Primele calculatoare electronice

În ultimele decenii, omenirea a intrat în era calculatorului. Calculatoare inteligente și puternice, bazate pe principiile acțiunii matematice, lucrează cu informații, gestionează activitățile mașinilor individuale și a plantelor întregi, controlează calitatea produselor și a diverselor produse. În epoca noastră, tehnologia informatică este baza pentru dezvoltarea civilizației umane. Pe drum spre o astfel de poziție a trebuit să treacă o cale scurtă, dar foarte furtunoasă. Și de mult timp aceste mașini erau numite computere, nu calculatoare, ci computere.

Clasificarea calculatoarelor

Prin clasificarea generală, computerele sunt distribuite pe mai multe generații. Definirea proprietăților atunci când se atribuie dispozitive unei generații specifice sunt structurile și modificările individuale ale acestora, precum cerințele pentru computerele electronice, cum ar fi viteza, dimensiunea memoriei, tehnicile de gestionare și metodele de prelucrare a datelor.

Desigur, distribuția calculatorului va fi arbitrară în orice caz - există un număr mare mașini care, prin unele caracteristici, sunt considerate modele de o singură generație și, în funcție de altele, aparțin unui complet diferit.

Ca urmare, aceste dispozitive pot fi considerate un etape care nu se potrivesc de formare a modelelor de tip electronic de calcul.

În orice caz, îmbunătățirea computerului se desfășoară în mai multe etape. Și generarea computerelor din fiecare etapă are diferențe semnificative una față de cealaltă în ceea ce privește bazele elementare și tehnice, anumite prevederi de tip matematic specific.

Prima generație de calculatoare

Generația 1 a calculatoarelor dezvoltate în primii ani de după război. Nu au fost construite computere electronice foarte puternice, bazate pe lămpi de tip electronic (la fel ca la toate televizoarele modelelor acelor ani). Într-o anumită măsură, a fost o etapă în dezvoltarea unei astfel de tehnici.

Primele calculatoare au fost considerate tipuri experimentale de aparate, care au fost formate pentru analiza conceptelor existente și noi (în diferite științe și în unele industrii complexe). Volumul și greutatea mașinilor computerizate, destul de mari, necesită adesea camere foarte mari. Acum pare a fi o poveste de ani în urmă și chiar nu chiar de ani reali.

Introducerea datelor în mașină prima generație a fost de gând mod de a ștanțate secvențe carduri de descărcare și de gestionare a software-ului soluții de funcții realizate, de exemplu, ENIAC - modul în conectorii de intrare și forme sferă încrustat.

În ciuda faptului că această metodă de programare a întârziat o cantitate mare de timp, în scopul de a pregăti unitatea pentru conectarea la unitățile de mașini de culegere câmpuri oferă toate posibilitățile pentru demonstrarea competențelor matematice“» ENIACrsquo și, cu beneficii substanțiale au avut diferențe cu privire la modul în care programul de bandă perforată , care este adecvată pentru dispozitivele tip releu.

Principiul "gândirii"

Angajații care au lucrat la primele computere nu s-au oprit, s-au aflat în apropierea mașinilor în mod constant și au monitorizat eficiența tuburilor electronice existente. Dar dacă o singură lampă a eșuat, ENIAC sa urcat instantaneu, toată lumea se grăbea să caute o lampă spartă.

Cauza de conducere (deși aproximativă) este foarte frecventă de înlocuire a lămpii a fost după cum urmează: de încălzire și strălucire lămpi atrase de insecte, au zburat în interiorul dispozitivului, și „a ajutat“ crearea unui scurt circuit. Adică, prima generație a acestor mașini a fost foarte vulnerabilă la influențele externe.

Dacă ne imaginăm că aceste presupuneri ar putea fi adevărat, conceptul de „bug-uri“ ( „bug-uri“), în conformitate cu care sunt înțelese greșeli și eșecuri în echipamente hardware și de calculator, primește un sens complet diferit.

