I de seneste årtier er menneskeheden trådt ind i computeralderen. Smarte og kraftfulde computere, baseret på principperne for matematiske operationer, arbejder med information, styrer aktiviteterne på individuelle maskiner og hele fabrikker, kontrollerer kvaliteten af produkter og forskellige produkter. I vores tid er computerteknologi grundlaget for udviklingen af den menneskelige civilisation. På vej til denne position skulle en kort, men meget turbulent sti passeres. Og i lang tid blev disse maskiner ikke kaldt computere, men computere (computere).
Computerklassifikation
Ifølge den generelle klassifikation er computere fordelt over et antal generationer. De afgørende egenskaber ved klassificering af enheder til en bestemt generation er deres individuelle strukturer og modifikationer, såsom krav til elektroniske computere som hastighed, hukommelsesstørrelse, kontrolmetoder og databehandlingsmetoder.
Selvfølgeligdistributionen af computere vil under alle omstændigheder være betinget - der er et stort antal maskiner, der ifølge nogle tegn betragtes som modeller af én generation, og ifølge andre tilhører en helt anden.
Som et resultat kan disse enheder klassificeres som ikke-sammenfaldende stadier i dannelsen af modeller af en elektronisk computertype.
Under alle omstændigheder gennemgår forbedringen af computere en række trin. Og generationen af computere på hvert trin har betydelige forskelle fra hinanden med hensyn til elementære og tekniske baser, en vis støtte af en bestemt matematisk type.
Den første generation af computere
Generation 1 computermaskiner udviklet i de tidlige efterkrigsår. Ikke særlig kraftfulde elektroniske computere blev skabt, baseret på elektroniske lamper (det samme som i alle tv-modeller i disse år). Til en vis grad var dette stadiet for dannelsen af en sådan teknik.
De første computere blev betragtet som eksperimentelle typer af enheder, der blev dannet for at analysere eksisterende og nye koncepter (i forskellige videnskaber og i nogle komplekse industrier). Volumen og masse af computermaskiner, som var ret store, krævede ofte meget store rum. Nu virker det som et eventyr om for længst svundne og ikke engang helt rigtige år.
Introduktionen af data i den første generations maskiner gik efter metoden til at indlæse hulkort, og programstyringen af sekvenserne af løsningsfunktioner blev udført, for eksempel i ENIAC - ved indtastningsmetoden stik og former for en sættekugle.
På trods aftil det faktum, at en sådan programmeringsmetode tog meget tid for at forberede enheden til forbindelser på maskinblokkenes indsætningsfelter, gav den alle muligheder for at demonstrere ENIAC's matematiske "evner", og med betydelige fordele havde forskelle fra metoden med programstanset tape, som er velegnet til maskiner af relætype.
Princippet om at "tænke"
Medarbejdere, der arbejdede på de første computere, gik ikke, de var konstant i nærheden af maskinerne og overvågede effektiviteten af de eksisterende vakuumrør. Men så snart mindst én lampe svigtede, rejste ENIAC sig øjeblikkeligt, alle i en fart søgte efter den ødelagte lampe.
Den førende årsag (omend omtrentlig) til den meget hyppige udskiftning af lamper var følgende: lampernes opvarmning og udstråling tiltrak insekter, de fløj ind i apparatets indre volumen og "hjalp til" at skabe en kort elektrisk kredsløb. Det vil sige, at den første generation af disse maskiner var meget sårbar over for ydre påvirkninger.
Hvis vi forestiller os, at disse antagelser kunne være sande, så har begrebet "bugs" ("bugs"), som betyder fejl og bommerter i software- og hardwarecomputerudstyr, en helt anden betydning.
Nå, hvis bilens lamper var i funktionsdygtig stand, kunne vedligeholdelsespersonale indstille ENIAC'en til en anden opgave ved manuelt at omarrangere forbindelserne på omkring seks tusinde ledninger. Alle disse kontakter skulle skiftes igen, da en anden type opgave opstod.
Serielle maskiner
Den første elektroniske computer, som begyndte at blive masseproduceret, var UNIVAC. Det blev den første slags multi-formål elektronisk digital computer. UNIVAC, som går tilbage til 1946-1951, krævede en additionsperiode på 120 µs, samlede multiplikationer på 1800 µs og divisioner på 3600 µs.
Sådanne maskiner krævede et stort område, meget elektricitet og havde et betydeligt antal elektroniske lamper.
Især den sovjetiske elektroniske computer "Strela" havde 6400 af disse lamper og 60 tusinde kopier af halvleder-type dioder. Hastigheden på denne generation af computere var ikke højere end to eller tre tusinde operationer i sekundet, størrelsen af RAM var ikke mere end to Kb. Kun M-2-enheden (1958) nåede RAM på omkring fire KB, og maskinens hastighed nåede tyve tusinde handlinger i sekundet.
andengenerationscomputere
I 1948 blev den første fungerende transistor anskaffet af flere vestlige videnskabsmænd og opfindere. Det var en punktkontaktmekanisme, hvor tre tynde met altråde var i kontakt med en strimmel af polykrystallinsk materiale. Følgelig forbedredes familien af computere allerede i disse år.
