Генерације компјутера: елементна база. Историја генерација компјутера

Типови електронских рачунара у нашој земљи су подељени на неколико генерација. Карактеристике које се дефинишу приликом класификације уређаја на одређену генерацију су њихови елементи и варијетети важних карактеристика као што су брзина, капацитет меморије, методе контроле и обраде информација. Подела компјутера је условна - постоји значајан број модела, који, према неким знаковима, припадају једној, према другима - другој врсти генерације. Као резултат, ови типови рачунара могу се односити на различите фазе развоја електронске рачунарске технологије.

Прва генерација компјутера

Развој рачунара је подељен на неколико периода. Генерисање уређаја сваког периода разликује се једни од других по основним елементима и пружању математичког типа.

Прва генерација компјутера (1945–1954) су били електронски компјутери који су користили лампе електронског типа (они су били на првим моделима телевизора). Овај пут се може назвати ером формирања такве технологије.

Већина машина првог типа генерације названа је експерименталним типовима уређаја, који су створени да тестирају једну или друге теорије теорија. Величина и тежина компјутерских јединица, које су често требале одвојене зграде, одавно су претворене у легенду. Увођење бројева у прве машине извршено је уз помоћ бушених картица, а софтверске контроле секвенци испуњености функција извршене су, на пример, у ЕНИАЦ-у, као иу рачунарима цоунтабле-аналитичког типа, коришћењем чепова и типова бројчаника. Упркос чињеници да је ова метода програмирања захтијевала доста времена за припрему строја - за везе на бројчаним пољима (свитцхинг боард) блокова, дала је све могућности за имплементацију ЕНИАЦ-ових "способности" бројања, а са великом предношћу се разликовала од софтверске методе. пробушену траку, што је типично за релејне уређаје.

Како су те јединице радиле?

Запослени који су били распоређени на ову машину били су стално близу ње и пратили су перформансе електронских цеви. Али, чим је најмање једна лампа изгорела, ЕНИАЦ је одмах устао и дошао у невољу: сви су у журби извршили потрагу за спаљеном лампом. Главни разлог (можда није тачан) за веома честу замену лампе био је следећи: топлота и светлост лампе привукли су мољце, они су летели унутар аутомобила и допринели настанку кратког споја. Тако је прва генерација компјутера била изузетно осјетљива на вањске услове.

Ако је горе наведено тачно, термин "бугови" ("бугс"), што значи грешке у софтверској и хардверској опреми рачунарске опреме, већ добија ново значење. Када су све лампе биле у радном стању, инжењерско особље могло је да направи ЕНИАЦ поставку за било који задатак, тако што би ручно мењало 6.000 жица. Све жице треба поново укључити ако је потребан други тип задатка.

Први серијски аутомобили

Први масовно произведен рачунар прве генерације био је рачунар УНИВАЦ (Универзални аутоматски рачунар). Програмери овог компјутера били су: Јохн Мауцхли (Јохн Мауцхли) и Ј. Преспер Ецкерт (Ј. Проспер Ецкерт). То је био први тип електронског дигиталног рачунара за општу употребу. УНИВАЦ, чији је развој почео 1946. и завршио 1951., имао је вријеме додавања од 120 μс, множење - 1800 μс, а подјеле - 3600 μс.

Ове машине су заузимале много простора, користиле су много струје и састојале су се од огромног броја електронских лампи. На пример, машина "Стрела" имала је 6400 таквих лампи и 60 хиљада комада. полупроводничке диоде типе Брзина ове генерације компјутера није прелазила 2-3 хиљаде операција у секунди, количина РАМ-а била је не већа од 2 КБ. Само машина М-2 (1958) имала је 4 КБ РАМ-а, а његова брзина је била 20 хиљада операција у секунди.

Рачунари друге генерације - значајне разлике

Године 1948. теоретски физичари Јохн Бардин и Виллиам Схоцклеи, заједно са водећим експертом Валтер Браттеин из Белл Телепхоне Лабораториес, креирали су први активни транзистор. То је био уређај типа точка, у којем су три металне антене имале контакт са шипком од поликристалног материјала. Тако је генерација компјутера почела да се побољшава већ у том далеком времену.

Први типови компјутера који су радили на бази транзистора, уочили су њихов изглед крајем педесетих година прошлог века, а средином 1960-их су створени спољни типови уређаја са компактнијим функцијама.

Карактеристике архитектуре

Једна од невероватних способности транзистора је да сама може да ради за 40 лампи електронског типа, па чак иу том случају има већу брзину рада, додељује минималну количину топлоте и практично не користи електричне ресурсе и енергију. Заједно са процесом замене електричних сијалица транзисторима, побољшани су и начини чувања информација. Дошло је до повећања меморије, а магнетна трака, која је први пут кориштена у компјутеру прве генерације УНИВАЦ-а, почела је да се користи и за увођење и за уклањање информација.

