Under de senaste decennierna har mänskligheten gått in i datoråldern. Smarta och kraftfulla datorer, baserade på principerna för matematiska operationer, arbetar med information, hanterar enskilda maskiners och hela fabrikers aktiviteter, kontrollerar kvaliteten på produkter och olika produkter. I vår tid är datorteknik grunden för utvecklingen av den mänskliga civilisationen. På vägen till denna position måste en kort men mycket turbulent stig passeras. Och under lång tid kallades dessa maskiner inte datorer, utan datorer (datorer).
Datorklassificering
Enligt den allmänna klassificeringen är datorer fördelade över ett antal generationer. De avgörande egenskaperna vid klassificering av enheter till en viss generation är deras individuella strukturer och modifieringar, sådana krav på elektroniska datorer som hastighet, minnesstorlek, kontrollmetoder och databehandlingsmetoder.
Självklartdistributionen av datorer kommer i alla fall att vara villkorad - det finns ett stort antal maskiner som enligt vissa tecken anses vara modeller av en generation, och enligt andra tillhör en helt annan.
Som ett resultat kan dessa enheter klassificeras som icke-sammanfallande stadier av bildandet av modeller av en elektronisk datortyp.
Hur som helst går förbättringen av datorer igenom ett antal steg. Och generationen av datorer i varje steg har betydande skillnader från varandra när det gäller elementära och tekniska baser, visst stöd av en viss matematisk typ.
Den första generationens datorer
Generation 1 datormaskiner utvecklades under de tidiga efterkrigsåren. Inte särskilt kraftfulla elektroniska datorer skapades, baserade på elektroniska lampor (samma som i alla TV-modeller under dessa år). Till viss del var detta det skede då en sådan teknik bildades.
De första datorerna ansågs vara experimentella typer av enheter som skapades för att analysera befintliga och nya koncept (inom olika vetenskaper och i vissa komplexa branscher). Volymen och massan av datormaskiner, som var ganska stora, krävde ofta mycket stora rum. Nu verkar det som en saga om sedan länge borta och inte ens riktigt riktiga år.
Införandet av data i den första generationens maskiner skedde med metoden att ladda hålkort, och programhanteringen av sekvenserna av lösningsfunktioner utfördes, till exempel i ENIAC - genom metoden att gå in pluggar och former av en sättsfär.
Trotstill det faktum att en sådan programmeringsmetod tog mycket tid för att förbereda enheten, för anslutningar på typsättningsfälten för maskinblock, gav den alla möjligheter att demonstrera de matematiska "förmågorna" hos ENIAC, och med betydande fördelar hade skillnader från metoden med stansat band, som är lämplig för maskiner av relätyp.
Principen för att "tänka"
Anställda som arbetade på de första datorerna lämnade inte, de var ständigt nära maskinerna och övervakade effektiviteten hos de befintliga vakuumrören. Men så fort åtminstone en lampa gick sönder, steg ENIAC omedelbart, alla som hade bråttom sökte efter den trasiga lampan.
Det främsta skälet (om än ungefärligt) till det mycket frekventa utbytet av lampor var följande: lampornas uppvärmning och utstrålning lockade insekter, de flög in i apparatens inre volym och "hjälpte till" att skapa en kortslutning krets. Det vill säga den första generationen av dessa maskiner var mycket sårbara för yttre påverkan.
Om vi föreställer oss att dessa antaganden kan vara sanna, så har begreppet "buggar" ("buggar"), som betyder fel och misstag i mjukvara och hårdvara datorutrustning, en helt annan innebörd.
Tja, om bilens lampor fungerade, kunde underhållspersonal ställa in ENIAC:n för en annan uppgift genom att manuellt ordna om anslutningarna på cirka sex tusen ledningar. Alla dessa kontakter måste bytas igen när en annan typ av uppgift uppstod.
Serial maskiner
Den första elektroniska datorn, som började masstillverkas, var UNIVAC. Det blev den första typen av elektronisk digital dator för flera ändamål. UNIVAC, som går tillbaka till 1946-1951, krävde en additionsperiod på 120 µs, totala multiplikationer på 1800 µs och divisioner på 3600 µs.
Sådana maskiner krävde en stor yta, mycket elektricitet och hade ett betydande antal elektroniska lampor.
I synnerhet den sovjetiska elektroniska datorn "Strela" hade 6400 av dessa lampor och 60 tusen kopior av dioder av halvledartyp. Hastigheten för denna generation av datorer var inte högre än två eller tre tusen operationer per sekund, storleken på RAM var inte mer än två Kb. Endast M-2-enheten (1958) nådde RAM-minnet på cirka fyra KB, och maskinens hastighet nådde tjugo tusen åtgärder per sekund.
andra generationens datorer
1948 erhölls den första fungerande transistorn av flera västerländska vetenskapsmän och uppfinnare. Det var en punktkontaktmekanism där tre tunna metalltrådar var i kontakt med en remsa av polykristallint material. Följaktligen förbättrades datorfamiljen redan under dessa år.
