Generazioni di computer: base di elementi. La storia di generazioni di computer

I tipi di macchine di calcolo elettronico nel nostro paese sono divisi in diverse generazioni. Le caratteristiche che definiscono quando si classificano i dispositivi per una determinata generazione sono i loro elementi e le varietà di caratteristiche così importanti come velocità, capacità di memoria, metodi di controllo e elaborazione delle informazioni. La divisione dei computer è condizionata: esiste un numero considerevole di modelli che, secondo alcuni segni, appartengono a uno, secondo altri, a un altro tipo di generazione. Di conseguenza, questi tipi di computer possono riguardare diversi stadi di sviluppo della tecnologia di calcolo elettronico.

La prima generazione di computer

Lo sviluppo dei computer è suddiviso in diversi periodi. La generazione di dispositivi di ciascun periodo è diversa l'una dall'altra per basi di elementi e la fornitura di tipo matematico.

La prima generazione di computer (1945-1954) erano computer elettronici che utilizzavano lampade di tipo elettronico (questi erano sui primi modelli di televisori). Questa volta può essere definita l'era della formazione di tale tecnologia.

La maggior parte delle macchine del primo tipo di generazione erano chiamate tipi sperimentali di dispositivi, che sono stati creati per testare l'una o l'altra teoria delle teorie. Le dimensioni e il peso delle unità del computer, che spesso avevano bisogno di edifici separati, molto tempo fa si trasformarono in una leggenda. L'introduzione dei numeri nelle prime macchine è stata effettuata con l'aiuto di schede perforate e sono stati eseguiti controlli software delle sequenze della soddisfacibilità delle funzioni, ad esempio in ENIAC, come nei computer di tipo analitico numerabile, utilizzando spine e tipi di tastierino numerico. Nonostante il fatto che questo metodo di programmazione richiedesse molto tempo per preparare la macchina - per le connessioni sui campi di chiamata (scheda di commutazione) dei blocchi, forniva tutte le possibilità per l'implementazione delle "abilità" di conteggio di ENIAC, e con grande vantaggio differiva dal metodo software nastro perforato, tipico dei dispositivi di tipo relay.

Come funzionavano queste unità?

I dipendenti assegnati a questa macchina erano costantemente vicini a lei e monitoravano le prestazioni dei tubi elettronici. Ma, non appena fu bruciata almeno una lampada, l'ENIAC si alzò immediatamente e si mise nei guai: tutti in fretta eseguirono la ricerca di una lampada bruciata. Il motivo principale (forse non preciso) per la sostituzione della lampada molto frequente era il seguente: il calore e la luminescenza delle lampade attiravano le falene, volavano all'interno dell'auto e contribuivano al verificarsi di un cortocircuito. Pertanto, la prima generazione di computer era estremamente vulnerabile alle condizioni esterne.

Se quanto sopra è vero, il termine "bug" ("bug"), che significa errori nel software e nell'hardware delle apparecchiature informatiche, sta già acquisendo un nuovo significato. Quando tutte le lampade erano funzionanti, lo staff tecnico poteva eseguire l'impostazione ENIAC per qualsiasi compito, modificando manualmente le connessioni di 6.000 fili. Tutti i fili dovevano essere commutati di nuovo se era richiesto un diverso tipo di compito.

Le prime auto seriali

Il primo computer prodotto in serie della prima generazione era il computer UNIVAC (Universal Automatic Computer). Gli sviluppatori di questo computer erano: John Mauchly (John Mauchly) e J. Presper Eckert (J. Prosper Eckert). Era il primo tipo di computer digitale elettronico per uso generale. L'UNIVAC, i cui lavori di sviluppo iniziarono nel 1946 e terminarono nel 1951, ebbe tempi di aggiunta di 120 μs, moltiplicazioni - 1800 μs e divisioni - 3600 μs.

Queste macchine occupavano molto spazio, usavano molta elettricità e consistevano in un numero enorme di lampade di tipo elettronico. Ad esempio, la macchina "Strela" aveva 6400 tali lampade e 60 mila pezzi. diodi a semiconduttore digitare. La velocità di questa generazione di computer non superava le 2-3 migliaia di operazioni al secondo, la quantità di RAM non superava i 2 KB. Solo la macchina M-2 (1958) aveva 4 KB di RAM e la sua velocità era di 20 mila operazioni al secondo.

