V posledných desaťročiach ľudstvo vstúpilo do veku počítačov. Inteligentné a výkonné počítače, založené na princípoch matematických operácií, pracujú s informáciami, riadia činnosť jednotlivých strojov i celých fabrík, kontrolujú kvalitu produktov a rôznych produktov. V našej dobe je počítačová technika základom rozvoja ľudskej civilizácie. Na ceste k tejto pozícii bolo potrebné prejsť krátkou, ale veľmi turbulentnou cestou. A po dlhú dobu sa tieto stroje nenazývali počítače, ale počítače (počítače).
Počítačová klasifikácia
Podľa všeobecnej klasifikácie sú počítače rozdelené do niekoľkých generácií. Určujúcimi vlastnosťami pri zaraďovaní zariadení do konkrétnej generácie sú ich jednotlivé štruktúry a modifikácie, také požiadavky na elektronické počítače ako rýchlosť, veľkosť pamäte, metódy riadenia a metódy spracovania dát.
Samozrejmedistribúcia počítačov bude v každom prípade podmienená - existuje veľké množstvo strojov, ktoré sa podľa niektorých znakov považujú za modely jednej generácie a podľa iných patria do úplne inej.
Výsledkom je, že tieto zariadenia možno klasifikovať ako nezhodné fázy vytvárania modelov elektronického výpočtového typu.
Vylepšovanie počítačov v každom prípade prechádza sériou etáp. A generovanie počítačov každej fázy má medzi sebou značné rozdiely, pokiaľ ide o elementárne a technické základy, určitú podporu konkrétneho matematického typu.
Prvá generácia počítačov
Počítačové stroje 1. generácie vyvinuté na začiatku povojnových rokov. Boli vytvorené nie príliš výkonné elektronické počítače založené na lampách elektronického typu (rovnaké ako vo všetkých modeloch televízorov tých rokov). Do určitej miery to bola fáza formovania takejto techniky.
Prvé počítače boli považované za experimentálne typy zariadení, ktoré boli vytvorené na analýzu existujúcich a nových konceptov (v rôznych vedách av niektorých zložitých odvetviach). Objem a hmotnosť počítačových strojov, ktoré boli dosť veľké, si často vyžadovali veľmi veľké miestnosti. Teraz to vyzerá ako rozprávka dávno preč a ani nie celkom skutočné roky.
Zavedenie dát do strojov prvej generácie prebiehalo metódou načítavania diernych štítkov a programová správa sekvencií funkcií riešenia bola realizovaná napríklad v ENIAC - metódou zadávania zástrčky a tvary sadzobnej gule.
Napriekna to, že takáto programovacia metóda zabrala veľa času na prípravu jednotky, pre spojenia na sadzacích poliach strojových blokov, poskytla všetky príležitosti na demonštráciu matematických „schopností“ENIACu a s významnými výhodami. mali rozdiely od programovej metódy diernej pásky, ktorá je vhodná pre stroje reléového typu.
Princíp „myslenia“
Zamestnanci, ktorí pracovali na prvých počítačoch, neodchádzali, boli neustále v blízkosti strojov a monitorovali efektivitu existujúcich elektrónok. Ale akonáhle zlyhala aspoň jedna lampa, ENIAC okamžite vstal, každý v zhone hľadal rozbitú lampu.
Hlavným dôvodom (aj keď približným) veľmi častej výmeny lámp bol nasledovný: zahrievanie a vyžarovanie lámp prilákalo hmyz, vletel do vnútorného objemu aparatúry a „pomohol“vytvoriť krátky elektrický obvod. To znamená, že prvá generácia týchto strojov bola veľmi citlivá na vonkajšie vplyvy.
Ak si predstavíme, že tieto predpoklady by mohli byť pravdivé, potom pojem „chyby“(„chyby“), čo znamená chyby a omyly v softvérovom a hardvérovom vybavení počítača, má úplne iný význam.
Ak by svetlá auta fungovali, pracovníci údržby by mohli ENIAC naladiť na inú úlohu manuálnym preusporiadaním pripojení asi šesťtisíc káblov. Všetky tieto kontakty sa museli znova prepnúť, keď sa objavil iný typ úlohy.
