A számítógépek negyedik generációja ennek alapján készült. Számítógép-generációk: rövid leírás. A gépek különféle munkaigényes tudományos és műszaki problémák megoldására, valamint a gyártás technológiai folyamatainak irányítására szolgáltak.

A számítástechnika rövid története több korszakra oszlik az alapján, hogy milyen alapelemekből készült a számítógép. A periódusokra való időfelosztás bizonyos mértékig önkényes, mert Amikor még a régi generációs számítógépeket gyártották, az új generáció kezdett lendületet venni.

A számítógépfejlesztés általános trendjei azonosíthatók:

1. Az egységnyi területre jutó elemek számának növelése.
2. Leépítés.
3. Megnövelt munkasebesség.
4. Csökkentett költség.
5. Egyrészt szoftverfejlesztés, másrészt a hardver egyszerűsítése, szabványosítása.

Nulla generáció. Mechanikus számítógépek

A számítógép megjelenésének előfeltételei valószínűleg már az ókorban kialakultak, de az áttekintés gyakran Blaise Pascal számológépével kezdődik, amelyet 1642-ben tervezett. Ez a gép csak összeadási és kivonási műveleteket tudott végrehajtani. Ugyanennek a századnak a 70-es éveiben Gottfried Wilhelm Leibniz olyan gépet épített, amely nem csak összeadási és kivonási, hanem szorzási és osztási műveleteket is képes végrehajtani.

A 19. században Charles Babbage jelentős mértékben hozzájárult a számítástechnika jövőbeli fejlődéséhez. Övé különbség motor, bár csak összeadni és kivonni tudott, a számítások eredményeit rézlemezre extrudálták (az információbeviteli-kimeneti eszközök analógja). Később Babbage leírta elemző motor mind a négy alapvető matematikai műveletet el kellett végeznie. Az elemző motor memóriából, számítási mechanizmusból és beviteli/kimeneti eszközökből állt (akárcsak egy számítógép... csak mechanikus), és ami a legfontosabb, különféle algoritmusokat tudott végrehajtani (attól függően, hogy melyik lyukkártya volt a beviteli eszközben). Az Analytical Engine programjait Ada Lovelace (az első ismert programozó) írta. Valójában az autó akkoriban műszaki és pénzügyi nehézségek miatt nem valósult meg. A világ lemaradt Babbage gondolatmenetétől.

A 20. században az automata számológépeket Konrad Zus, George Stibits és John Atanasov tervezte. Utóbbi gépe, mondhatni, egy prototípus RAM-ot tartalmazott, és bináris aritmetikát is használt. Howard Aiken Mark I és Mark II relé számítógépei felépítésében hasonlóak voltak Babbage Analytical Engine-éhez.

Első generáció. Vákuumcsöves számítógépek (194x-1955)

Teljesítmény: több tízezer művelet másodpercenként.

Sajátosságok:

• Mivel a lámpák jelentős méretűek, és több ezer van belőlük, a gépek óriási méretűek voltak.
• Mivel sok a lámpa, és hajlamosak kiégni, a számítógép gyakran tétlen volt egy meghibásodott lámpa keresése és cseréje miatt.
• A lámpák nagy mennyiségű hőt bocsátanak ki, ezért a számítógépekhez speciális nagy teljesítményű hűtőrendszerek szükségesek.

Példák számítógépekre:

Kolosszus- a brit kormány titkos fejlesztése (Alan Turing részt vett a fejlesztésben). Ez a világ első elektronikus számítógépe, bár a számítástechnika fejlődését nem befolyásolta (titkossága miatt), de segített megnyerni a második világháborút.

Eniac. Alkotók: John Mauchley és J. Presper Eckert. A gép súlya 30 tonna. Hátrányok: decimális számrendszer használata; Rengeteg kapcsoló és kábel.

Edsak. Eredmény: az első gép, amelynek memóriájában van program.

Forgószél I. Rövid szavak, valós idejű munka.

Számítógép 701(és az azt követő modellek) az IBM-től. Az első számítógép, amely 10 éve vezeti a piacot.

Második generáció. Tranzisztoros számítógépek (1955-1965)

Teljesítmény: több százezer művelet másodpercenként.

A vákuumcsövekhez képest a tranzisztorok használata lehetővé tette a számítógépes berendezések méretének csökkentését, a megbízhatóság növelését, a működési sebesség növelését (akár 1 millió művelet másodpercenként) és a hőátadás szinte kiküszöbölését. Az információ tárolásának módszerei fejlődnek: széles körben használják a mágnesszalagot, később megjelennek a lemezek. Ebben az időszakban jelent meg az első számítógépes játék.

Az első tranzisztoros számítógép TX fiókszámítógépek prototípusa lett PDP DEC cégek, amelyek a számítástechnikai ipar megalapítóinak tekinthetők, mert megjelent a gépek tömeges értékesítésének jelensége. A DEC kiadja az első miniszámítógépet (egy szekrény méretű). A kijelző észlelve.

Az IBM is aktívan dolgozik, tranzisztoros változatokat gyárt számítógépeiből.

Számítógép 6600 A Seymour Cray által kifejlesztett CDC előnyben volt a többi akkori számítógéphez képest - a sebessége, amelyet a parancsok párhuzamos végrehajtásával értek el.

