Pastaraisiais dešimtmečiais žmonija įžengė į kompiuterių amžių. Išmanūs ir galingi kompiuteriai, pagrįsti matematinių operacijų principais, dirba su informacija, valdo atskirų mašinų ir ištisų gamyklų veiklą, kontroliuoja gaminių ir įvairių gaminių kokybę. Mūsų laikais kompiuterinės technologijos yra žmogaus civilizacijos vystymosi pagrindas. Pakeliui į šią poziciją teko nueiti trumpą, bet labai audringą kelią. Ir ilgą laiką šios mašinos buvo vadinamos ne kompiuteriais, o kompiuteriais (kompiuteriais).
Kompiuterių klasifikacija
Pagal bendrą klasifikaciją kompiuteriai skirstomi į kelias kartas. Priskiriant įrenginius tam tikrai kartai lemiamos savybės yra jų individualios struktūros ir modifikacijos, tokie reikalavimai elektroniniams kompiuteriams kaip greitis, atminties dydis, valdymo metodai ir duomenų apdorojimo metodai.
Žinomakompiuterių paskirstymas bet kokiu atveju bus sąlyginis – yra labai daug mašinų, kurios pagal vienus požymius laikomos vienos kartos modeliais, o pagal kitus priklauso visai kitai.
Dėl to šiuos įrenginius galima priskirti nesutampantiems elektroninio skaičiavimo tipo modelių formavimo etapams.
Bet kokiu atveju kompiuterių tobulinimas vyksta keliais etapais. Ir kiekvieno etapo kompiuterių generavimas turi didelių skirtumų vienas nuo kito elementariu ir techniniu pagrindu, tam tikro matematinio tipo palaikymu.
Pirmoji kompiuterių karta
1 kartos skaičiavimo mašinos, sukurtos ankstyvaisiais pokario metais. Buvo sukurti ne itin galingi elektroniniai kompiuteriai, paremti elektroninio tipo lempomis (tokiais pat kaip ir visuose tų metų televizorių modeliuose). Tam tikru mastu tai buvo tokios technikos formavimosi etapas.
Pirmieji kompiuteriai buvo laikomi eksperimentiniais įrenginių tipais, kurie buvo sukurti esamoms ir naujoms koncepcijoms analizuoti (įvairiuose moksluose ir kai kuriose sudėtingose pramonės šakose). Kompiuterinių mašinų, kurios buvo gana didelės, tūris ir masė dažnai reikalavo labai didelių patalpų. Dabar tai atrodo kaip pasaka apie seniai prabėgusius ir net ne visai tikrus metus.
Duomenų įvedimas į pirmosios kartos mašinas vyko perfokortelių įkėlimo būdu, o funkcijų sprendimo eilių programinis valdymas, pavyzdžiui, ENIAC - įvedimo būdu. rinkimo sferos kištukai ir formos.
Nepaisant toį tai, kad toks programavimo būdas užtruko daug laiko ruošiant įrenginį, jungimams ant mašinų blokų rinkimo laukų, suteikė visas galimybes pademonstruoti ENIAC matematinius „gebėjimus“ir davė didelę naudą. turėjo skirtumų nuo programinio perforavimo juostos metodo, kuris tinka relės tipo įrenginiams.
„Mąstymo“principas
Prie pirmųjų kompiuterių dirbę darbuotojai neišeidavo, nuolat būdavo prie mašinų ir stebėdavo esamų vakuuminių vamzdžių efektyvumą. Bet kai tik sugedo bent viena lempa, ENIAC akimirksniu pakilo, visi skubantys ieškojo sugedusios lempos.
Pagrindinė priežastis (nors ir apytikslė) dėl labai dažno lempų keitimo buvo tokia: lempų įkaitimas ir spinduliavimas pritraukė vabzdžius, jie įskrisdavo į vidinį aparato tūrį ir „padėjo“sukurti trumpą elektros jungtį. grandinė. Tai reiškia, kad pirmosios kartos šios mašinos buvo labai pažeidžiamos išorinių poveikių.
Jei įsivaizduosime, kad šios prielaidos gali būti teisingos, tai sąvoka „klaidos“(„klaidos“), kuri reiškia klaidas ir klaidas programinėje ir aparatinėje kompiuterinėje įrangoje, turi visiškai kitokią reikšmę.
Na, jei automobilio lempos būtų tvarkingos, techninės priežiūros darbuotojai galėtų pritaikyti ENIAC kitai užduočiai, rankiniu būdu pertvarkydami maždaug šešių tūkstančių laidų jungtis. Visi šie kontaktai turėjo būti perjungti dar kartą, kai iškilo kitokio tipo užduotis.