De første modeller af transistoriserede computere, der blev udgivet, dateres tilbage til sidste halvdel af 1950'erne, og fem år senere dukkede eksterne former for den digitale computer op med stærkt forbedrede funktioner.
Arkitekturfunktioner
En afTransistorens vigtige princip er, at den i en enkelt kopi vil være i stand til at udføre noget arbejde for 40 almindelige lamper, og selv da vil den opretholde en højere driftshastighed. Maskinen afgiver en minimal mængde varme, og vil næsten ikke bruge elektriske kilder og energi. I denne henseende er kravene til personlige elektroniske computere vokset.
Samtidig med den gradvise udskiftning af konventionelle lamper af elektrisk type med effektive transistorer, er der sket en stigning i forbedringen af teknikken til lagring af tilgængelige data. Hukommelsesudvidelse er i gang, og magnetisk modificeret bånd, som først blev brugt i den første generation af UNIVAC-computere, er begyndt at blive bedre.
Det skal bemærkes, at i midten af tresserne af forrige århundrede blev metoden til at lagre data på diske brugt. Betydelige fremskridt i brugen af computere gjorde det muligt at opnå en hastighed på en million operationer i sekundet! Især "Stretch" (Storbritannien), "Atlas" (USA) kan regnes blandt almindelige transistorcomputere af anden generation af elektroniske computere. På det tidspunkt producerede USSR også computermodeller af høj kvalitet (især BESM-6).
Udgivelsen af computere baseret på transistorer medførte en reduktion i deres volumen, vægt, elomkostninger og omkostningerne ved maskiner, samt forbedret pålidelighed og effektivitet. Dette gjorde det muligt at øge antallet af brugere og listen over opgaver, der skulle løses. Under hensyntagen til de funktioner, der adskilte anden generation af computere,udviklerne af sådanne maskiner begyndte at konstruere algoritmiske former for sprog til tekniske (især ALGOL, FORTRAN) og økonomiske (især COBOL) typer af beregninger.
Hygiejniske krav til elektroniske computere er også stigende. I halvtredserne var der endnu et gennembrud, men alligevel var det stadig langt fra det moderne niveau.
Vigtigheden af OS
Men selv på det tidspunkt var computerteknologiens førende opgave at reducere ressourcer - arbejdstid og hukommelse. For at løse dette problem begyndte de derefter at designe prototyper af nuværende operativsystemer.
Typerne af de første operativsystemer (OS) gjorde det muligt at forbedre automatiseringen af computerbrugeres arbejde, som var rettet mod at udføre visse opgaver: indtastning af programdata i maskinen, opkald til de nødvendige oversættere, opkald de moderne biblioteksunderrutiner, der er nødvendige for programmet osv.
Derfor var det, ud over programmet og diverse informationer, i anden generations computere nødvendigt også at efterlade en særlig instruktion, hvor behandlingstrinnene og en liste over data om programmet og dets udviklere blev angivet. Derefter begyndte et vist antal opgaver for operatører (sæt med opgaver) at blive introduceret i maskiner parallelt, i disse former for operativsystemer var det nødvendigt at opdele typerne af computerressourcer mellem visse former for opgaver - en multiprogrammeringsmetode til arbejder for at studere data dukkede op.
tredje generation
På grund af udviklingTeknologien til at skabe integrerede kredsløb (IC'er) af computere formåede at opnå en acceleration af hastigheden og graden af pålidelighed af eksisterende halvlederkredsløb, såvel som endnu en reduktion i deres dimensioner, mængden af brugt strøm og prisen.
Integrerede former for mikrokredsløb begyndte nu at blive fremstillet af et fast sæt af elektroniske dele, som blev leveret i rektangulære aflange siliciumwafers og havde en længde på den ene side ikke mere end 1 cm. Denne type wafer (krystaller) er placeret i en plastikkasse med små volumener, dimensioner i den kan kun beregnes ved at vælge den såkaldte. "ben".
På grund af disse årsager begyndte udviklingstempoet for computere hurtigt at stige. Dette gjorde det muligt ikke kun at forbedre kvaliteten af arbejdet og reducere omkostningerne ved sådanne maskiner, men også at danne enheder af en lille, enkel, billig og pålidelig massetype - en minicomputer. Disse maskiner blev oprindeligt designet til at løse meget tekniske problemer i forskellige øvelser og teknikker.
Det førende øjeblik i disse år blev betragtet som muligheden for at forene maskiner. Den tredje generation af computere er skabt under hensyntagen til kompatible individuelle modeller af forskellige typer. Alle andre accelerationer i udviklingen af matematisk og forskellig software bidrager til dannelsen af batch-programmer til løsbarheden af standardproblemer i et problemorienteret programmeringssprog. Så dukker der for første gang softwarepakker op - former for styresystemer, som tredje generation af computere udvikler sig på.