Harmadik generáció. Integrált áramkörű számítógépek (1965-1980)

Teljesítmény: több millió művelet másodpercenként.

Az integrált áramkör egy szilícium chipre maratott elektronikus áramkör. Több ezer tranzisztor fér el egy ilyen áramkörön. Következésképpen a számítógépek ezen generációja kénytelen volt még kisebbé, gyorsabbá és olcsóbbá válni.

Ez utóbbi tulajdonság lehetővé tette a számítógépek számára, hogy behatoljanak az emberi tevékenység különböző területeire. Emiatt specializálódtak (azaz különböző számítógépek voltak a különböző feladatokra).

Probléma merült fel a gyártott modellek (a hozzájuk tartozó szoftverek) kompatibilitásával kapcsolatban. Az IBM most először fordított nagy figyelmet a kompatibilitásra.

Megvalósult a többprogramozás (ilyenkor több végrehajtható program van a memóriában, ami processzor erőforrásokat takarít meg).

A miniszámítógépek továbbfejlesztése ( PDP-11).

Negyedik generáció. Számítógépek nagyméretű (és ultranagy) integrált áramkörökön (1980-...)

Teljesítmény: több száz millió művelet másodpercenként.

Lehetővé vált, hogy egy chipen ne csak egy integrált áramkör helyezhető el, hanem több ezer. A számítógépek sebessége jelentősen megnőtt. A számítógépek egyre olcsóbbak lettek, és mára magánszemélyek is vásárolták őket, ami az úgynevezett személyi számítógépek korszakát jelentette. De az egyén leggyakrabban nem volt hivatásos programozó. Következésképpen szoftverfejlesztésre volt szükség, hogy az egyén képzeletének megfelelően tudja használni a számítógépet.

A 70-es évek végén - a 80-as évek elején a számítógépek népszerűek voltak alma, amelyet Steve Jobs és Steve Wozniak fejlesztett ki. Később a személyi számítógép tömeggyártásba került IBM PC Intel processzoron.

Később megjelentek a sok utasítás egyidejű végrehajtására képes szuperskaláris processzorok és a 64 bites számítógépek.

Ötödik generáció?

Ez magában foglalja a sikertelen japán projektet is (a Wikipédián jól le van írva). Más források a számítógépek ötödik generációját úgynevezett láthatatlan számítógépek (háztartási gépekbe, autókba stb. beépített mikrokontrollerek) vagy zsebszámítógépekként emlegetik.

Arról is van vélemény, hogy az ötödik generációnak tartalmaznia kell a kétmagos processzoros számítógépeket. Ebből a szempontból az ötödik generáció 2005 körül kezdődött.

A számítógépeknek 4 fő generációja van.

Generációk:

Számítógép az el. lámpák, a teljesítmény körülbelül 20 000 művelet másodpercenként, minden gépnek saját programozási nyelve van (BESM, Strela).

1960-ban. Az 1948-ban feltalált tranzisztorokat számítógépekben használták, megbízhatóbbak, tartósabbak és nagy RAM-memóriával rendelkeztek. 1 tranzisztor kb. 40 el tud helyettesíteni. lámpák és nagyobb sebességgel működik. Információtárolóként mágnesszalagokat (Minszk-2, Ural-14) használtak.

1964-ben. Megjelentek és elterjedtek az első integrált áramkörök (IC-k). Az IC egy 10 mm 2 területű kristály. 1 IC 1000 tranzisztort tud helyettesíteni. 1 kristály - 30 tonnás "Eniak". Lehetővé vált több program párhuzamos feldolgozása.

Első alkalommal alkalmaztak nagyméretű integrált áramköröket (LSI), amelyek teljesítménye nagyjából 1000 IC-nek felelt meg. Ez a számítógépek gyártási költségeinek csökkenéséhez vezetett. 1980-ban. Kiderült, hogy egy kis számítógép központi processzorát egy 1/4 hüvelykes kristályra lehetett helyezni (Iliac, Elbrus).

Szintetizátor, hangok, párbeszéd vezetése, hanggal vagy érintéssel adott parancsok végrehajtása.

A harmadik generációs számítógépek és a korábbi számítógépek közötti különbségek

A harmadik generációs számítógépeknél a hardver jelentős javulása figyelhető meg, köszönhetően az integrált áramkörök (IC-k) használatának, amelyek hozzájárultak a méret, az energiafogyasztás, a sebesség, a megbízhatóság stb.

A fő különbség az ilyen számítógépek és az első és második generációs számítógépek között a számítási folyamat teljesen új szervezése.

A harmadik generációs számítógépek digitális és alfanumerikus információk feldolgozására is alkalmasak. A szövegek kezelésének képessége nagyszerű lehetőségeket nyit meg az ember és a számítógép közötti információcserére.

Különféle információbeviteli/kiadási eszközök létrehozása is. Szemléltető példa erre az információbevitel rendszeres telefonos kommunikációval, teletípussal vagy fénytollal. És a kimenet nem csak a lyukkártyákra történik, mint korábban, hanem közvetlenül a monitor képernyőjére, a telefonos kommunikációs csatornákra, a nyomtatókra (nyomtatott másolatok készítéséhez).