Serijos mašinos
Pirmasis elektroninis kompiuteris, kuris buvo pradėtas masiškai gaminti, buvo UNIVAC. Tai tapo pirmuoju daugiafunkciu elektroniniu skaitmeniniu kompiuteriu. UNIVAC, kuris datuojamas 1946–1951 m., reikalavo 120 µs pridėjimo laikotarpio, 1800 µs bendro dauginimo ir 3 600 µs padalijimo.
Tokioms mašinoms reikėjo didelio ploto, daug elektros energijos ir daug elektroninių lempų.
Visų pirma sovietiniame elektroniniame kompiuteryje „Strela“buvo 6400 šių lempų ir 60 tūkstančių puslaidininkinio tipo diodų kopijų. Šios kartos kompiuterių greitis buvo ne didesnis kaip du ar trys tūkstančiai operacijų per sekundę, RAM dydis – ne daugiau kaip du Kb. Tik M-2 blokas (1958 m.) pasiekė maždaug keturių KB RAM, o mašinos greitis siekė dvidešimt tūkstančių veiksmų per sekundę.
antros kartos kompiuteriai
1948 m. keli Vakarų mokslininkai ir išradėjai gavo pirmąjį veikiantį tranzistorių. Tai buvo taškinio kontakto mechanizmas, kuriame trys plonos metalinės vielos liejosi su polikristalinės medžiagos juostele. Vadinasi, kompiuterių šeima patobulėjo jau tais metais.
Pirmieji išleisti tranzistorinių kompiuterių modeliai datuojami paskutinę šeštojo dešimtmečio pusę, o po penkerių metų pasirodė išorinės skaitmeninių kompiuterių formos su žymiai patobulintomis funkcijomis.
Architektūros ypatybės
Vienas išSvarbus tranzistoriaus principas yra tas, kad vienu egzemplioriumi jis galės atlikti 40 įprastų lempų darbą ir net tada išlaikys didesnį darbo greitį. Mašina išskiria minimalų šilumos kiekį ir beveik nenaudos elektros š altinių ir energijos. Šiuo atžvilgiu išaugo reikalavimai asmeniniams elektroniniams kompiuteriams.
Lygiagrečiai laipsniškai keičiant įprastus elektros tipo lempas efektyviais tranzistoriais, buvo patobulinta turimų duomenų saugojimo technika. Atmintis plečiama, o modifikuota magnetinė juosta, kuri pirmą kartą buvo panaudota pirmosios kartos UNIVAC kompiuteriuose, pradėjo tobulėti.
Pažymėtina, kad praėjusio amžiaus šeštojo dešimtmečio viduryje buvo naudojamas duomenų saugojimo diskuose būdas. Didelė pažanga naudojant kompiuterius leido pasiekti milijono operacijų per sekundę greitį! Visų pirma, „Stretch“(Didžioji Britanija), „Atlas“(JAV) gali būti priskiriami prie įprastų antrosios kartos elektroninių kompiuterių tranzistorinių kompiuterių. Tuo metu SSRS taip pat gamino aukštos kokybės kompiuterių modelius (ypač BESM-6).
Išleidus kompiuterius su tranzistoriais sumažėjo jų tūris, svoris, elektros sąnaudos ir mašinų kaina, taip pat pagerėjo patikimumas ir efektyvumas. Tai leido padidinti vartotojų skaičių ir spręstinų užduočių sąrašą. Atsižvelgiant į ypatybes, kurios išskyrė antrosios kartos kompiuterius,tokių mašinų kūrėjai pradėjo kurti algoritmines kalbų formas, skirtas inžineriniams (ypač ALGOL, FORTRAN) ir ekonominiams (ypač COBOL) skaičiavimams.
Higienos reikalavimai elektroniniams kompiuteriams taip pat didėja. Šeštajame dešimtmetyje įvyko dar vienas proveržis, bet vis tiek jis buvo toli nuo šiuolaikinio lygio.
OS svarba
Bet ir tuo metu pagrindinis kompiuterinių technologijų uždavinys buvo sumažinti išteklius – darbo laiką ir atmintį. Norėdami išspręsti šią problemą, jie pradėjo kurti dabartinių operacinių sistemų prototipus.
