През последните десетилетия човечеството навлезе в компютърната ера. Умните и мощни компютри, базирани на принципите на математическите операции, работят с информация, управляват дейността на отделни машини и цели заводи, контролират качеството на продуктите и различните продукти. В наше време компютърните технологии са в основата на развитието на човешката цивилизация. По пътя към тази позиция трябваше да се измине кратък, но много бурен път. И дълго време тези машини се наричаха не компютри, а компютри (компютри).
Компютърна класификация
Според общата класификация компютрите са разпределени в няколко поколения. Определящите свойства при класифицирането на устройствата към определено поколение са техните индивидуални структури и модификации, такива изисквания към електронните компютри като скорост, размер на паметта, методи за управление и методи за обработка на данни.
Разбира серазпределението на компютрите във всеки случай ще бъде условно - има голям брой машини, които според някои признаци се считат за модели от едно поколение, а според други принадлежат на съвсем различно.
В резултат на това тези устройства могат да бъдат класифицирани като несъвпадащи етапи от формирането на модели от електронно-изчислителен тип.
Във всеки случай, усъвършенстването на компютрите преминава през поредица от етапи. И генерирането на компютри от всеки етап има значителни разлики един от друг по отношение на елементарни и технически бази, определена поддръжка на определен математически тип.
Първото поколение компютри
Изчислителни машини от поколение 1, разработени в ранните следвоенни години. Създадени са не много мощни електронни компютри, базирани на лампи от електронен тип (същите като във всички модели телевизори от онези години). До известна степен това беше етапът на формиране на такава техника.
Първите компютри се считат за експериментални типове устройства, които са създадени за анализ на съществуващи и нови концепции (в различни науки и в някои сложни индустрии). Обемът и масата на компютърните машини, които бяха доста големи, често изискваха много големи помещения. Сега изглежда като приказка за отдавна отминали и дори не съвсем реални години.
Въвеждането на данни в машините от първо поколение премина по метода на зареждане на перфокарти, а програмното управление на последователностите от функции за решаване се извършва, например, в ENIAC - по метода на въвеждане тапи и форми на сфера за набор.
Въпрекина факта, че такъв метод за програмиране отне много време за подготовка на модула, за връзки в полетата за набор на машинни блокове, той предостави всички възможности за демонстриране на математическите "способности" на ENIAC и със значителни ползи той имаше разлики от програмния метод на перфорирана лента, който е подходящ за машини от релеен тип.
Принципът на "мислене"
Служители, които работеха на първите компютри, не напускаха, те бяха постоянно близо до машините и наблюдаваха ефективността на съществуващите вакуумни тръби. Но щом поне една лампа се повреди, ENIAC моментално се издигна, всички бързаха потърсиха счупената лампа.
Водещата причина (макар и приблизителна) за много честата смяна на лампите беше следната: нагряването и излъчването на лампите привличаха насекоми, те влетяха във вътрешния обем на апарата и „помагаха“да се създаде кратко електрическо захранване. верига. Тоест първото поколение на тези машини беше много уязвимо на външни влияния.
Ако си представим, че тези предположения могат да бъдат верни, тогава понятието "бъгове" ("бъгове"), което означава грешки и гафове в софтуерното и хардуерното компютърно оборудване, има съвсем различно значение.
Е, ако лампите на колата бяха в изправност, персоналът по поддръжката можеше да настрои ENIAC за друга задача, като пренареди ръчно връзките на около шест хиляди проводника. Всички тези контакти трябваше да бъдат превключени отново, когато възникне друг тип задача.
Серийни машини
Първият електронен компютър, който започна да се произвежда масово, беше UNIVAC. Той стана първият вид многоцелеви електронен цифров компютър. UNIVAC, който датира от 1946-1951 г., изисква период на добавяне от 120 µs, общи умножения от 1800 µs и деления от 3600 µs.
Такива машини изискваха голяма площ, много електричество и имаха значителен брой електронни лампи.
По-специално, съветският електронен компютър "Стрела" имаше 6400 от тези лампи и 60 хиляди копия на диоди от полупроводников тип. Скоростта на това поколение компютри не беше по-висока от две или три хиляди операции в секунда, размерът на RAM паметта беше не повече от два Kb. Само блокът M-2 (1958) достига RAM от около четири KB, а скоростта на машината достига двадесет хиляди действия в секунда.
компютри от второ поколение
През 1948 г. първият работещ транзистор е получен от няколко западни учени и изобретатели. Това беше механизъм с точков контакт, при който три тънки метални проводника бяха в контакт с лента от поликристален материал. Следователно семейството от компютри се подобри още през тези години.