A szöveghasználat kapcsán lehetőség nyílik a bevezető nyelvet közelebb hozni az emberi nyelvhez, hozzáférhetőbbé tenni a felhasználók széles köre számára. Több probléma párhuzamos megoldásának képessége számítógépen. A harmadik generációs számítógép külső memóriával rendelkezik mágneslemezeken. Alkalmazások széles választéka.

A III. generációs gépek tipikus képviselői az ES számítógépek és az IBM-360. A Οʜᴎ a következő tulajdonságokkal rendelkeznek: integrált áramkörök használata, aggregálás, információk bájtos ábrázolása, bináris és decimális aritmetika használata, számok lebegő- és fixpontos ábrázolása, szoftver kompatibilitás, megbízhatóság, több rendszer.

Az ES számítógépek jellemzői.

Az ES számítógépek olyan gépek egész családját jelentik, amelyek egyetlen elemes alapra, egyetlen tervezési alapra épülnek, egyetlen szoftverrendszerrel és ugyanazzal a perifériakészlettel. Gyártásukat 1970-ben kezdték meg, az ilyen gépek ipari gyártása pedig 1972-ben kezdődött.

Minden ES számítógép szoftverkompatibilis egymással, és a legbonyolultabb és terjedelmesebb problémák megoldására készült. Ezek a gépek az univerzális, többprogramos gépek közé sorolhatók, amelyek több feladat párhuzamos feldolgozására is alkalmasak.

Sok modellnek egyetlen logikai felépítése és működési elve van. Ugyanakkor a különböző modellek különböznek egymástól sebességben, konfigurációban, memória méretben stb.

Mivel az ES számítógépes rendszer folyamatosan fejlődik, minden jellemzője folyamatosan javul, ezek a gépek 2 családba oszthatók. Az első modellcsaládba (Series-1) olyan gépek tartoznak, mint az ES-1010, ES-1020, ES-1021, ES-1030, ES-1040, ES-1050, ES-1060. Ebbe a családba tartoznak a módosított minták is (Ryad-1M): EC-1012, EC-1022, EC-1033, EC-1052. Fejlettebb gépek: ES-1015, ES-1025, ES-1035, ES-1045, ES-1055 kombinálhatók 2-es sorba, illetve modernizáltak (2M sor): ES-1036, ES-1066 stb.
Feltéve a ref.rf
Az ES számítógépes eszközök szintén központi és perifériára oszthatók. A központi eszközök a gép fő műszaki jellemzőit határozzák meg, ezek a központi processzor, RAM, multiplex és választó csatornák. A perifériás eszközök közé tartoznak a külső eszközök (ED), az adatelőkészítő eszközök (DPD) és a szervizeszközök.

Nagy mennyiségű információ tárolására mágnesszalagot és mágneslemez-meghajtókat használnak. A beviteli eszközöket úgy tervezték, hogy a külső bemeneti információkat érzékeljék, elektromos kódjelekké alakítsák, és egy bemeneti-kimeneti interfészen keresztül egy multiplex csatornára továbbítsák.

A kimeneti eszközök visszafordítják a gép kimenő jelét, és lyukkártyákra (lyukszalagokra) vagy más külső eszközökre továbbítják.

Kijelző – alfanumerikus és grafikus információk katódsugárcsőre történő bevitelére/kimenetére szolgáló eszköz. Nagyon kényelmes az adatok gyors megváltoztatásához közvetlenül a probléma megoldása közben.

A távirányító paneleket úgy tervezték, hogy a felhasználót a számítógéphez csatlakoztassák, amikor több száz méter választja el őket egymástól.

Az ES számítógépes adatelőkészítő eszközöknek 3 csoportja van: lyukkártya, lyukszalag és mágnesszalag. A számítógépben lévő vezérlők felügyelik a lyukkártyákon lévő információk rögzítésének helyességét.

Az UTD mágnesszalagon kétféleképpen működik: adatok rögzítése és olvasott adatok nyomtatása.

A műszaki berendezések figyeléséhez, beállításához, teszteléséhez és javításához szervizeszközökre van szükség.

Az ES számítógépes hardverek teljesítménye folyamatosan javul: nő a teljesítmény, a memóriakapacitás stb. Ez különösen a magasabb szintű integrációjú (LSI) mikroáramkörökre való átállás miatt történik. De ez már a IV generációs autókra vonatkozik.

Számítógépek generációi: a csöves „szörnyektől” az integrált áramkörökig

Valamivel több mint 50 év telt el az első elektronikus számítógép megjelenése óta. A társadalom fejlõdésének e rövid idõszaka alatt a számítógépek több generációja változott, és az elsõ számítógépek ma múzeumi ritkaságnak számítanak. Már a számítástechnika fejlődéstörténete is jelentős érdeklődésre tarthat számot, amely megmutatja a matematika szoros kapcsolatát a fizikával (elsősorban a szilárdtestfizika, félvezetők, elektronika) és a modern technológiával, amelynek fejlettségi szintjét nagyban meghatározza a gyártás előrehaladása. számítástechnika.