Pirmųjų operacinių sistemų (OS) tipai leido pagerinti kompiuterių vartotojų darbo automatizavimą, kuris buvo skirtas tam tikroms užduotims atlikti: programos duomenų įvedimas į mašiną, reikalingų vertėjų iškvietimas, skambinimas. programai reikalingos modernios bibliotekos paprogramės ir kt.
Todėl, be programos ir įvairios informacijos, antros kartos kompiuteriuose reikėjo palikti ir specialią instrukciją, kurioje buvo nurodyti apdorojimo žingsniai bei duomenų apie programą ir jos kūrėjus sąrašas. Po to į mašinas lygiagrečiai buvo pradėta diegti tam tikras skaičius operatorių užduočių (rinkinių su užduotimis), šiose operacinių sistemų formose reikėjo suskirstyti kompiuterio resursų tipus tarp tam tikrų užduočių formų - kelių programavimo metodų. atsirado darbo studijų duomenų.
Trečioji karta
Dėl plėtrosKompiuterių integrinių grandynų (IC) kūrimo technologija sugebėjo padidinti esamų puslaidininkinių grandinių greitį ir patikimumo laipsnį, taip pat dar kartą sumažinti jų matmenis, naudojamą galią ir kainą.
Integruotos formos mikroschemos dabar buvo pradėtos gaminti iš fiksuoto rinkinio elektroninio tipo dalių, kurios buvo tiekiamos stačiakampėse pailgose silicio plokštelėse, kurių vienos pusės ilgis buvo ne didesnis kaip 1 cm. Šio tipo plokštelės (kristalai) dedamas į mažo tūrio plastikinį dėklą, matmenis jame galima apskaičiuoti tik pasirinkus vadinamąjį. "kojos".
Dėl šių priežasčių kompiuterių kūrimo tempai pradėjo sparčiai didėti. Tai leido ne tik pagerinti darbų kokybę ir sumažinti tokių mašinų savikainą, bet ir suformuoti nedidelio, paprasto, nebrangaus ir patikimo masės tipo įrenginius – mini kompiuterį. Šios mašinos iš pradžių buvo skirtos labai techninėms problemoms spręsti atliekant įvairius pratimus ir metodus.
Tais metais svarbiausias momentas buvo galimybė suvienyti mašinas. Trečios kartos kompiuteriai kuriami atsižvelgiant į suderinamus atskirus skirtingų tipų modelius. Visi kiti matematinės ir įvairios programinės įrangos kūrimo pagreitėjimai prisideda prie paketinių programų formavimo, kad būtų galima išspręsti problemas orientuotos programavimo kalbos standartines problemas. Tada pirmą kartą pasirodo programinės įrangos paketai – operacinių sistemų formos, kuriose kuriama trečioji kompiuterių karta.
Ketvirtoji karta
Aktyvus kompiuterių elektroninių prietaisų tobulinimasprisidėjo prie didelių integrinių grandynų (LSI) atsiradimo, kur kiekviename kristale buvo keli tūkstančiai elektrinio tipo dalių. Dėl to buvo pradėti gaminti naujos kartos kompiuteriai, kurių elementarioji bazė gavo didesnį atminties kiekį ir sumažėjusius komandų vykdymo ciklus: atminties baitų naudojimas vienoje mašinos operacijoje pradėjo ženkliai mažėti. Tačiau kadangi programavimo sąnaudos beveik nesumažėjo, išryškėjo grynai žmogiško, o ne mašininio tipo išteklių mažinimo užduotys, kaip anksčiau.
Sukurtos kitų tipų operacinės sistemos, kurios leido operatoriams tobulinti savo programas tiesiai už kompiuterių ekranų, tai supaprastino vartotojų darbą, todėl netrukus pasirodė pirmieji naujos programinės įrangos bazės kūrimai. Šis metodas visiškai prieštaravo pradinių informacijos kūrimo etapų teorijai, kurioje buvo naudojami pirmosios kartos kompiuteriai. Dabar kompiuteriai pradėti naudoti ne tik dideliems informacijos kiekiams įrašyti, bet ir įvairių veiklos sričių automatizavimui bei mechanizavimui.
Pokyčiai aštuntojo dešimtmečio pradžioje
1971 m. buvo išleistas didelis integruotas kompiuterių grandynas, kuriame buvo visas įprastos architektūros kompiuterio procesorius. Dabar tapo įmanoma vienoje didelėje integrinėje grandinėje išdėstyti beveik visas elektroninio tipo grandines, kurios nebuvo sudėtingos tipinėje kompiuterio architektūroje. Taigi, masinės gamybos įprastų prietaisų galimybės mažomskainos. Tai buvo naujos, ketvirtos kartos kompiuteriai.