Ei bine, și dacă lămpile mașinii erau în stare de funcționare, însoțitorii ar putea configura ENIAC pentru o altă sarcină, schimbând manual conexiunile a aproximativ șase mii de fire. Toate aceste contacte trebuiau să fie schimbate din nou când a apărut o sarcină de alt tip.

Mașini de serie

Primul computer electronic, care a fost lansat serios, a fost UNIVAC. A devenit primul tip de calculator digital pentru utilizare multiplă. UNIVAC, a cărui creare datează din 1946-1951, a necesitat o perioadă de adăugări de 120 μs, multiplicări comune - 1800 μs și diviziuni - 3600 μs.

Astfel de mașini au necesitat o suprafață mare, o mulțime de energie electrică și au avut un număr semnificativ de lămpi electronice.

În special, calculatorul sovietic electronic "Strela" deținea 6.400 de astfel de lămpi și 60.000 de copii ale diodelor de tip semiconductor. Viteza de performanță a unei astfel de generații de computere nu a fost mai mare de două sau trei mii de acțiuni pe secundă, dimensiunea memoriei RAM nu era mai mare de două KB. Numai unitatea "M-2" (1958) a atins memoria operațională de circa patru KB, iar viteza performanței mașinii a ajuns la douăzeci de mii de operațiuni pe secundă.

Calculatoare de a doua generație

În 1948, mai mulți cercetători și inventatori ai Occidentului au primit primul tranzistor de lucru. Acesta a fost un mecanism de contact punct în care trei fire de metal subțire au fost contactate cu o bandă de material policristalin. În consecință, familia de computere a fost îmbunătățită deja în acei ani.

Primele modele de computere lansate, care funcționau pe baza tranzistorilor, indică apariția lor în ultima secțiune a anilor 1950, iar cinci ani mai târziu au apărut forme externe ale unui calculator digital cu funcții semnificativ extinse.

Caracteristicile arhitecturii

Unul dintre principiile importante ale funcționării tranzistorului este acela că într-o singură copie va fi capabil să efectueze anumite lucrări pentru 40 de lămpi convenționale și chiar și atunci va păstra o viteză mai mare de funcționare. Mașina generează un volum minim de căldură și aproape că nu va utiliza surse și energie electrică. În acest sens, cerințele pentru computerele electronice personale au crescut.

În paralel cu înlocuirea treptată a lămpilor electrice convenționale cu tranzistoare eficiente, a existat o îmbunătățire a metodei de păstrare a datelor disponibile. Există o extindere a capacității de memorie, iar banda magnetică modificată, care a fost folosită pentru prima oară în calculatorul primei generații UNIVAC, a început să se îmbunătățească.

Trebuie remarcat faptul că la mijlocul anilor șaizeci ai secolului trecut sa folosit metoda de stocare a datelor pe discuri. Progresele semnificative în utilizarea calculatoarelor au făcut posibilă o viteză de un milion de operațiuni într-o secundă! În special, computerele obișnuite cu tranzistori din a doua generație de computere pot fi clasificate ca "Stretch" (Marea Britanie), "Atlas" (SUA). La acea vreme, URSS a produs, de asemenea, modele computerizate de înaltă calitate (în special, BESM-6).

Eliberarea de computere care sunt bazate pe tranzistori, a cauzat reducerea volumului, în greutate, costul de energie electrică și costul de autoturisme, și fiabilitate îmbunătățită și eficiență. Acest lucru a făcut posibilă creșterea numărului de utilizatori și o listă de sarcini. Având în vedere caracteristicile care disting calculatoarele de a doua generație, dezvoltatorii de astfel de mașini au început să proiecteze forme limbaje algoritmice la inginerie (în special, ALGOL, FORTRAN) și comercial (de exemplu, COBOL) tip de calcule.

Cerințele igienice pentru computerele electronice cresc și ele. În anii cincizeci a existat un alt progres, dar totuși era încă departe de nivelul actual.

Importanța sistemului de operare

Dar chiar și în acest moment sarcina principală de tehnologie a calculatoarelor a fost de a reduce resursele - timpul de lucru și memoria. Pentru a rezolva această problemă, a început să proiecteze prototipurile sistemelor actuale de operare.