Hazánkban az elektronikus számítógépeket általában generációkra osztják. A számítástechnikát mindenekelőtt a gyors generációváltás jellemzi - rövid fejlődési története során már négy generáció cserélődött, most pedig az ötödik generációs számítógépeken dolgozunk. Mi a meghatározó tulajdonság, amikor egy számítógépet egy adott generációba sorolunk? Ez mindenekelőtt az elemi bázisuk (amelyből elsősorban épülnek), és olyan fontos jellemzők, mint a teljesítmény, a memóriakapacitás, az információkezelési és -feldolgozási módszerek. Természetesen a számítógépek generációkra osztása bizonyos mértékig önkényes. Számos olyan modell létezik, amely bizonyos jellemzők szerint az egyik, mások szerint egy másik generációhoz tartozik. És ennek ellenére a számítógépes generációk minőségi ugrásnak tekinthetők az elektronikus számítástechnika fejlődésében.

A számítógépeknek 4 generációja létezik

A számítógépek első generációja (1948-1958)

E generáció gépeinek elemi alapja az elektronikus csövek - diódák és triódák. A gépek viszonylag egyszerű tudományos és műszaki problémák megoldására szolgáltak. A számítógépek ebbe a generációjába tartoznak: MESM, BESM-1, M-1, M-2, M-3, "Strela", "Minisk-1", "Ural-1", "Ural-2", M-20, "Setun", BESM-2, "Hrazdan". Jelentős méretűek voltak, sok energiát fogyasztottak, rossz működési megbízhatósággal és gyenge szoftverrel rendelkeztek. Sebességük nem haladta meg a 2-3 ezer műveletet másodpercenként, a RAM kapacitása 2K vagy 2048 gépszó (1K-1024) volt, 48 bináris karakter hosszúsággal. 1958-ban. az M-20 gép 4K memóriával és körülbelül 20 ezer művelet/másodperc sebességgel jelent meg. Az első generációs gépekben az elektronikus számítógépek felépítésének logikai alapelveit, valamint Neumann Jánosnak a számítógépek memóriába bevitt program és kiindulási adatok (számok) segítségével történő működésére vonatkozó elképzeléseit valósították meg.

Ez az időszak jelentette az elektronikus számítógépek adatfeldolgozási célú kereskedelmi felhasználásának kezdetét.

Az akkori számítógépek vákuumcsöveket és külső memóriát használtak dobon.

A Οʜᴎ vezetékekbe gabalyodtak, és elérési idejük 1 x 10 másodperc volt. Gyártórendszerek és fordítók még nem jelentek meg. Ennek az időszaknak a végén kezdték el gyártani a mágneses magokra épülő memóriaeszközöket. Ennek az időszaknak a végén kezdték el gyártani a mágneses magokra épülő memóriaeszközöket. Az e generációhoz tartozó számítógépek megbízhatósága rendkívül alacsony volt.

Számítógépek második generációja (1959-1967)

E generáció gépeinek elemi alapja a félvezető eszközök voltak. A gépek különféle munkaigényes tudományos és műszaki problémák megoldására, valamint a gyártás technológiai folyamatainak vezérlésére szolgáltak. A félvezető elemek megjelenése az elektronikus áramkörökben jelentősen megnövelte a RAM kapacitását, a számítógépek megbízhatóságát és sebességét. A méretek, a tömeg és az energiafogyasztás csökkent.

A második generációs gépek megjelenésével az elektronikus számítástechnika felhasználási köre jelentősen bővült, elsősorban a szoftverfejlesztésnek köszönhetően. Speciális gépek is megjelentek, például számítógépek gazdasági problémák megoldására, termelési folyamatok kezelésére, információátviteli rendszerek stb. A második generációs számítógépek közé tartoznak:

M-40, -50 számítógépek rakétavédelmi rendszerekhez;

Ural -11, -14, -16 általános célú számítógépek, amelyek mérnöki, műszaki és gazdasági tervezési problémák megoldására irányulnak;

Minszk-2, -12, -14 mérnöki, tudományos és tervezési matematikai és logikai problémák megoldására;

A Minszk-22 tudományos, műszaki és gazdasági tervezési problémák megoldására szolgál;

BESM-3-4, -6 általános célú gépek, amelyek komplex tudományos és technológiai problémák megoldására irányulnak;

M-20, -220, -222 általános célú gép, amely összetett matematikai problémák megoldására összpontosít;

A MIR-1 egy kisméretű elektronikus digitális számítógép, amelyet számos mérnöki és matematikai probléma megoldására terveztek,

- A "Nairi" egy általános célú gép, amelyet a mérnöki, tudományos és műszaki kérdések széles körének megoldására terveztek,

valamint egyes gazdasági tervezési és számviteli, statisztikai feladatok;

Ruta-110 általános célú mini számítógép;

és számos más számítógép.

A BESM-4, M-220, M-222 számítógépek sebessége körülbelül 20-30 ezer művelet volt másodpercenként, a RAM pedig 8K, 16K és 32K. A második generáció gépei közül kiemelkedik a BESM-6, amelynek sebessége körülbelül egymillió művelet másodpercenként, a RAM pedig 32K-tól 128K-ig terjed (a számítógép-generáció legtöbb gépében: a csöves „szörnyektől” az integrált mikroáramkörökig, két memória egyenként 32K szegmenseket használnak).