Computer di seconda generazione - differenze significative

Nel 1948, i fisici teorici John Bardin e William Shockley, insieme a Bell Telephone Laboratori, primo sperimentatore Walter Brattein, crearono il primo transistor attivo. Era un dispositivo di tipo puntuale, in cui tre antenne metalliche erano in contatto con una barra di materiale policristallino. Così, la generazione di computer ha cominciato a migliorare già in quel lontano periodo.

I primi tipi di computer che funzionavano sulla base dei transistor, notarono la loro comparsa alla fine degli anni '50 e, a metà degli anni '60, furono creati tipi di dispositivi esterni con funzioni più compatte.

Caratteristiche di architettura

Una delle straordinarie capacità del transistor è che da sola può funzionare per 40 lampade di tipo elettronico, e anche in questo caso, avere una maggiore velocità di funzionamento, allocare una quantità minima di calore e praticamente non utilizzare risorse elettriche ed energia. Insieme al processo di sostituzione delle lampade elettriche con i transistor, sono stati migliorati i metodi per la memorizzazione delle informazioni. C'è stato un aumento della memoria, e il nastro magnetico, che è stato utilizzato per la prima volta nel computer della prima generazione UNIVAC, ha iniziato a essere utilizzato sia per l'introduzione che per la rimozione delle informazioni.

A metà degli anni '60, le informazioni erano archiviate su dischi. Enormi tipi di risultati in architettura del computer permesso di ottenere azioni veloci in un milione di operazioni al secondo! Ad esempio, Stretch (Inghilterra), Atlas (USA) può essere attribuito ai computer a transistor della 2a generazione di computer. A quel tempo, l'Unione Sovietica ha anche prodotto non inferiore ai dispositivi di cui sopra (ad esempio, "BESM-6").

La creazione di computer costruiti utilizzando transistor ha portato a una riduzione delle loro dimensioni, masse, costi energetici e prezzi per loro, nonché maggiore affidabilità e prestazioni. Ciò ha contribuito all'espansione della gamma di utenti e alla nomenclatura dei compiti. Considerando le caratteristiche migliorate della seconda generazione di computer, gli sviluppatori hanno iniziato a creare tipi di linguaggi algoritmici per i calcoli di tipo ingegneristico (ad esempio, ALGOL, FORTRAN) e economico (ad esempio, COBOL).

Valore OS

Ma anche in queste fasi, il compito principale delle tecnologie di programmazione era quello di risparmiare risorse: tempo e memoria del computer. Per risolvere questo problema, abbiamo iniziato a creare prototipi di moderni sistemi operativi (complessi software di tipo servizio che forniscono una buona distribuzione delle risorse del computer durante l'esecuzione delle attività dell'utente).

I tipi di primi sistemi operativi (OS) hanno contribuito all'automazione del lavoro operatori informatici, che è correlato all'esecuzione delle attività dell'utente: inserire i testi del programma nel dispositivo, chiamare i traduttori richiesti, richiamare le subroutine della libreria richieste per il programma, chiamare il linker per inserire i dati delle routine e il programma del tipo principale nella memoria del computer, inserendo i dati del tipo iniziale, ecc.

Ora, oltre al programma e ai dati, anche un computer di seconda generazione aveva bisogno di inserire istruzioni, dove c'era un'enumerazione delle fasi di elaborazione e un elenco di informazioni sul programma e sui suoi autori. Successivamente, è iniziato l'inserimento simultaneo di una serie di attività per gli utenti (pacchetti con attività): in questi tipi di sistemi operativi è stato necessario distribuire tipi di risorse di computer tra questi tipi di attività: una modalità multiprogram per l'elaborazione dei dati (ad esempio, mentre tipo, i calcoli sono fatti per un altro, e i dati per il terzo tipo di problema possono essere inseriti in memoria). Pertanto, la seconda generazione del computer è entrata nella storia dell'apparenza del sistema operativo ordinato.