Fjerde generation
Aktiv forbedring af elektroniske enheder på computerebidrog til fremkomsten af store integrerede kredsløb (LSI), hvor hver krystal indeholdt flere tusinde elektriske dele. Takket være dette begyndte de næste generationer af computere at blive produceret, hvis elementære grundlag modtog en større mængde hukommelse og reducerede cyklusser til implementering af kommandoer: brugen af hukommelsesbytes i en maskinoperation begyndte at falde betydeligt. Men da programmeringsomkostningerne næppe er faldet, er opgaverne med at reducere ressourcer af en rent menneskelig type, og ikke af en maskintype, som før, kommet i forgrunden.
Operativsystemer af de næste typer blev produceret, som gjorde det muligt for operatører at forbedre deres programmer direkte bag computerskærmene, hvilket forenklede brugernes arbejde, hvilket resulterede i, at de første udviklinger af en ny softwarebase dukkede op snart. Denne metode var absolut i modstrid med teorien om de indledende stadier af informationsudvikling, som brugte computere af den første generation. Nu begyndte computere ikke kun at blive brugt til at registrere store mængder information, men også til automatisering og mekanisering af forskellige aktivitetsområder.
Ændringer i begyndelsen af halvfjerdserne
I 1971 blev et stort integreret kredsløb af computere frigivet, hvor hele processoren på en computer med konventionelle arkitekturer var placeret. Det er nu blevet muligt i ét stort integreret kredsløb at arrangere næsten alle elektroniske kredsløb, der ikke var komplekse i en typisk computerarkitektur. Således er mulighederne for masseproduktion af konventionelle enheder til småpriser. Dette var den nye, fjerde generation af computere.
Siden dengang er der produceret en masse billige (brugt i kompakte tastaturcomputere) og kontrolkredsløb, der passer på et eller flere store integrerede kredsløbskort med processorer, tilstrækkelig RAM og en struktur af forbindelser med executive-type sensorer i kontrolmekanismer.
Programmer, der arbejdede med regulering af benzin i bilmotorer, med overførsel af visse elektroniske oplysninger eller med faste vasketilstande, blev introduceret i computerhukommelsen eller ved hjælp af forskellige typer controllere eller direkte hos virksomheder.
I halvfjerdserne begyndte produktionen af universelle computersystemer, der kombinerede en processor, en stor mængde hukommelse, kredsløb med forskellige grænseflader med en input-output mekanisme placeret i et fælles stort integreret kredsløb (det såkaldte enkelt-chip computere) eller, i andre versioner, store integrerede kredsløb placeret på et fælles printkort. Som et resultat, da fjerde generation af computere blev udbredt, begyndte en gentagelse af den situation, der havde udviklet sig i tresserne, hvor beskedne minicomputere udførte en del af arbejdet i store mainframe-computere.
Fjerdegenerations computeregenskaber
Fjerde generations elektroniske computere var komplekse og havde forgrenede egenskaber:
- normal multiprocessortilstand;
- programmer af parallel-sekventiel type;
- typer af computersprog på højt niveau;
- emergenceførste computernetværk.
Udviklingen af disse enheders tekniske muligheder var præget af følgende bestemmelser:
- Typisk signalforsinkelse med 0,7 ns/v.
- Den førende type hukommelse er en typisk halvleder. Perioden for generering af information fra denne type hukommelse er 100-150 ns. Hukommelse - 1012-1013 tegn.
Brug af hardwareimplementering af operativsystemer
Modulære systemer er begyndt at blive brugt til softwarelignende værktøjer.
Den første personlige elektroniske computer blev skabt i foråret 1976. Baseret på de integrerede 8-bit controllere i et konventionelt elektronisk spilkredsløb, producerede forskere en konventionel BASIC-programmeret Apple-spilmaskine, som vandt stor popularitet. I begyndelsen af 1977 dukkede Apple Comp. op, og produktionen af de første Apple personlige computere på Jorden begyndte. Historien om dette computerniveau fremhæver denne begivenhed som den vigtigste.
I dag fremstiller Apple Macintosh personlige computere, som på mange punkter overgår IBM PC-modellerne. Apples nye modeller udmærker sig ikke kun ved enestående kvalitet, men også ved omfattende (ved moderne standarder) muligheder. Der er også udviklet et særligt styresystem til computere fra Apple, som tager højde for alle deres ekstraordinære funktioner.
Femte generation af computere
I firserne går processen med udvikling af computere (computergenerationer) ind i en ny fase - femte generations maskiner. Udseendet af disse enhederi forbindelse med udviklingen af mikroprocessorer. Fra et synspunkt om systemkonstruktioner er absolut decentralisering af arbejdet karakteristisk, og i betragtning af software og matematiske baser er bevægelse til arbejdsniveauet i programstrukturen karakteristisk. Organiseringen af arbejdet med elektroniske computere vokser.
Effektiviteten af den femte generation af computere er hundredeotte til hundrede og ni operationer i sekundet. Denne type maskine er kendetegnet ved et multiprocessorsystem, som er baseret på mikroprocessorer af svækkede typer, som anvendes umiddelbart i flertal. Nu er der elektroniske computertyper, der er rettet mod typer computersprog på højt niveau.