Ezt az időszakot a tranzisztorok széles körben elterjedt használata és a szívekben továbbfejlesztett memóriaáramkörök jellemzik. Nagy figyelmet kezdtek fordítani a rendszerszoftverek, a kapillárisok és a bemeneti/kimeneti lehetőségek létrehozására. Ennek az időszaknak a végén megjelentek a Cobol, Fortan és más nyelvek univerzális és meglehetősen hatékony kapillárisai.

1x10-6 s elérési időt már sikerült elérni, bár a számítógép legtöbb eleme még mindig vezetékekkel volt összekötve.

Ennek az időszaknak a számítógépeit sikeresen használták az adathalmazok feldolgozásával és a gyárak, intézmények és bankok rendszerint rutinszerű működését igénylő problémák megoldásával kapcsolatos területeken.

Ezek a számítógépek a kötegelt adatfeldolgozás elvén működtek. Ez lényegében a kézi adatfeldolgozási módszereket reprodukálta. A számítógépek nyújtotta új lehetőségeket gyakorlatilag nem használták ki.

Ebben az időszakban alakult ki a számítástechnikai szakember szakma, és számos egyetem kezdett oktatási lehetőséget biztosítani ezen a területen.

A számítógépek harmadik generációja (1968-1973)

A számítógép elemi alapja a kis integrált áramkörök (MIS). A gépeket a tudomány és a technológia különböző területein való széleskörű felhasználásra szánták (számítások, termelésirányítás, tárgyak mozgatása stb.)

Az integrált áramköröknek köszönhetően jelentősen javítani lehetett a számítógépek műszaki és működési jellemzőit.

Például a harmadik generációs gépek a második generációs gépekhez képest nagyobb RAM-mal, nagyobb teljesítménnyel, nagyobb megbízhatósággal, valamint alacsonyabb energiafogyasztással, elfoglalt helyükkel és tömegükkel rendelkeznek.

A 70-es években a Szovjetunióban az automatizált vezérlőrendszereket továbbfejlesztették. Lefektetik a KGST (Council for Mutual Economic Assistance) tagországait lefedő állami és államközi adatfeldolgozási rendszer alapjait. Az EK harmadik generációs univerzális számítógépeit fejlesztik, amelyek kompatibilisek egymással (közepes és nagy teljesítményű gépek EC számítógépek), valamint a harmadik generációs külföldi számítógépekkel (IBM-360 stb. - USA). A Szovjetunió szakemberei és a Népköztársaság részt vesz az EK-számítógépek fejlesztésében, Bulgária (NRB),

a Magyar Népköztársaság (HPR), a Lengyel Népköztársaság (PPR), a Csehszlovák Szovjet Szocialista Köztársaság (CSSR) és a Német Demokratikus Köztársaság (NDK). Ugyanakkor a Szovjetunióban többprocesszoros és kvázi-analóg számítógépeket hoznak létre, valamint a „Mir-31”, „Mir-32”, „Nairi-34” mini-számítógépeket.

A technológiai folyamatok vezérlésére ASVT M-6000 és M-7000 sorozatú számítógépeket hoznak létre (V. P. Ryazanov és mások fejlesztették ki). M-180, "Electronics-79, -100, -125" integrált áramkörökön alapuló asztali mini számítógépek " fejlesztik és gyártják a ,-200", "Electronics DZ-28", "Electronics NTs-60" stb.

A harmadik generációs gépek közé tartoztak a „Dnepr-2”, az Unified System számítógépek (ES-1010, ES-1020, ES-1030, ES-1040, ES-1050, ES-1060 és ezek több köztes módosítása - ES-1021 stb. . ), MIR-2, Nairi-2 és még sok más.

Ennek az időszaknak a jellemzője a hardverárak meredek csökkenése volt. Ezt főként integrált áramkörök használatával sikerült elérni. A chipbe hagyományos, vezetékes elektromos csatlakozásokat építettek be. Ezzel akár 2x10-9s időértéket is lehetett kapni. Ebben az időszakban jelentek meg a piacon a felhasználóbarát munkaállomások, amelyek hálózatba kapcsolva nagymértékben leegyszerűsítették a nagy gépeknél általában jellemző rövid elérési idők elérését.

A számítástechnika fejlődésének további előrehaladása a félvezető memória, a folyadékkristályos képernyők és az elektronikus memória fejlesztésével járt. Ennek az időszaknak a végén kereskedelmi áttörés következett be a mikroelektronikai technológiában.

A számítógépek megnövekedett termelékenysége és az újonnan megjelenő többgépes rendszerek elvileg lehetővé tették olyan új feladatok megvalósítását, amelyek meglehetősen összetettek voltak, és sokszor megoldhatatlan problémákhoz vezettek a szoftverek megvalósításában. „Szoftverválságról” kezdtek beszélni.

Ekkor jelentek meg hatékony szoftverfejlesztési módszerek. Az új szoftvertermékek létrehozása ma már egyre inkább tervezési módszereken és speciális programozási módszereken alapult.

Ez az időszak a valós idejű számítógépek rohamos fejlődéséhez kapcsolódik. Kialakult az a tendencia, amely szerint az irányítási feladatokban a nagy számítógépek mellett a kisgépek alkalmazásának is helye van. Így kiderült, hogy egy mini számítógép rendkívül jól megbirkózik az összetett ipari létesítmények vezérlésének funkcióival, ahol egy nagy számítógép gyakran meghibásodik.