Macchine di terza generazione

Creando tecnologie per la produzione di circuiti integrati (IC), è stato possibile ottenere aumenti nei livelli di azione rapida e affidabilità dei circuiti a semiconduttore, nonché nel ridurre le loro dimensioni, i livelli di energia consumata e il costo. I tipi integrati di microcircuiti sono costituiti da dozzine di elementi elettronici, che sono assemblati in lastre di silicio rettangolari e hanno una lunghezza laterale non superiore a 1 cm. Un simile tipo di lastra (cristalli) viene inserita in una piccola custodia di plastica, le cui dimensioni possono essere determinate solo utilizzando il numero di gambe "(Conclusioni dall'input e dall'output di circuiti elettronici creati su cristalli).

A causa di queste circostanze, la storia dello sviluppo dei computer (generazione di computer) ha fatto un grande passo avanti. Ciò ha reso possibile non solo migliorare la qualità del lavoro e ridurre il costo dei dispositivi universali, ma anche creare macchine di mini-computer di piccole dimensioni, semplici, economici e affidabili. Inizialmente tali unità erano destinate a sostituire i controllori con assegnazioni implementate in hardware in circuiti di controllo di qualsiasi oggetto, in sistemi di controllo del processo di tipo processo automatizzati, sistemi di acquisizione ed elaborazione dati di tipo sperimentale, vari complessi di controllo in strutture mobili, ecc.

Il punto principale in quel momento era considerato l'unificazione di macchine con parametri strutturali e tecnologici. La terza generazione di computer inizia il rilascio delle loro serie o famiglie, tipi di modelli compatibili. Ulteriori sviluppi nello sviluppo di supporto matematico e software per la creazione di programmi di tipo batch per la risolubilità di problemi tipici, un linguaggio di programmazione orientato ai problemi (per la risolubilità dei problemi di alcune categorie). Quindi per la prima volta vengono creati i sistemi software: tipi di sistemi operativi (sviluppati da IBM), sui quali funziona la terza generazione di computer.

Macchine di quarta generazione

Il successo dello sviluppo di dispositivi elettronici portò alla creazione di circuiti integrati di grandi dimensioni (LSI), in cui un cristallo aveva un paio di decine di migliaia di elementi di tipo elettrico. Ciò ha contribuito al fatto che esistevano nuove generazioni di computer, la cui base di elementi aveva una grande quantità di memoria e piccoli cicli per l'esecuzione dei comandi: l'uso dei byte di memoria in un'operazione di una macchina cominciò a diminuire drasticamente. Tuttavia, poiché i costi di programmazione non avevano praticamente alcun taglio, il compito principale era quello di risparmiare risorse umane, non macchine simili.

Sono stati creati nuovi tipi di sistemi operativi, che hanno permesso ai programmatori di eseguire il debug dei loro programmi direttamente dietro ai display del computer (in modalità di dialogo), e questo ha aiutato a facilitare il lavoro degli utenti e ad accelerare lo sviluppo di nuovi software. Questo momento ha completamente contraddetto i concetti delle fasi principali delle tecnologie dell'informazione, che utilizzavano i computer della prima generazione: "il processore esegue solo la quantità di lavoro di elaborazione dati che le persone non possono eseguire in linea di principio, un conto enorme". Ha iniziato a seguire le tendenze di un tipo diverso: "Tutto ciò che può essere fatto dalle macchine, devono eseguire; le persone eseguono solo quella parte del lavoro che non può essere automatizzata ".

Nel 1971 fu realizzato un grande circuito integrato, in cui il processore di un computer elettronico di architetture semplici era completamente situato. Ci sono vere opportunità di collocamento in un grande circuito integrato (su un singolo chip) di quasi tutti i dispositivi elettronici che non sono complessi nell'architettura del computer, cioè la possibilità di rilasci di massa di dispositivi semplici a prezzi accessibili (senza tenere conto del costo dei dispositivi esterni). Quindi è stata creata la quarta generazione di computer.

Apparvero molte economiche (tastiere portatili) e dispositivi di controllo equipaggiati con uno o più grandi circuiti integrati contenenti processori, dimensioni di memoria e un sistema di connessioni con attuatori del tipo esecutivo in oggetti di controllo.

I programmi che controllavano la fornitura di carburanti ai motori delle automobili, i movimenti dei giocattoli elettronici o le modalità predeterminate di lavaggio della biancheria venivano installati nella memoria del computer o nella produzione di analoghi tipi di controller o direttamente nelle imprese che producono automobili, giocattoli, lavatrici, ecc. d.