Средином 1960-их, информације су биле похрањене на дискове. Огромне врсте достигнућа у архитектура рачунара дозвољено да се брзо реагују у милион операција у секунди! На пример, Стретцх (Енглеска), Атлас (САД) може се приписати транзисторским компјутерима друге генерације компјутера. У то време, Совјетски Савез такође није производио ниже од горе наведених уређаја (на пример, "БЕСМ-6").

Стварање компјутера који су изграђени помоћу транзистора, довело је до смањења њихових димензија, масе, трошкова енергије и цена за њих, као и повећања поузданости и перформанси. Ово је допринело ширењу спектра корисника и номенклатуре задатака. Узимајући у обзир побољшане карактеристике које су имале друге генерације рачунара, програмери су почели да креирају алгоритамске типове језика за инжењерство (на пример, АЛГОЛ, ФОРТРАН) и економске (на пример, ЦОБОЛ) типове калкулација.

ОС вредност

Али чак иу овим фазама, главни задатак технологија за програмирање био је уштеда ресурса - компјутерског времена и меморије. Да бисмо решили овај проблем, почели смо да стварамо прототипе савремених оперативних система (сервисни типови софтверских комплекса који обезбеђују добру дистрибуцију рачунарских ресурса при извршавању корисничких задатака).

Типови првих оперативних система (ОС) допринели су аутоматизацији рада оператери рачунара, што се односи на извршавање корисничких задатака: уношење програмских текстова у уређај, позивање потребних преводилаца, позивање библиотечких потпрограма потребних за програм, позивање линкера за постављање података рутина и програма главног типа у меморију рачунара, уношење података почетног типа, итд.

Сада, поред програма и података, компјутер друге генерације је такође морао да унесе инструкције, где је било пописивање корака обраде и листа информација о програму и његовим ауторима. Након тога је почео да се у уређаје истовремено уносе бројни задаци за кориснике (пакете са задацима), у којима је било потребно дистрибуирати типове рачунарских ресурса између ових типова задатака - појавио се мултипрограмски режим за обраду података (нпр. типа, израчуни за други, а подаци за трећи тип проблема могу се унијети у меморију). Тако је 2. генерација компјутера ушла у историју појављивања нарученог ОС-а.

Машине треће генерације

Стварањем технологија за производњу интегрисаних кола (ИЦ), било је могуће постићи повећање брзих акционих и поузданих нивоа полупроводничких кола, као и смањење њихове величине, утрошене снаге и трошкова. Интегрирани типови микроконтролера састоје се од десетина електронских елемената, који су састављени у правоугаоне силиконске плоче, дужине странице не веће од 1 цм. (Закључци са улаза и излаза електронских кола створених на кристалима).

Због ових околности, историја развоја компјутера (компјутерска генерација) је направила велики искорак. Тиме је омогућено не само побољшање квалитета рада и смањење трошкова универзалних уређаја, већ и стварање машина малог, једноставног, јефтиног и поузданог типа мини компјутера. Такве јединице су првобитно замишљене да замијене контролоре са хардверски имплементираним задацима у контролним круговима било којих објеката, у аутоматизираним процесним системима за управљање процесима, експерименталним системима прикупљања и обраде података, различитим контролним комплексима у објектима мобилног типа, итд.

Главна тачка у то време била је обједињавање машина са структурним и технолошким параметрима. Трећа генерација рачунара започиње издавање својих серија или породица, компатибилних типова модела. Даљи скокови у развоју математичке и софтверске подршке креирају батцх-тип програме за решавање типичних проблема, проблемски оријентисани програмски језик (за решивост проблема одређених категорија). Тако су први пут креирани софтверски системи - типови оперативних система (које је развио ИБМ), на којима ради трећа генерација компјутера.

Машине четврте генерације

Успешан развој електронских уређаја довео је до стварања великих интегрисаних кола (ЛСИс), где је један кристал имао неколико десетина хиљада елемената електричног типа. Ово је допринело да постоје нове генерације компјутера, чија је елементна база имала велику количину меморије и мале циклусе за извршавање команди: коришћење бајтова меморије у једном раду машине почело је да нагло пада. Али, пошто трошкови програмирања практично нису имали резове, главни задатак је био да се сачувају људски ресурси, а не машински.

Створени су нови типови оперативних система који су програмерима омогућили да исправљају своје програме одмах иза компјутерских екрана (у дијалошком режиму), а то је помогло да се олакша рад корисника и убрза развој новог софтвера. Овај тренутак потпуно је у супротности са концепцијама примарних фаза информационих технологија, које су користиле рачунаре прве генерације: "процесор обавља само ону количину обраде података коју људи не могу да раде на принципу, масиван рачун". Почео је да прати трендове другачијег типа: “Све што се може урадити машинама, они морају да раде; људи обављају само онај део посла који се не може аутоматизовати. "

Године 1971. произведен је велики интегрисани круг, где је потпуно лоциран процесор електронског рачунара једноставних архитектура. Постоје реалне могућности за пласман у један велики интегрисани круг (на једном чипу) готово свих електронских уређаја који нису сложени у архитектури рачунара, односно могућност масовних издања једноставних уређаја по приступачним ценама (не узимајући у обзир трошкове спољних уређаја). Тако је створена четврта генерација компјутера.

