperimentatorom Bell Telephone Laboratories Walterom Bratteinom, stvorili su prvi aktivni tranzistor. Bila je to točkasta naprava, u kojoj su tri metalne antene bile u kontaktu s šipkom od polikristalnog materijala. Tako se generacija računala počela poboljšavati već u tom dalekom vremenu.
Prvi tipovi računala koji su radili na osnovi tranzistora, zabilježili su njihov izgled krajem 1950-ih, a sredinom 1960-ih nastali su vanjski tipovi uređaja s kompaktnijim funkcijama.
Značajke arhitekture
Jedna od nevjerojatnih sposobnosti tranzistora je da sama može obavljati rad za 40 elektronskih svjetiljki, pa čak iu ovom slučaju, imati veću brzinu rada, dodijeliti minimalnu količinu topline i praktički ne koriste električne resurse i energiju. Zajedno s procesom zamjene električnih svjetiljki tranzistorima poboljšane su metode pohranjivanja informacija. Došlo je do povećanja memorije, a magnetska vrpca, koja je prvi put korištena u računalu prve generacije UNIVAC-a, počela se koristiti i za uvođenje i za uklanjanje informacija.
Sredinom 1960-ih informacije su pohranjene na diskove. Ogromne vrste postignuća u arhitektura računala dopušteno da se brzo akcije u milijun operacija u sekundi! Na primjer, Stretch (Engleska), Atlas (SAD) može se pripisati tranzistorskim računalima druge generacije računala. U to vrijeme, Sovjetski Savez je također proizveden ne inferiorni od gore navedenih uređaja (na primjer, "BESM-6").
Stvaranje računala koja se izrađuju pomoću tranzistora dovelo je do smanjenja njihovih dimenzija, mase, troškova energije i cijena za njih, kao i povećanja pouzdanosti i performansi. To je doprinijelo širenju raspona korisnika i nomenklaturi zadataka. S obzirom na poboljšane karakteristike 2. generacije računala, programeri su počeli stvarati algoritamske vrste jezika za inženjerstvo (na primjer, ALGOL, FORTRAN) i ekonomske (npr. COBOL) tipove proračuna.
OS vrijednost
No, čak i na ovim stupnjevima, glavni zadatak programskih tehnologija bio je uštedjeti resurse - računalno vrijeme i memoriju. Kako bi riješili ovaj problem, počeli smo stvarati prototipove suvremenih operacijskih sustava (servisni tipovi softverskih sklopova koji pružaju dobru distribuciju računalnih resursa pri obavljanju korisničkih zadataka).
Vrste prvih operacijskih sustava (OS) doprinijele su automatizaciji rada operateri računala, što se odnosi na izvršavanje korisničkih zadataka: unošenje programskih tekstova u uređaj, pozivanje potrebnih prevoditelja, pozivanje bibliotečkih potprograma potrebnih za program, pozivanje linkera da smjeste podatke rutina i program glavnog tipa u memoriju računala, unoseći podatke početnog tipa, itd.
Sada, osim programa i podataka, računalo druge generacije također je moralo unijeti instrukcije, gdje je bilo popisivanje koraka obrade i popis informacija o programu i njegovim autorima. Nakon toga, brojni zadaci za korisnike (pakete sa zadacima) počeli su se istovremeno unositi u uređaje, au tim je vrstama operativnih sustava bilo potrebno distribuirati tipove računalnih resursa između ovih vrsta zadataka - pojavio se višeprogramski način za obradu podataka (na primjer, tipa, izračuni za drugu, a podaci za treći tip problema mogu se unijeti u memoriju). Tako je 2. generacija računala ušla u povijest pojavljivanja naručenog OS-a.
Strojevi treće generacije
Stvaranjem tehnologija za proizvodnju integriranih krugova (IC) moguće je postići povećanje brzina djelovanja i pouzdanosti poluvodičkih krugova, kao i smanjenja njihove veličine, potrošnje energije i troškova. Integrirani tipovi mikro-sklopova sastoje se od desetaka elektroničkih elemenata, koji su sastavljeni u pravokutne silikonske ploče, dužine stranice ne veće od 1 cm, a sličan tip ploče (kristali) postavlja se u malu plastičnu kutiju, čije se dimenzije mogu odrediti samo brojem nogu "(Zaključci s ulaza i izlaza elektroničkih sklopova stvorenih na kristalima).