Durante gli anni '70 iniziò la produzione di sistemi di calcolo universali, comprendente un processore, volumi di memoria, circuiti di interfaccia con un dispositivo I / O inserito in un unico grande circuito integrato (computer a chip singolo) o in alcuni grandi circuiti integrati installati su uno stesso circuito stampato tipo (unità a scheda singola). Di conseguenza, quando la quarta generazione di computer si diffuse, ci fu una ripetizione della situazione sorto negli anni '60, quando i primi mini-computer portarono via parte del lavoro nei grandi computer elettronici universali.

Proprietà caratteristiche dei computer di quarta generazione

1. Modalità multiprocessore.
2. Elaborazione del tipo seriale parallelo.
3. Tipi di linguaggio di alto livello.
4. L'emergere delle prime reti di computer.

Specifiche di questi dispositivi

1. Ritardo medio del segnale 0,7 ns / In.
2. Il tipo principale di memoria è il semiconduttore. Il tempo di generazione dei dati da questo tipo di memoria è 100-150 ns. Capacità: 1012-1013 caratteri.
3. L'uso dell'implementazione hardware dei sistemi operativi.
4. Le costruzioni modulari hanno iniziato a essere applicate agli strumenti di tipo software.

Il personal computer è stato creato nell'aprile 1976 da Steve Jobs, un dipendente di Atari, e Stephen Wozniak, un dipendente di Hewlett-Packard. Basati sui controller di gioco elettronici integrati a 8 bit, hanno creato il più semplice, programmato nel linguaggio BASIC, un computer da gioco di tipo Apple che ha avuto un enorme successo. All'inizio del 1977, la società Apple Comp. Fu registrata e da quel momento iniziò la produzione dei primi personal computer al mondo Apple. La storia della generazione di computer segna questo evento come il più importante.

Attualmente, Apple è impegnata nel rilascio di personal computer Macintosh, che per la maggior parte dei parametri supera i tipi di computer IBM PC.

PC in Russia

Nel nostro paese, principalmente utilizzati tipi di computer PC IBM. Questo momento è spiegato dai seguenti motivi:

1. Fino agli inizi degli anni '90, gli Stati Uniti non consentivano l'introduzione di tecnologie informatiche avanzate nell'Unione Sovietica, che comprendeva potenti computer Macintosh.
2. I dispositivi Macintosh erano molto più costosi rispetto al PC IBM (attualmente hanno lo stesso costo).
3. Il PC IBM ha sviluppato una pluralità di programmi di tipi di applicazioni e questo facilita il loro uso in una vasta gamma di campi.

Il quinto tipo di generazione di computer

In ritardo Negli anni '80 la storia dello sviluppo di un computer (generazione di computer) segna un nuovo stadio - compaiono macchine di quinta generazione. L'emergere di questi dispositivi è associato alle transizioni ai microprocessori. Dal punto di vista delle costruzioni strutturali, la massima decentralizzazione dei controlli è caratteristica, parlando di software e software matematico - transizioni per lavorare nella sfera del software e della shell.

Le prestazioni della quinta generazione di computer: 10 ⁸ -10 ⁹ operazioni al secondo. Questo tipo di aggregato è caratterizzato da una struttura multiprocessore, che viene creata su microprocessori di tipi semplificati, che utilizzano il plurale (campo decisionale o mezzo). Sviluppati tipi di computer elettronici che si concentrano su tipi di linguaggi di alto livello.

Durante questo periodo, ci sono due funzioni opposte: personalizzazione e collettivizzazione delle risorse (accesso collettivo alla rete).

A causa di tipo di sistema operativo che fornisce semplicità di comunicazione con i calcolatori elettronici di quinta generazione, un'enorme base di programmi di tipo applicativo provenienti da varie sfere dell'attività umana, nonché bassi prezzi informatici diventano una risorsa indispensabile per ingegneri, ricercatori, economisti, medici, agronomi, insegnanti, editori, segretari e persino bambini.

Sviluppo oggi

Circa la sesta e le nuove generazioni dello sviluppo dei computer non può che sognare finora. Questi includono i neurocomputer (tipi di computer basati su reti di tipo neurale). Non possono ancora esistere indipendentemente, ma sono attivamente modellati su computer di tipo moderno.