Појавило се много јефтиних (ручних тастатура) и контролних уређаја који су опремљени са једним или више великих интегрисаних кола са процесорима, величинама меморије и системом веза са актуаторима извршног типа у контролним објектима.

Програми који контролишу снабдевање горивом за моторна возила, кретање електронских играчака или унапред одређених начина прања веша су инсталирани у меморији рачунара или у производњи сличних типова контролера, или директно у предузећима која производе аутомобиле, играчке, машине за прање итд д.

Током 1970-их почела је производња универзалних рачунарских система, који се састојао од процесора, меморијских волумена, интерфејсових кола са И / О уређајем постављеним у једном великом интегрисаном кругу (компјутери са једним чипом) или у неким великим интегрисаним колима инсталираним на једном штампана плоча тип (јединице појединачних плоча). Као резултат тога, када је четврта генерација компјутера постала широко распрострањена, дошло је до понављања ситуације која је настала шездесетих година прошлог века, када су први мини-компјутери однијели део посла у великим универзалним електронским рачунарима.

Карактеристична својства рачунара четврте генерације

1. Мултипроцессор моде.
2. Обрада паралелно-серијског типа.
3. Врсте језика високог нивоа.
4. Појава првих компјутерских мрежа.

Спецификације ових уређаја

1. Просечно кашњење сигнала 0.7 нс / Ин.
2. Главни тип меморије је полупроводник. Време генерисања података из ове врсте меморије је 100–150 нс. Капацитети - 1012–1013 карактера.
3. Коришћење хардверске имплементације оперативних система.
4. Модуларне конструкције су почеле да се примењују на софтверске алате.

Лични рачунар је први пут у априлу 1976. године створио Стеве Јобс, запослен у Атарију, и Степхен Возниак, запосленик компаније Хевлетт-Пацкард. На основу интегрисаних 8-битних електронских контролера за игре, они су направили најједноставнији, програмиран у БАСИЦ језику, Аппле-ов компјутер за игре који је имао огроман успех. Почетком 1977. године регистрована је компанија Аппле Цомп, а од тада је почела производња првих свјетских особних рачунала Аппле. Историја генерације компјутера означава овај догађај као најважнији.

Тренутно се Аппле бави издавањем персоналних рачунара Мацинтосх, који за већину параметара прелазе типове рачунара ИБМ ПЦ.

ПЦ у Русији

У нашој земљи се углавном користе типови рачунара ИБМ ПЦ. Овај тренутак се објашњава сљедећим разлозима:

1. Све до раних деведесетих, Сједињене Државе нису дозволиле снабдевање Совјетског Савеза напредним информационим технологијама, које су укључивале моћне Мацинтосх рачунаре.
2. Мацинтосх уређаји су били много скупљи од ИБМ ПЦ рачунара (они тренутно имају исту цену).
3. ИБМ ПЦ је развио мноштво програма типа апликације и то олакшава њихову употребу у различитим пољима.

Пета врста компјутерске генерације

У касно Историја развоја компјутера (компјутерске генерације) означава нову фазу - машине пете генерације. Појава ових уређаја је повезана са прелазима на микропроцесоре. Са становишта структуралних конструкција карактеристична је максимална децентрализација контрола, говорећи о софтверу и математичком софтверу - транзиције за рад у софтверској сфери и љусци.

Перформансе рачунара пете генерације - 10 ⁸ –10 ⁹ операција у секунди. Овај тип агрегата је карактерисан вишепроцесорском структуром, која је створена на микропроцесорима поједностављених типова, који користе множину (поље одлучивања или окружење). Развијене електронске врсте рачунара које су фокусиране на типове језика високог нивоа.

У овом периоду постоје две супротне функције: персонализација и колективизација ресурса (колективни приступ мрежи).

Због тип оперативног система која обезбеђује једноставност комуникације са електронским рачунарима пете генерације, огромна база примењених програма из различитих сфера људске активности, као и ниске цене компјутера, постају незамењива предност за инжењере, истраживаче, економисте, лекаре, агрономе, наставнике, уреднике, секретаре, па чак и децу.

Развој данас

О шестој и новијој генерацији компјутера до сада се може само сањати. Ту спадају неурокомпјутери (типови рачунара који се заснивају на мрежама неуралног типа). Још не могу самостално постојати, али су активно моделирани на компјутерима модерног типа.