Zbog tih okolnosti, povijest razvoja računala (generacija računala) napravila je veliki proboj. To je omogućilo ne samo poboljšati kvalitetu rada i smanjiti troškove univerzalnih uređaja, već i stvoriti strojeve male, jednostavne, jeftine i pouzdane vrste mini-računala. Te su jedinice u početku bile namijenjene zamjeni kontrolera s hardverski implementiranim zadacima u kontrolnim krugovima bilo kojeg objekta, u automatiziranim procesnim sustavima za upravljanje procesima, sustavima za prikupljanje i obradu podataka eksperimentalnog tipa, različitim kontrolnim kompleksima u objektima mobilnog tipa itd.
Glavna točka u to vrijeme bila je unifikacija strojeva sa strukturnim i tehnološkim parametrima. Treća generacija računala započinje izdavanje svojih serija ili obitelji, kompatibilnih tipova modela. Daljnji skokovi u razvoju matematičkih i softverskih potpora stvaraju batch-tip programe za rješavanje tipičnih problema, problemski orijentirani programski jezik (za rješivost problema određenih kategorija). Tako su po prvi put stvoreni softverski sustavi - tipovi operacijskih sustava (koje je razvio IBM), na kojima radi treća generacija računala.
Strojevi četvrte generacije
Uspješan razvoj elektroničkih uređaja doveo je do stvaranja velikih integriranih sklopova (LSIs), gdje je jedan kristal imao nekoliko desetaka tisuća elemenata električnog tipa. To je pridonijelo činjenici da su postojale nove generacije računala, čija je osnovna baza imala veliku količinu memorije i male cikluse za izvršavanje naredbi: korištenje memorijskih bajtova u jednom radu stroja počelo je naglo padati. No, budući da troškovi programiranja praktički nisu imali rezove, glavni zadatak bio je uštedjeti ljudske resurse, ne poput strojeva.
Stvoreni su novi tipovi operativnih sustava koji su programerima omogućili da ispravljaju svoje programe odmah iza računala (u dijaloškom načinu rada), što je pomoglo olakšati rad korisnika i ubrzati razvoj novog softvera. Ovaj je trenutak u potpunosti proturječio konceptima primarnih stupnjeva informacijskih tehnologija, koji su koristili računala prve generacije: "procesor obavlja samo onu količinu obrade podataka koju ljudi ne mogu obavljati načelno, masivni račun". Počeo je slijediti trendove drugačijeg tipa: “Sve što se može učiniti strojevima, oni moraju obavljati; ljudi obavljaju samo onaj dio posla koji se ne može automatizirati. "
Godine 1971. proizveden je veliki integrirani krug u kojem je potpuno lociran procesor elektroničkog računala jednostavnih arhitektura. Postoje realne mogućnosti plasmana u jedan veliki integrirani sklop (na jednom čipu) gotovo svih elektroničkih uređaja koji nisu složeni u arhitekturi računala, odnosno mogućnost masovnih izdanja jednostavnih uređaja po pristupačnim cijenama (ne uzimajući u obzir troškove vanjskih uređaja). Tako je stvorena četvrta generacija računala.
Pojavilo se mnogo jeftinih (ručnih tipkovnica) i upravljačkih uređaja koji su opremljeni jednim ili više velikih integriranih krugova s procesorima, veličinama memorije i sustavom povezivanja s aktuatorima izvršnog tipa u kontrolnim objektima.
Programi koji kontroliraju opskrbu motornih goriva motornim vozilima, kretanje elektroničkih igračaka ili unaprijed određenih načina pranja rublja instalirani su u memoriju računala ili u proizvodnju sličnih tipova kontrolera, ili izravno u poduzećima koja proizvode automobile, igračke, perilice rublja itd. d.