De första modellerna av transistoriserade datorer som släpptes går tillbaka till sista hälften av 1950-talet, och fem år senare dök externa former av den digitala datorn upp med kraftigt förbättrade funktioner.
Arkitekturfunktioner
En avDen viktiga principen för transistorn är att den i en enda kopia kommer att kunna göra en del arbete för 40 vanliga lampor, och även då kommer den att upprätthålla en högre driftshastighet. Maskinen avger minim alt med värme och kommer nästan inte att använda elektriska källor och energi. I detta avseende har kraven på personliga elektroniska datorer ökat.
Parallellt med det gradvisa utbytet av konventionella lampor av elektrisk typ med effektiva transistorer har det skett en ökning av förbättringen av tekniken för att lagra tillgänglig data. Minnesexpansion pågår och magnetiskt modifierat band, som först användes i den första generationen UNIVAC-datorer, har börjat förbättras.
Det bör noteras att i mitten av sextiotalet av förra seklet användes metoden att lagra data på diskar. Betydande framsteg i användningen av datorer gjorde det möjligt att få en hastighet på en miljon operationer per sekund! I synnerhet kan "Stretch" (Storbritannien), "Atlas" (USA) räknas till vanliga transistordatorer av andra generationens elektroniska datorer. Vid den tiden producerade Sovjetunionen även datormodeller av hög kvalitet (i synnerhet BESM-6).
Uppsläppet av datorer baserade på transistorer orsakade en minskning av deras volym, vikt, elkostnader och kostnader för maskiner, samt förbättrad tillförlitlighet och effektivitet. Detta gjorde det möjligt att öka antalet användare och listan över uppgifter som skulle lösas. Med hänsyn till funktionerna som utmärkte den andra generationens datorer,utvecklarna av sådana maskiner började konstruera algoritmiska former av språk för tekniska (särskilt ALGOL, FORTRAN) och ekonomiska (särskilt COBOL) typer av beräkningar.
Hygieniska krav på elektroniska datorer ökar också. På femtiotalet kom ett nytt genombrott, men det var fortfarande långt ifrån den moderna nivån.
Vikten av OS
Men även på den tiden var datorteknikens ledande uppgift att minska resurser – arbetstid och minne. För att lösa detta problem började de sedan designa prototyper av nuvarande operativsystem.
Typerna av de första operativsystemen (OS) gjorde det möjligt att förbättra automatiseringen av datoranvändares arbete, som syftade till att utföra vissa uppgifter: mata in programdata i maskinen, ringa de nödvändiga översättarna, ringa de moderna biblioteksunderrutiner som behövs för programmet, etc.
Därför var det, förutom programmet och diverse information, i den andra generationens datorer nödvändigt att även lämna en speciell instruktion, där bearbetningsstegen och en lista med data om programmet och dess utvecklare indikerades. Därefter började ett visst antal uppgifter för operatörer (uppsättningar med uppgifter) att introduceras i maskiner parallellt, i dessa former av operativsystem var det nödvändigt att dela upp typerna av datorresurser mellan vissa former av uppgifter - en multiprogrammeringsmetod för arbetar för att studera data dök upp.
tredje generationen
På grund av utvecklingTekniken för att skapa integrerade kretsar (IC) för datorer lyckades få en acceleration av hastigheten och graden av tillförlitlighet hos befintliga halvledarkretsar, såväl som ytterligare en minskning av deras dimensioner, mängden ström som används och priset.
Integrerade former av mikrokretsar började nu tillverkas av en fast uppsättning delar av elektronisk typ, som levererades i rektangulära långsträckta kiselskivor och hade en längd på ena sidan inte mer än 1 cm. Denna typ av skiva (kristaller) placeras i en plastlåda med små volymer, dimensioner i den kan endast beräknas med hjälp av valet av den så kallade. "ben".
På grund av dessa skäl började utvecklingstakten för datorer att öka snabbt. Detta gjorde det möjligt att inte bara förbättra kvaliteten på arbetet och minska kostnaderna för sådana maskiner, utan också att bilda enheter av en liten, enkel, billig och pålitlig masstyp - en minidator. Dessa maskiner designades ursprungligen för att lösa mycket tekniska problem i olika övningar och tekniker.
Det ledande ögonblicket under dessa år ansågs vara möjligheten att förena maskiner. Den tredje generationens datorer skapas med hänsyn till kompatibla individuella modeller av olika typer. Alla andra accelerationer i utvecklingen av matematisk och olika mjukvara bidrar till bildandet av batchprogram för lösbarheten av standardproblem i ett problemorienterat programmeringsspråk. Då dyker det upp för första gången mjukvarupaket - former av operativsystem som tredje generationens datorer utvecklas på.
fjärde generationen
Aktiv förbättring av elektroniska enheter på datorerbidrog till uppkomsten av stora integrerade kretsar (LSI), där varje kristall innehöll flera tusen delar av elektrisk typ. Tack vare detta började nästa generationer av datorer produceras, vars elementära bas fick en större mängd minne och minskade cykler för implementering av kommandon: användningen av minnesbytes i en maskinoperation började minska avsevärt. Men eftersom programmeringskostnaderna knappast har minskat, har uppgifterna att minska resurser av en rent mänsklig typ, och inte av en maskintyp, som tidigare, kommit i förgrunden.