Sériové stroje
Prvým elektronickým počítačom, ktorý sa začal masovo vyrábať, bol UNIVAC. Stal sa prvým druhom viacúčelového elektronického digitálneho počítača. UNIVAC, ktorý sa datuje do rokov 1946-1951, vyžadoval sčítaciu periódu 120 µs, celkové násobenia 1800 µs a delenie 3600 µs.
Takéto stroje si vyžadovali veľkú plochu, veľa elektriny a mali značný počet elektronických lámp.
Najmä sovietsky elektronický počítač "Strela" mal 6400 týchto lámp a 60 tisíc kópií diód polovodičového typu. Rýchlosť tejto generácie počítačov nebola vyššia ako dve alebo tri tisícky operácií za sekundu, veľkosť pamäte RAM nebola väčšia ako dva Kb. Iba jednotka M-2 (1958) dosahovala RAM asi štyri kB a rýchlosť stroja dosahovala dvadsaťtisíc akcií za sekundu.
počítače druhej generácie
V roku 1948 získalo niekoľko západných vedcov a vynálezcov prvý funkčný tranzistor. Bol to mechanizmus bodového kontaktu, v ktorom boli tri tenké kovové drôty v kontakte s pásikom polykryštalického materiálu. V dôsledku toho sa rodina počítačov zlepšila už v tých rokoch.
Prvé modely tranzistorových počítačov uvedené na trh sa datujú do poslednej polovice 50. rokov a o päť rokov neskôr sa objavili externé formy digitálneho počítača s výrazne vylepšenými funkciami.
Architektúrne prvky
Jedno zDôležitým princípom tranzistora je, že v jedinej kópii zvládne nejakú prácu pre 40 bežných lámp a aj tak si udrží vyššiu rýchlosť prevádzky. Stroj vydáva minimálne množstvo tepla a takmer nepoužíva elektrické zdroje a energiu. V tomto smere vzrástli požiadavky na osobné elektronické počítače.
Súbežne s postupným nahrádzaním konvenčných lámp elektrického typu účinnými tranzistormi došlo k nárastu zdokonaľovania techniky ukladania dostupných údajov. Rozširovanie pamäte prebieha a magnetická modifikovaná páska, ktorá bola prvýkrát použitá v prvej generácii počítačov UNIVAC, sa začala zlepšovať.
Treba si uvedomiť, že v polovici šesťdesiatych rokov minulého storočia sa používal spôsob ukladania dát na disky. Významné pokroky v používaní počítačov umožnili dosiahnuť rýchlosť milión operácií za sekundu! Najmä "Stretch" (Veľká Británia), "Atlas" (USA) možno počítať medzi bežné tranzistorové počítače druhej generácie elektronických počítačov. V tom čase ZSSR vyrábal aj kvalitné počítačové modely (najmä BESM-6).
Uvedenie počítačov na báze tranzistorov spôsobilo zníženie ich objemu, hmotnosti, nákladov na elektrinu a strojov, ako aj zvýšenie spoľahlivosti a účinnosti. To umožnilo zvýšiť počet používateľov a zoznam úloh, ktoré je potrebné vyriešiť. Berúc do úvahy vlastnosti, ktoré odlišovali druhú generáciu počítačov,vývojári takýchto strojov začali konštruovať algoritmické formy jazykov pre inžinierske (najmä ALGOL, FORTRAN) a ekonomické (najmä COBOL) typy výpočtov.
Hygienické požiadavky na elektronické počítače sa tiež zvyšujú. V päťdesiatych rokoch nastal ďalší prelom, no stále to bolo ďaleko od modernej úrovne.
Význam OS
Ale už v tom čase bolo hlavnou úlohou výpočtovej techniky znižovať zdroje – pracovný čas a pamäť. Aby tento problém vyriešili, začali navrhovať prototypy súčasných operačných systémov.
Typy prvých operačných systémov (OS) umožnili zlepšiť automatizáciu práce používateľov počítačov, ktorá bola zameraná na vykonávanie určitých úloh: zadávanie údajov programu do stroja, volanie potrebných prekladateľov, volanie moderné knižničné podprogramy potrebné pre program atď.