Az összetett vezérlőrendszerek alrendszerekre oszlanak, amelyek mindegyike saját miniszámítógépet használ. Egy nagy, valós idejű számítógéphez hierarchikus rendszerben rendelnek tervezési (monitoring) feladatokat az alrendszerek vezérlésének összehangolása és az objektumra vonatkozó központi adatok feldolgozása érdekében.

A kis számítógépekhez készült szoftverek eleinte nagyon egyszerűek voltak, de 1968-ban már azzá vált. Megjelentek az első kereskedelmi valós idejű operációs rendszerek, a magas szintű programozási nyelvekkel és a speciálisan ezekre kifejlesztett keresztrendszerekkel. Mindez biztosította a kisméretű gépek elérhetőségét az alkalmazások széles körében. Ma már alig lehet olyan iparágat találni, amelyben ezeket a gépeket valamilyen formában ne alkalmaznák sikerrel. Funkcióik a termelésben nagyon sokrétűek; Így egyszerű folyamatirányító rendszerek adhatók meg. Hangsúlyozni kell, hogy a vezérlő számítógép manapság egyre inkább behatol az adatterületre, ahol kereskedelmi problémák megoldására használják.

A mini számítógépeket a tervezéssel kapcsolatos mérnöki problémák megoldására kezdték használni. Az első kísérleteket a számítógépek tervezési eszközként való alkalmazásának hatékonyságának bemutatására végezték el.

Számítógépek negyedik generációja (1974-1982)

A számítógép elemi alapja a nagy integrált áramkörök (LSI). A gépek célja a munkatermelékenység drámai növelése a tudomány, a termelés, a menedzsment, az egészségügy, a szolgáltatás és a mindennapi élet területén. A magas fokú integráció segít növelni az elektronikus berendezések csomagolási sűrűségét és javítani a megbízhatóságukat, ami a számítógép teljesítményének növekedéséhez és költségeinek csökkenéséhez vezet. Mindez jelentős hatással van a számítógép és szoftverének logikai felépítésére (architektúrájára).

Szorosabbá válik a kapcsolat a gép felépítése és szoftverei között, különösen az operációs rendszer (vagy monitor) között - olyan programkészlet, amely emberi beavatkozás nélkül szervezi meg a gép folyamatos működését.

Ez a generáció az EC számítógépeket tartalmazza: ES-1015, -1025, -1035, -1045, -1055, -1065 ("2. sor"), -1036, -1046, -1066, SM-1420, -1600,- 1700, minden személyi számítógép ("Electronics MS0501", "Electronics-85", "Iskra-226", ES-1840, -1841, -1842 stb.), valamint egyéb típusok és módosítások. A negyedik generációs számítógép az Elbrus többprocesszoros számítástechnikai komplexumot is tartalmazza. Az „Elbrus-1KB” sebessége akár 5,5 millió lebegőpontos művelet másodpercenként, a RAM kapacitása pedig 64 MB. Az Elbrus-2 teljesítménye akár 120 millió művelet másodpercenként, a RAM kapacitása 144 MB vagy 16 MSwords (72 bites szó), az I/O csatornák maximális átviteli sebessége pedig 120 MB/s.

3. lecke: Témakör: Számítógép blokkvázlata. Számítógép architektúra külső és belső

Megismerni a hallgatókat a főbb PC-eszközökkel, azok céljaival és funkcióival.

A számítógép architektúrája annak valamilyen általános reprezentációja, beleértve a felhasználói képességek leírását is. Az architektúra meghatározza a számítógép alapvető logikai csomópontjainak alapelveit, műveleteit, információs kapcsolatait és kölcsönös kapcsolatát: processzor, véletlen elérésű memória (RAM), külső tárolóeszközök és perifériás eszközök. A számítógép szerkezete funkcionális elemeinek és a köztük lévő kapcsolatok összessége. Az elemek sokféle eszközben kaphatók – az alapvető számítógépes logikai egységektől az egyszerű áramkörökig.

Von Neumann alapelvei (építészet)

A nagy számítógépes pozíció kialakításának alapja az 1945-ben megfogalmazott általános elvet követi. John He Neumann amerikai tudós.

1. Programvezérlési elv. Ebből következik, hogy a program parancsok halmazából áll, amelyeket a processzor automatikusan egymás után hajt végre meghatározott sorrendben.

A program lekérése a memóriából történik egy programszámláló segítségével. Ez a processzorregiszter szekvenciálisan megnöveli a benne tárolt következő utasítás címét az utasítás hosszával, mivel a programutasítások egymás után helyezkednek el a memóriában, ezáltal megszervezik az utasítások láncának kiválasztását a memóriacellák szekvenciális elrendezéséből.

Ha egy parancs kitöltése után nem a következőre, hanem egy másikra kell áttérni, akkor feltételes és feltétel nélküli ugrási parancsokat (elágazás) használunk, amelyek a következő parancsot tartalmazó memóriacella számát írják be a parancsszámlálóba. .

2. A homogén emlékezet elve. A programok és az adatok ugyanabban a memóriában tárolódnak. Emiatt a számítógép nem tesz különbséget a között, hogy mi van egy memóriacellában: szám, szöveg vagy parancs.