Първите модели на транзисторизирани компютри, пуснати в продажба, датират от последната половина на 50-те години на миналия век, а пет години по-късно външните форми на цифровия компютър се появяват със значително подобрени функции.
Архитектурни характеристики
Една отВажният принцип на транзистора е, че в един екземпляр той ще може да свърши някаква работа за 40 обикновени лампи и дори тогава ще поддържа по-висока скорост на работа. Машината отделя минимално количество топлина и почти няма да използва електрически източници и енергия. В тази връзка изискванията към персоналните електронни компютри нараснаха.
Успоредно с постепенната подмяна на конвенционалните електрически лампи с ефективни транзистори, се наблюдава увеличаване на подобряването на техниката за съхранение на наличните данни. Разширяването на паметта е в ход и магнитната модифицирана лента, която беше използвана за първи път в първото поколение компютри UNIVAC, започна да се подобрява.
Трябва да се отбележи, че в средата на шейсетте години на миналия век се използва методът за съхранение на данни на дискове. Значителният напредък в използването на компютрите направи възможно получаването на скорост от милион операции в секунда! По-специално, "Stretch" (Великобритания), "Atlas" (САЩ) могат да се причислят към обикновените транзисторни компютри от второ поколение електронни компютри. По това време СССР произвежда и висококачествени компютърни модели (по-специално BESM-6).
Издаването на компютри, базирани на транзистори, доведе до намаляване на техния обем, тегло, разходите за електроенергия и цената на машините, както и подобрена надеждност и ефективност. Това даде възможност да се увеличи броят на потребителите и списъкът със задачи за решаване. Като се вземат предвид характеристиките, които отличават второто поколение компютри,разработчиците на такива машини започнаха да конструират алгоритмични форми на езици за инженерни (по-специално, ALGOL, FORTRAN) и икономически (по-специално, COBOL) видове изчисления.
Хигиенните изисквания към електронните компютри също се увеличават. През петдесетте години имаше друг пробив, но все още беше далеч от модерното ниво.
Важност на операционната система
Но дори по това време водещата задача на компютърните технологии беше да намали ресурсите - работното време и паметта. За да решат този проблем, те започнаха да проектират прототипи на текущите операционни системи.
Типовете на първите операционни системи (ОС) позволиха да се подобри автоматизацията на работата на компютърните потребители, която беше насочена към изпълнение на определени задачи: въвеждане на програмни данни в машината, извикване на необходимите преводачи, обаждане съвременните библиотечни подпрограми, необходими за програмата и т.н.
Затова, освен програмата и различна информация, в компютрите от второ поколение беше необходимо да се остави и специална инструкция, където бяха посочени стъпките на обработка и списък с данни за програмата и нейните разработчици. След това в машините започнаха да се въвеждат паралелно определен брой задачи за оператори (комплекти със задачи), в тези форми на операционни системи беше необходимо да се разделят видовете компютърни ресурси между определени форми на задачи - метод за мултипрограмиране на се появи работа за изучаване на данни.
Трето поколение
Поради развитиеТехнологията за създаване на интегрални схеми (ИС) на компютрите успя да постигне ускоряване на скоростта и степента на надеждност на съществуващите полупроводникови схеми, както и още едно намаляване на техните размери, количеството използвана мощност и цената.
Интегрирани форми на микросхеми вече започнаха да се правят от фиксиран набор от части от електронен тип, които се доставяха в правоъгълни удължени силиконови пластини и имаха дължина на едната страна не повече от 1 см. Този тип пластина (кристали) се поставя в пластмасов калъф с малки обеми, размерите в него могат да бъдат изчислени само чрез избора на т.нар. "крака".
Поради тези причини темпът на развитие на компютрите започна бързо да нараства. Това даде възможност не само да се подобри качеството на работа и да се намали цената на такива машини, но и да се формират устройства от малък, прост, евтин и надежден масов тип - миникомпютър. Тези машини първоначално са проектирани за решаване на високотехнически проблеми в различни упражнения и техники.
Въведението в онези години се смяташе за възможността за обединяване на машини. Третото поколение компютри е създадено, като се вземат предвид съвместими отделни модели от различни типове. Всички други ускорения в разработването на математически и разнообразен софтуер допринасят за формирането на пакетни програми за разрешимост на стандартни задачи на проблемно-ориентиран език за програмиране. Тогава за първи път се появяват софтуерни пакети - форми на операционни системи, на които се развива третото поколение компютри.