Operativsystem av nästa typ producerades, vilket gjorde det möjligt för operatörer att förbättra sina program direkt bakom datorskärmarna, vilket förenklade användarnas arbete, vilket gjorde att de första utvecklingarna av en ny mjukvarubas snart dök upp. Denna metod motsäger absolut teorin om de inledande stadierna av informationsutveckling, som använde datorer av den första generationen. Nu började datorer användas inte bara för att registrera stora mängder information, utan också för automatisering och mekanisering av olika verksamhetsområden.
Ändringar i början av sjuttiotalet
1971 släpptes en stor integrerad krets av datorer, där hela processorn för en dator med konventionella arkitekturer fanns. Det har nu blivit möjligt att i en stor integrerad krets anordna nästan alla elektroniska kretsar som inte var komplexa i en typisk datorarkitektur. Således, möjligheterna till massproduktion av konventionella enheter för småpriser. Detta var den nya, fjärde generationens datorer.
Sedan dess har det producerats en hel del billiga (används i kompakta tangentbordsdatorer) och styrkretsar som passar på ett eller flera stora integrerade kretskort med processorer, tillräckligt med RAM och en struktur av anslutningar med executive-typ sensorer i styrmekanismer.
Program som fungerade med reglering av bensin i bilmotorer, med överföring av viss elektronisk information eller med fasta tvättlägen, introducerades i datorns minne eller med olika typer av styrenheter, eller direkt på företag.
Sjuttiotalet såg början på produktionen av universella datorsystem som kombinerade en processor, en stor mängd minne, kretsar av olika gränssnitt med en input-output-mekanism placerad i en gemensam stor integrerad krets (den s.k. enkelchipsdatorer) eller, i andra versioner, stora integrerade kretsar placerade på ett gemensamt kretskort. Som ett resultat av detta, när den fjärde generationens datorer fick stor spridning, började en upprepning av situationen som hade utvecklats på sextiotalet, då blygsamma minidatorer utförde en del av arbetet i stora stordatorer.
Fjärde generationens datoregenskaper
Fjärde generationens elektroniska datorer var komplexa och hade förgrenade funktioner:
- norm alt multiprocessorläge;
- program av parallellsekventiell typ;
- typer av datorspråk på hög nivå;
- uppkomstförsta datornätverk.
Utvecklingen av dessa enheters tekniska kapacitet präglades av följande bestämmelser:
- Typisk signalfördröjning med 0,7 ns/v.
- Den ledande typen av minne är en typisk halvledare. Tiden för att generera information från denna typ av minne är 100–150 ns. Minne - 1012-1013 tecken.
Använder hårdvaruimplementering av operativsystem
Modulära system har börjat användas för verktyg av mjukvarutyp.
Den första personliga elektroniska datorn skapades våren 1976. Baserat på de integrerade 8-bitars kontrollerna i en konventionell elektronisk spelkrets, producerade forskare en konventionell BASIC-programmerad Apple-spelmaskin, som fick stor popularitet. I början av 1977 dök Apple Comp., och produktionen av de första Apple-persondatorerna på jorden började. Historiken för denna datornivå framhäver denna händelse som den viktigaste.
Idag tillverkar Apple Macintosh-persondatorer, som i många avseenden överträffar IBMs PC-modeller. Apples nya modeller kännetecknas inte bara av exceptionell kvalitet, utan också av omfattande (genom modern standard) kapacitet. Ett speciellt operativsystem har också utvecklats för datorer från Apple, som tar hänsyn till alla deras exceptionella egenskaper.
Femte generationens datorer
På åttiotalet går utvecklingsprocessen av datorer (datorgenerationer) in i ett nytt stadium - femte generationens maskiner. Utseendet på dessa enheteri samband med utvecklingen av mikroprocessorer. Ur systemkonstruktioners synvinkel är absolut decentralisering av arbetet karakteristisk, och med tanke på mjukvara och matematiska baser är rörelse till arbetsnivån i programstrukturen karakteristisk. Organisationen av arbetet med elektroniska datorer växer.
Effektiviteten för den femte generationens datorer är 188 till 19 operationer per sekund. Denna typ av maskin kännetecknas av ett multiprocessorsystem, som är baserat på mikroprocessorer av försvagade typer, som används omedelbart i plural. Nu finns det elektroniska datortyper av maskiner som är inriktade på typer av datorspråk på hög nivå.