Tijekom 1970-ih počela je proizvodnja univerzalnih računalnih sustava, koji se sastojao od procesora, memorijskih volumena, sučelja s I / O uređajem smještenim u jedan veliki integrirani krug (jednočipna računala) ili u nekim velikim integriranim krugovima instaliranim na jednom tiskana pločica tip (jedinice pojedinačnih ploča). Kao rezultat toga, kada je četvrta generacija računala postala raširena, došlo je do ponavljanja situacije koja je nastala šezdesetih godina prošlog stoljeća, kada su prva mini računala odnijela dio posla u velikim univerzalnim elektroničkim računalima.
Karakteristična svojstva računala četvrte generacije
- Višeprocesorski način rada.
- Obrada paralelno-serijskog tipa.
- Vrste jezika visoke razine.
- Pojava prvih računalnih mreža.
Specifikacije tih uređaja
- Prosječno kašnjenje signala 0,7 ns / In.
- Glavni tip memorije je poluvodič. Vrijeme generiranja podataka iz ove vrste memorije je 100–150 ns. Kapaciteti - 1012–1013 znakova.
- Korištenje hardverske implementacije operativnih sustava.
- Modularne konstrukcije počele su se primjenjivati na alate tipa softvera.
Osobno računalo je u travnju 1976. godine stvorio Steve Jobs, zaposlenik tvrtke Atari, i Stephen Wozniak, zaposlenik tvrtke Hewlett-Packard. Na temelju integriranih 8-bitnih elektroničkih kontrolera igara, stvorili su najjednostavniji, programiran u BASIC jeziku, Apple-ovo računalo za igranje koje je imalo ogroman uspjeh. Početkom 1977. registrirana je tvrtka Apple Comp, a od tada je počela proizvodnja prvih svjetskih osobnih računala Apple. Povijest generacije računala označava ovaj događaj kao najvažniji.
Trenutno, Apple se bavi izdavanjem osobnih računala Macintosh, koji za većinu parametara premašuju vrste računala IBM PC.
Računalo u Rusiji
U našoj zemlji se uglavnom koriste tipovi računala IBM PC. Ovaj se trenutak objašnjava sljedećim razlozima:
- Do ranih 1990-ih Sjedinjene Države nisu dopuštale da se napredne informacijske tehnologije isporuče Sovjetskom Savezu, koji je uključivao moćna Macintosh računala.
- Macintosh uređaji bili su mnogo skuplji od IBM PC računala (trenutno imaju istu cijenu).
- IBM PC je razvio mnoštvo programa tipa aplikacije i to olakšava njihovu upotrebu u različitim poljima.
Peta vrsta generacije računala
Kasno Povijest razvoja računala (generacija računala) označava novu etapu - pojavljuju se strojevi pete generacije. Pojava tih uređaja povezana je s prijelazima na mikroprocesore. Sa stajališta konstrukcijskih konstrukcija karakteristična je maksimalna decentralizacija kontrola, govoreći o softveru i matematičkom softveru - prijelaze za rad u softverskoj sferi i ljusci.
Performanse računala pete generacije - 10 8 –10 9 operacija u sekundi. Ovu vrstu agregata karakterizira višeprocesorska struktura, koja se stvara na mikroprocesorima pojednostavljenih tipova, koji koriste množinu (polje odlučivanja ili okruženje). Razvijene su vrste elektroničkih računala koje su usmjerene na tipove jezika na visokoj razini.
U tom razdoblju postoje dvije suprotne funkcije: personalizacija i kolektivizacija resursa (kolektivni pristup mreži).
Zbog vrsta operacijskog sustava što omogućuje jednostavnost komunikacije s elektroničkim računalima pete generacije, ogromna baza primijenjenih programa iz različitih područja ljudske djelatnosti, kao i niske cijene računala postaju nezamjenjiva vrijednost za inženjere, istraživače, ekonomiste, liječnike, agronome, učitelje, urednike, tajnice pa čak i djecu.
Razvoj danas
O šestoj i novijoj generaciji razvoja računala mogu samo do sada sanjati. To uključuje neuroračunala (vrste računala koja se temelje na mrežama neuralnog tipa). Oni još ne mogu samostalno postojati, ali aktivno su modelirani na računalima modernog tipa.