3. A célzás elve. Struktúra – a fő memória újraszámozott cellákból áll.

Ebből következik, hogy lehetőség van a memóriaterületeknek elnevezni, így a bennük kitöltött értékek utólag elérhetők, illetve a program végrehajtása során a hozzárendelt nevek segítségével módosíthatók.

A számítógép logikai sorozata (egységei), az architektúra legegyszerűbb típusa

A központi egység (CU) a számítógép fő alkotóeleme, és magába foglalja a központi feldolgozó egységet (CPU) és a RAM-ot.

A processzor közvetlenül valósítja meg az információfeldolgozás és a számítási folyamat vezérlésének műveleteit, amely a gépi utasításokat és adatokat visszakeresi a működési memóriából, és a működési memóriába ír, be- és kikapcsolja a belső eszközöket.

A processzor fő blokkjai a következők:

Vezérlőeszköz interfész processzorról (a processzor más gépelemekkel való interfészére és kommunikációjára szolgáló rendszer);

Aritmetikai-logikai eszközök;

Processzor memória (belső, gyorsítótár);

A RAM az adatok és programok ideiglenes tárolására szolgál számítási és logikai műveletek során.

A központi eszköz a következő jellemzőket írja le:

A gépszó hossza (bitmélység, címezhetőség);

Parancsrendszer, RAM kapacitás;

Teljesítmény (processzor órajele, RAM írási/olvasási ciklusa).

Külső eszközök – biztosítják a számítógép és a környezet közötti interakció hatékonyságát: felhasználók, vezérlőobjektumok és egyéb objektumok. A külső eszközök a következő csoportokba sorolhatók:

Interaktív beviteli/kimeneti eszközök;

Tárolóeszközök (tömegtárolás);

Tömegbeviteli eszközök;

Tömegkimeneti eszközök

Külső nagyszámítógépek. A külső eszközök közé tartoznak a nyomtatóterminálok és egyéb eszközök.

A kommunikációs csatornákon.

Számítógépes eszköz

Az IBM PC személyi számítógépek általában három részből (blokkból) állnak:

Rendszer egysége;

Billentyűzet, amely lehetővé teszi karakterek bevitelét a számítógépbe;

Monitor (vagy kijelző) - szöveges és grafikus információk megjelenítésére.

A számítógépek hordozható változatban is kaphatók – általában „jegyzettömb” (laptop) változatban.

Itt a rendszeregység, a monitor és a billentyűzet egy házba van zárva: a rendszeregység a billentyűzet alatt van elrejtve, a monitor pedig a billentyűzet burkolataként készült.

Rendszer egysége.Ő a számítógép „gazdája”. Tartalmazza a számítógép összes fő összetevőjét:

A számítógép működését vezérlő elektronikus áramkörök (mikroprocesszor, RAM, eszközvezérlők stb.);

Tápegység, amely a hálózati tápfeszültséget kisfeszültségű egyenárammá alakítja, amely a számítógép elektronikus áramköreit táplálja;

Hajlékonylemez-mágneses meghajtók (vagy meghajtók), amelyek hajlékonylemezek (hajlékonylemezek) olvasására és írására szolgálnak;

Nem eltávolítható mágneses merevlemez (merevlemez) olvasására és írására tervezett mágneses merevlemez-meghajtó;

Egyéb eszközök.

További eszközök. Különféle bemeneti-kimeneti eszközöket csatlakoztathat egy IBM PC számítógép rendszeregységéhez, ezáltal bővítve annak funkcionalitását.

Külső eszközök. Sok eszköz a számítógépes rendszeregységen kívül található, és speciális aljzatokon (csatlakozókon) keresztül csatlakozik hozzá, amelyek általában a rendszeregység hátsó falán találhatók. Az ilyen eszközöket általában külsőnek nevezik. A monitor és a billentyűzet vágása, az ilyen eszközök a következők:

Nyomtató - szöveges és grafikus információk nyomtatásához;

Az egér olyan eszköz, amely megkönnyíti az információk számítógépbe való bevitelét;

Joystick-manipulátor zsanérra szerelt fogantyú formájában, gombbal, elsősorban számítógépes játékokhoz használatos;

Valamint más eszközök.

Belső eszközök. Egyes eszközök behelyezhetők a számítógépes rendszeregységbe (ezért gyakran belsőnek nevezik őket), például:

Modem vagy faxmodem - információcserére más számítógépekkel a telefonhálózaton keresztül (a faxmodem faxok fogadására és fogadására is alkalmas);

CD-meghajtó, lehetővé teszi adatok olvasását számítógépes CD-kről és audio CD-k lejátszását;

Streamer - adatok tárolására mágnesszalagon;

Hangkártya - hangok lejátszásához és rögzítéséhez (zene, hang stb.).

A modemek, faxmodemek, streamerek, CD-meghajtók és egyéb eszközök azonban külső változatban is előállíthatók. A belső eszközök általában olcsóbbak, nem igényelnek házat, és nem kell felszerelni őket saját tápegységgel.