Preto bolo potrebné v počítačoch druhej generácie ponechať okrem programu a rôznych informácií aj špeciálnu inštrukciu, kde boli uvedené kroky spracovania a zoznam údajov o programe a jeho vývojároch. Potom sa do strojov začalo paralelne zavádzať určité množstvo úloh pre operátorov (súbory s úlohami), v týchto formách operačných systémov bolo potrebné rozdeliť typy počítačových zdrojov medzi určité formy úloh - metóda multiprogramovania tzv. objavila sa práca na štúdium údajov.
Tretia generácia
Vďaka vývojuTechnológiou vytvárania integrovaných obvodov (IC) počítačov sa podarilo dosiahnuť zrýchlenie rýchlosti a miery spoľahlivosti existujúcich polovodičových obvodov, ako aj ďalšie zmenšenie ich rozmerov, množstva spotrebovaného výkonu a ceny.
Integrované formy mikroobvodov sa teraz začali vyrábať z pevnej sady častí elektronického typu, ktoré sa dodávali v obdĺžnikových predĺžených kremíkových plátkoch a mali dĺžku jednej strany maximálne 1 cm. Tento typ plátku (kryštály) je umiestnený v plastovom obale malých objemov, rozmery v ňom je možné vypočítať len pomocou výberu tzv. "nohy".
Z týchto dôvodov sa tempo vývoja počítačov začalo rýchlo zvyšovať. To umožnilo nielen zlepšiť kvalitu práce a znížiť náklady na takéto stroje, ale aj vytvoriť zariadenia malého, jednoduchého, lacného a spoľahlivého hromadného typu - minipočítač. Tieto stroje boli pôvodne navrhnuté tak, aby riešili vysoko technické problémy pri rôznych cvičeniach a technikách.
Popredným momentom v tých rokoch bola možnosť zjednotenia strojov. Tretia generácia počítačov je vytvorená s prihliadnutím na kompatibilné jednotlivé modely rôznych typov. Všetky ďalšie zrýchlenia vo vývoji matematického a rôzneho softvéru prispievajú k tvorbe dávkových programov pre riešiteľnosť štandardných problémov problémovo orientovaného programovacieho jazyka. Potom sa prvýkrát objavia softvérové balíky - formy operačných systémov, na ktorých sa vyvíja tretia generácia počítačov.
Štvrtá generácia
Aktívne zlepšovanie elektronických zariadení počítačovprispeli k vzniku veľkých integrovaných obvodov (LSI), kde každý kryštál obsahoval niekoľko tisíc častí elektrického typu. Vďaka tomu sa začali vyrábať ďalšie generácie počítačov, ktorých elementárny základ dostal väčšie množstvo pamäte a znížené cykly na realizáciu príkazov: využitie bajtov pamäte v jednej operácii stroja začalo výrazne klesať. Keďže sa však náklady na programovanie takmer neznížili, do popredia sa dostali úlohy znižovania zdrojov čisto ľudského typu a nie strojového typu, ako predtým.
Vyrábali sa operačné systémy ďalších typov, ktoré umožnili operátorom zdokonaľovať svoje programy priamo za displejmi počítača, čo zjednodušilo prácu užívateľov, v dôsledku čoho sa čoskoro objavili prvé vývojové trendy novej softvérovej základne. Táto metóda absolútne odporovala teórii počiatočných štádií vývoja informácií, ktorá využívala počítače prvej generácie. Teraz sa počítače začali používať nielen na zaznamenávanie veľkého množstva informácií, ale aj na automatizáciu a mechanizáciu rôznych oblastí činnosti.
Zmeny na začiatku sedemdesiatych rokov
V roku 1971 bol vydaný veľký integrovaný obvod počítačov, kde bol umiestnený celý procesor počítača konvenčných architektúr. Teraz je možné usporiadať do jedného veľkého integrovaného obvodu takmer všetky obvody elektronického typu, ktoré neboli zložité v typickej počítačovej architektúre. Teda možnosti sériovej výroby bežných zariadení pre maléceny. Toto bola nová, štvrtá generácia počítačov.