Nuo to laiko buvo pagaminta daug nebrangių (naudojamų kompaktiniuose klaviatūros kompiuteriuose) ir valdymo grandinių, kurios telpa ant vienos ar kelių didelių integrinių grandynų plokščių su procesoriais, pakankamai RAM ir jungčių su vykdomuoju tipu struktūra. jutikliai valdymo mechanizmuose.
Programos, kurios dirbo su benzino reguliavimu automobilių varikliuose, su tam tikros elektroninės informacijos perdavimu arba su fiksuotais plovimo režimais, buvo įtrauktos į kompiuterio atmintį arba naudojant įvairių tipų valdiklius, arba tiesiogiai įmonėse.
Aštuntajame dešimtmetyje buvo pradėtos gaminti universalios skaičiavimo sistemos, kurios apjungė procesorių, didelį kiekį atminties, įvairių sąsajų grandines su įvesties-išvesties mechanizmu, esančiu bendroje didelėje integrinėje grandinėje (vadinamojoje. vieno lusto kompiuteriai) arba kitose versijose didelės integrinės grandinės, esančios bendroje spausdintinėje plokštėje. Dėl to, plačiai paplitus ketvirtos kartos kompiuteriams, pasikartojo šeštajame dešimtmetyje susiklosčiusi situacija, kai kuklūs mini kompiuteriai dalį darbo atliko dideliuose pagrindiniuose kompiuteriuose.
Ketvirtosios kartos kompiuterio ypatybės
Ketvirtosios kartos elektroniniai kompiuteriai buvo sudėtingi ir turėjo šakotas galimybes:
- normalus kelių procesorių režimas;
- lygiagrečio nuoseklaus tipo programos;
- aukšto lygio kompiuterių kalbų tipai;
- atsiradimaspirmieji kompiuterių tinklai.
Šių įrenginių techninių galimybių plėtra buvo pažymėta šiomis nuostatomis:
- Įprasta signalo delsa 0,7 ns/v.
- Pagrindinis atminties tipas yra tipiškas puslaidininkis. Informacijos generavimo iš šio tipo atminties laikotarpis yra 100–150 ns. Atmintis – 1012–1013 simbolių.
Operacinės sistemos aparatinės įrangos diegimo naudojimas
Modulinės sistemos pradėtos naudoti programinės įrangos tipo įrankiams.
Pirmasis asmeninis elektroninis kompiuteris buvo sukurtas 1976 m. pavasarį. Remiantis integruotais 8 bitų įprastos elektroninių žaidimų grandinės valdikliais, mokslininkai sukūrė įprastą BASIC programuotą Apple žaidimų aparatą, kuris sulaukė didelio populiarumo. 1977 metų pradžioje pasirodė Apple Comp., ir pradėti gaminti pirmieji Apple asmeniniai kompiuteriai Žemėje. Šio kompiuterio lygio istorijoje šis įvykis pabrėžiamas kaip svarbiausias.
Šiandien Apple gamina Macintosh asmeninius kompiuterius, kurie daugeliu atžvilgių lenkia IBM asmeninių kompiuterių modelius. Naujieji Apple modeliai išsiskiria ne tik išskirtine kokybe, bet ir plačiomis (pagal šiuolaikinius standartus) galimybėmis. Kompiuteriams Apple taip pat buvo sukurta speciali operacinė sistema, kurioje atsižvelgiama į visas išskirtines jų savybes.
Penktoji kompiuterių karta
Devintajame dešimtmetyje kompiuterių kūrimo procesas (kompiuterių kartos) patenka į naują etapą – penktosios kartos mašinos. Šių prietaisų išvaizdasusiję su mikroprocesorių kūrimu. Sisteminių konstrukcijų požiūriu būdinga absoliuti darbo decentralizacija, o atsižvelgiant į programinius ir matematinius pagrindus, judėjimas į darbo lygį programos struktūroje. Elektroninių kompiuterių darbo organizavimas auga.
Penktosios kartos kompiuterių efektyvumas yra nuo šimto aštuonių iki šimto devynių operacijų per sekundę. Šio tipo mašinoms būdinga kelių procesorių sistema, pagrįsta susilpninto tipo mikroprocesoriais, kurie naudojami iš karto daugiskaita. Dabar yra elektroninio skaičiavimo mašinų, skirtų aukšto lygio kompiuterių kalboms.