Tipurile de primul sistem de operare (OS) au avut posibilitatea de a îmbunătăți automatizarea de utilizatori de calculatoare, care a fost proiectat pentru a efectua sarcini specifice: punerea în funcțiune a acestor programe mașinii solicită traducătorii dreapta, apelurile necesare pentru a programa rutine de bibliotecă moderne, etc.

Prin urmare, în plus față de program și diferite tipuri de informații în computerul din a doua generație a trebuit să plece, de asemenea, instrucțiuni speciale, care au fost specificate etapele de prelucrare și o listă de programe și date dezvoltatorii săi. După aceea, mașina a început să introducă în paralel un anumit număr de sarcini pentru operatori (cu seturi de locuri de muncă), aceste forme de sisteme de operare a fost necesar să se împartă tipurile de resurse informatice între anumite forme de locuri de muncă - nu a existat multiprogramming mod de a lucra pentru a studia datele.

A treia generație

Prin dezvoltarea tehnologiei de circuite integrate (ICS) calculatoare care pot să obțină performanța de accelerare și fiabilitatea cipuri semiconductoare existente, precum și o altă reducere a mărimii lor, cantitatea de energie utilizată și de preț.

formă integrală de chips-uri este acum a început să facă un set fix de piese de tip electronic, care au fost puse în plăci alungite dreptunghiulare de siliciu, și a avut o lungime de o parte, nu mai mult de 1 cm este. Acest tip de placă de (cristale) a fost pus într-o carcasă de plastic de volume mici, aceasta dimensiune poate fi calculată numai prin alocarea așa-numitei. „Picioare“.

Din aceste motive, ritmul dezvoltării computerelor a început să crească rapid. Acest lucru a permis nu numai îmbunătățirea calității muncii și reducerea costului acestor mașini, ci și formarea unor dispozitive de tip mic, simplu, ieftin și de încredere - mini-calculatoare. Aceste mașini au fost inițial concepute pentru a rezolva probleme tehnice înguste în diferite exerciții și tehnici.

Momentul principal în acei ani a fost considerat posibilitatea de a uni mașinile. Cea de-a treia generație a computerului este creată luând în considerare modele separate, de diferite tipuri. Toate celelalte accelerații în dezvoltarea de programe matematice și diverse contribuie la formarea programelor de formă pachet pentru rezolvarea sarcinilor standard ale limbajului de programare orientat pe probleme. Apoi pentru prima dată există pachete software - forme de sisteme de operare pe care se dezvoltă a treia generație de calculatoare.

A patra generație

Îmbunătățirea activă a dispozitivelor electronice ale computerelor a contribuit la apariția unor circuite integrate mari (LSI), în care fiecare cristal conține câteva mii de piese electrice. Cu această ultimă generație a început computere pentru a fi produse, baza de celule, în cazul în care o cantitate mare de memorie și ciclurile de implementare scurtate comenzi: utilizarea de bytes de memorie într-o singură operațiune a mașinii a fost redusă în mod semnificativ. Dar, din moment ce costurile de programare nu s-au diminuat, sarcinile de reducere a resurselor unui tip pur uman, mai degrabă decât de tip mașină, ca și mai înainte, au ajuns în prim plan.

Made sistem de operare pentru următoarele specii, ceea ce a permis operatorilor să facă îmbunătățiri ale programelor sale direct pentru ecrane de computer, acesta simplificat experiența utilizatorului, astfel încât într-un timp scurt și primul pentru a dezvolta un nou software de bază. Această metodă a contrazis absolut teoria stadiilor inițiale ale dezvoltării informației, care a folosit computerele de primă generație. Acum, computerele au fost utilizate nu numai pentru a înregistra cantități mari de informații, dar și pentru automatizarea și mecanizarea diferitelor domenii de activitate.