Odvtedy sa vyrobilo množstvo lacných (používaných v počítačoch s kompaktnou klávesnicou) a riadiacich obvodov, ktoré sa hodia na jednu alebo niekoľko veľkých dosiek s integrovanými obvodmi s procesormi, dostatočnou pamäťou RAM a štruktúrou spojení s výkonným typom senzory v kontrolných mechanizmoch.
Programy, ktoré pracovali s reguláciou benzínu v motoroch áut, s prenosom určitých elektronických informácií alebo s pevnými režimami umývania, boli zavedené do pamäte počítača alebo pomocou rôznych typov ovládačov, prípadne priamo v podnikoch.
V sedemdesiatych rokoch sa začala výroba univerzálnych výpočtových systémov, ktoré kombinovali procesor, veľké množstvo pamäte, obvody rôznych rozhraní so vstupno-výstupným mechanizmom umiestneným v spoločnom veľkom integrovanom obvode (tzv. jednočipové počítače) alebo v iných verziách veľké integrované obvody umiestnené na spoločnej doske plošných spojov. V dôsledku toho, keď sa rozšírila štvrtá generácia počítačov, začala sa opakovať situácia, ktorá sa vyvinula v šesťdesiatych rokoch, keď skromné minipočítače vykonávali časť práce vo veľkých sálových počítačoch.
Vlastnosti počítača štvrtej generácie
Elektronické počítače štvrtej generácie boli zložité a mali rozvetvené možnosti:
- normálny viacprocesorový režim;
- programy paralelne-sekvenčného typu;
- typy počítačových jazykov na vysokej úrovni;
- vznikprvé počítačové siete.
Vývoj technických možností týchto zariadení sa niesol v znamení nasledujúcich ustanovení:
- Typické oneskorenie signálu o 0,7 ns/v.
- Popredným typom pamäte je typický polovodič. Perióda generovania informácií z tohto typu pamäte je 100–150 ns. Pamäť – 1012 – 1013 znakov.
Používanie hardvérovej implementácie operačných systémov
Na nástroje softvérového typu sa začali používať modulárne systémy.
Prvý osobný elektronický počítač bol vytvorený na jar roku 1976. Na základe integrovaných 8-bitových ovládačov konvenčného elektronického herného obvodu vedci vyrobili konvenčný herný stroj Apple naprogramovaný v BASIC, ktorý si získal veľkú popularitu. Začiatkom roku 1977 sa objavila spoločnosť Apple Comp., a začala sa výroba prvých osobných počítačov Apple na Zemi. História tejto počítačovej úrovne vyzdvihuje túto udalosť ako najdôležitejšiu.
Spoločnosť Apple dnes vyrába osobné počítače Macintosh, ktoré v mnohých ohľadoch prevyšujú modely IBM PC. Nové modely Apple sa vyznačujú nielen výnimočnou kvalitou, ale aj rozsiahlymi (na moderné štandardy) schopnosťami. Pre počítače od Apple bol vyvinutý aj špeciálny operačný systém, ktorý zohľadňuje všetky ich výnimočné vlastnosti.
Piata generácia počítačov
V osemdesiatych rokoch vstupuje proces vývoja počítačov (generácií počítačov) do novej etapy - strojov piatej generácie. Vzhľad týchto zariadeníspojené s vývojom mikroprocesorov. Z hľadiska systémových konštrukcií je charakteristická absolútna decentralizácia práce a vzhľadom na softvérové a matematické základy je charakteristický posun na úroveň práce v programovej štruktúre. Organizácia práce elektronických počítačov rastie.
Výkonnosť počítačov piatej generácie je sto osem až sto deväť operácií za sekundu. Tento typ stroja sa vyznačuje viacprocesorovým systémom, ktorý je založený na mikroprocesoroch oslabených typov, ktoré sa používajú hneď v množnom čísle. Teraz existujú typy elektronických počítačov, ktoré sú zamerané na typy počítačových jazykov na vysokej úrovni.