Четвърто поколение
Активно подобряване на електронните устройства на компютритедопринесе за появата на големи интегрални схеми (LSI), където всеки кристал съдържа няколко хиляди части от електрически тип. Благодарение на това започнаха да се произвеждат следващите поколения компютри, чиято елементна основа получи по-голямо количество памет и намалени цикли за изпълнение на команди: използването на байтове на паметта в една машинна операция започна значително да намалява. Но тъй като разходите за програмиране почти не са намалели, задачите за намаляване на ресурсите от чисто човешки, а не от машинен тип, както преди, излязоха на преден план.
Произвеждат се операционни системи от следващите типове, които позволяват на операторите да подобряват програмите си директно зад дисплеите на компютъра, това опрости работата на потребителите, в резултат на което скоро се появиха първите разработки на нова софтуерна база. Този метод абсолютно противоречи на теорията за началните етапи на развитие на информацията, която използва компютри от първо поколение. Сега компютрите започнаха да се използват не само за записване на големи количества информация, но и за автоматизация и механизация на различни области на дейност.
Промени в началото на седемдесетте
През 1971 г. е пусната голяма интегрална схема от компютри, където е разположен целият процесор на компютър с конвенционална архитектура. Сега стана възможно да се подредят в една голяма интегрална схема почти всички схеми от електронен тип, които не са сложни в типичната компютърна архитектура. По този начин възможностите за масово производство на конвенционални устройства за малкицени. Това беше новото, четвърто поколение компютри.
Оттогава са произведени много евтини (използвани в компактни клавиатурни компютри) и управляващи схеми, които се побират на една или няколко големи интегрални платки с процесори, достатъчно RAM и структура от връзки с изпълнителен тип сензори в механизмите за управление
Програми, работещи с регулиране на бензина в автомобилните двигатели, с прехвърляне на определена електронна информация или с фиксирани режими на пране, бяха въведени в паметта на компютъра или с помощта на различни видове контролери, или директно в предприятията.
Седемдесетте години започват производството на универсални изчислителни системи, които комбинират процесор, голямо количество памет, схеми от различни интерфейси с входно-изходен механизъм, разположен в обща голяма интегрална схема (т.нар. едночипови компютри) или, в други версии, големи интегрални схеми, разположени на обща печатна платка. В резултат на това, когато четвъртото поколение компютри става широко разпространено, започва повторение на ситуацията, която се е развила през шейсетте години, когато скромните миникомпютри изпълняват част от работата в големи мейнфрейм компютри.
Свойства на компютъра от четвърто поколение
Четвъртото поколение електронни компютри бяха сложни и имаха разклонени възможности:
- нормален многопроцесорен режим;
- програми от паралелно-последователен тип;
- типове компютърни езици на високо ниво;
- появапървите компютърни мрежи.
Развитието на техническите възможности на тези устройства беше белязано от следните разпоредби:
- Типично забавяне на сигнала с 0,7 ns/v.
- Водещият тип памет е типичен полупроводник. Периодът на генериране на информация от този тип памет е 100–150 ns. Памет - 1012-1013 знака.
Използване на хардуерно внедряване на операционни системи
Модулните системи започнаха да се използват за инструменти от софтуерен тип.
Първият персонален електронен компютър е създаден през пролетта на 1976 г. Въз основа на интегрираните 8-битови контролери на конвенционална схема за електронна игра, учените произвеждат конвенционална BASIC-програмирана игрална машина на Apple, която придоби голяма популярност. В началото на 1977 г. се появява Apple Comp. и започва производството на първите персонални компютри на Apple на Земята. Историята на това компютърно ниво подчертава това събитие като най-важното.
Днес Apple произвежда персонални компютри Macintosh, които в много отношения превъзхождат моделите на IBM PC. Новите модели на Apple се отличават не само с изключително качество, но и с обширни (по съвременни стандарти) възможности. За компютрите от Apple е разработена и специална операционна система, която отчита всичките им изключителни характеристики.
Петото поколение компютри
През осемдесетте години процесът на развитие на компютрите (компютърни поколения) навлиза в нов етап - машини от пето поколение. Появата на тези устройствасвързани с развитието на микропроцесорите. От гледна точка на системните конструкции е характерна абсолютната децентрализация на работата, а от гледна точка на софтуерните и математическите основи е характерно преминаването към нивото на работа в структурата на програмата. Организацията на работата на електронните компютри нараства.
Ефективността на петото поколение компютри е от сто осем до сто и девет операции в секунда. Този тип машини се характеризират с многопроцесорна система, която се основава на микропроцесори от отслабени типове, които се използват веднага в множествено число. Сега има електронни изчислителни типове машини, които са насочени към типове компютърни езици от високо ниво.