Modificări la începutul anilor șaptezeci

În 1971, a fost lansat un mare circuit integrat de calculatoare, unde a fost localizat întregul procesor de computere cu arhitecturi convenționale. Acum a fost posibil să se aranjeze într-o mare circuit integrat aproape toate schemele de tip electronic, care nu erau complexe într-o arhitectură tipică a computerului. Astfel, au crescut posibilitățile de eliberare în masă a dispozitivelor convenționale pentru prețuri mici. A fost cea de-a patra generație de computere.

Din acel moment multe ieftin efectuate (utilizate în tastaturi de calculator compacte) și circuitele de comandă, care se potrivește pe una sau mai multe plăci mari de circuite integrate, procesoare cu cantități suficiente de memorie și structura de legături cu senzori sub forma unor mecanisme de control executive.

Programele care au lucrat cu reglementarea benzinei în motoarele auto, cu transferul anumitor informații electronice sau cu regimuri fixe de spălare a rufelor, au fost introduse în memoria calculatorului sau prin utilizarea diferitelor tipuri de controlere sau direct la întreprinderi.

În anii șaptezeci au început a sistemelor informatice cu scop de producție, care combinate procesor, memorie, circuite, diverse interfețe pentru mecanismul de intrare-ieșire dispus în circuitul integrat pe scară largă comune (așa-numitul calculator cu un singur cip) sau, în alte exemple de realizare, circuite integrate mai mari dispuse pe o placă comună de circuite imprimate. Ca urmare, atunci când a patra generație de computere a primit distribuția în masă, situația a început în anii șaizeci, când minicomputerele modeste au produs o parte din lucrare în computerele mari de uz general.

Proprietățile unui computer de generația a patra

Computerele electronice de a patra generație erau complexe și aveau capabilități ramificate:

• modul multiprocesor normal;
• programe de tip paralel-secvențial;
• tipuri de limbi de calcul la nivel înalt;
• apariția primelor rețele informatice.

Dezvoltarea capacităților tehnice ale acestor dispozitive a fost marcată de astfel de prevederi:

1. Întârzierea obișnuită a semnalului este de 0,7 ns / sec.
2. Tipul principal de memorie este un tipic semiconductor. Perioada de dezvoltare a informațiilor din memoria de acest tip este de 100-150 ns. Memorie - 1012-1013 de caractere.

Aplicarea implementării hardware a sistemelor operaționale

Sistemele modulare au început să fie utilizate pentru unelte de tip software.

Primul calculator electronic personal a fost creat în primăvara anului 1976, pe baza controlere integrate 8 biți schema obișnuită de jocuri electronice, oamenii de stiinta a produs de obicei programate în BASIC limba, tipul de mașină de joc «Apple a», care a primit o mare popularitate. La începutul anului 1977, Compania Apple Comp., Și a început producția de pe prima pe computerele personale Pământ Apple. Istoria acestui nivel al computerului evidențiază acest eveniment ca fiind cel mai important.

Astăzi, Apple produce computere personale Macintosh, care în multe privințe depășesc modelele de modele IBM PC. Noile modele Apple diferă nu numai în ceea ce privește calitatea excepțională, ci și în vasta lor capacitate (prin standarde moderne). De asemenea, este dezvoltat un sistem special de operare pentru computerele Apple, care ia în considerare toate caracteristicile excepționale.

Cel de-al cincilea tip de generație de calculatoare

În anii optzeci, procesul de dezvoltare a unui calculator (o generație de computere) intră într-o nouă etapă - mașinile a cincea generație. Aspectul acestor dispozitive este asociat cu dezvoltarea microprocesoarelor. Din punct de vedere al construcțiilor sistemice, este caracteristică descentralizarea absolută a muncii, având în vedere bazele programelor și matematice, - mișcarea la nivelul de lucru în structura programului. Organizarea muncii computerelor electronice este în creștere.

Eficiența celei de-a cincea generații de computere este de o sută opt sute nouă operațiuni pe secundă. Pentru acest tip de mașină se caracterizează printr-un sistem multiprocesor, amplasat pe microprocesoare de tip slăbit, care sunt utilizate imediat de plural. Acum există tipuri electronice de calculatoare care vizează tipuri de limbi de computer de nivel înalt.