Vezérlők és eszközök. Az IBM PC-n megosztott számítógépekben az eszközök működésének vezérlésére elektronikus áramköröket - vezérlőket - használnak. A különböző eszközök különböző módokon csatlakoznak a vezérlőkhöz:

Egyes eszközök (hajlékonylemez-meghajtó, billentyűzet stb.) a számítógépben található szabványos vezérlőkhöz csatlakoznak;

Egyes eszközök (hangkártyák, sok faxmodem stb.) elektronikus kártyaként vannak kialakítva, vagyis a vezérlőjükkel egy kártyára vannak felszerelve;

A fennmaradó eszközök a következő csatlakozási módot használják: a számítógép rendszeregységébe elektronikus kártyát (vezérlőt) helyeznek, amely vezérli az eszköz működését, és magát az eszközt csatlakoztatják.

kábelt ehhez a táblához.

1. sz. gyakorlati munka

IBM PC billentyűzet. Biztonsági intézkedések

Biztonsági intézkedések:

A számítógépen dolgozó hallgatók kötelesek:

1. csak a tanár által megbízott munkát végezze;

2. csak azokkal a berendezésekkel dolgozzon, amelyek rendkívül fontosak a feladatok elvégzéséhez;

3. legalább 50 cm távolságban dolgozzon. a képernyőről;

5. óvatosan kezelje a berendezést;

6. Azonnal hagyja abba a munkát, ha szokatlan hang hallható, vagy a berendezés spontán kikapcsol.

A számítógépen dolgozó tanulóknak tilos:

1. legyen bent felsőruházatban;

2. nedves ruhában és vizes kézzel dolgozni;

3. használja a billentyűzetet, ha nincs feszültség csatlakoztatva;

4. kapcsolja be és ki az áramot és a berendezéseket;

5. számítógépes berendezéseket és eszközöket mozgatni;

6. érintse meg a billentyűzet és a monitor hátulját;

7. tegyen könyveket, füzeteket a billentyűzetre és a monitorra;

8. saját maga hárítsa el a problémákat;

9. álljon fel a munkahelyéről, amikor látogatók lépnek be az irodába.

Számítógépek generációi - fogalmak és típusok. A „Számítógép-generációk” kategória besorolása és jellemzői 2017, 2018.

A számítógépek második generációja

A számítógépek második generációját 1955 és 1964 között hozták létre. Valójában nehéz egyértelműen behatárolni a nemzedékek körét, hiszen egy időben a különböző generációkhoz tartozó számítógépek is készültek, és maga a nemzedékről nemzedékre való átmenet nem hirtelen, hanem fokozatos volt. Először néhány számítógépes elemet cseréltek ki, majd másokat, és így fokozatosan, több év alatt megtörtént az átállás.

Az új elembázisra való átállás elkerülhetetlennek bizonyult, mivel az első generációs számítógépek termelékenységének és megbízhatóságának növekedése elérte a maximumot. A fő okok, amelyek a vákuumcsövek cseréjének szükségességéhez vezettek, a következők voltak:

1. Az elektronikus csövekben lévő izzószál idővel elveszíti kibocsátó tulajdonságait és kiég. Átlagosan a lámpa élettartama nem haladta meg a 10 000 órát. Így egy 104 vákuumcsőből álló számítógépben óránként átlagosan egy vákuumcső hibásodott meg. Az ilyen alacsony megbízhatósági mutatók fejfájást okoztak a fejlesztőknek, bonyolult és költséges módszerek alkalmazására kényszerítették őket a megbízhatóság növelésére, és nagymértékben hátráltatták a számítógépek termelékenységének növekedését. Összehasonlításképpen, a tranzisztorok élettartama akkoriban több ezerszer hosszabb volt, mint a vákuumcsöveké.

2. A vákuumcsövet használó számítógépek nagy teljesítményű áramforrást igényelnek, miközben az energia csaknem 75%-a hőveszteségbe megy el. Ez viszont költséges és összetett hűtési rendszerek megszervezésének szükségességéhez vezet. A tranzisztorok egy nagyságrenddel kevesebb energiát fogyasztanak és kevésbé melegszenek fel.

3. Elektronikus csövek nagy méretei. A legkisebb rádiócsövek nem tették lehetővé 1000-nél több elem elhelyezését egy köbdeciméterben, ugyanakkor a tranzisztorok alkalmazása lehetővé tette a beépítési sűrűség nagyságrenddel történő növelését.

4. A rádiócsövek törékeny elem. Beépítése körültekintést és pontosságot igényel, automatizálható nagyon nehéz. Ugyanakkor a tranzisztorok sokkal megbízhatóbbak és tartósabbak, ami megkönnyíti gyártásuk és telepítésük folyamatának automatizálását, és ez a tranzisztorok és általában a számítógépek költségeinek csökkenéséhez vezet.

Így a második generációs számítógép alapja egy új elembázis - félvezető tranzisztorok (triódák) használata volt, amelyek a számítógépes tervezés fő részét képezik.

A tranzisztorok létrehozásának története 1925. október 22-én kezdődött, amikor Julius Edgar Lilienfeld szabadalmat jegyeztetett be a térhatású tranzisztor működési elvén. A térhatású tranzisztorok működéselmélete egyszerűbb, mint a bipoláris tranzisztoroké, ezért sokkal korábban igazolták és szabadalmaztatták, mint a bipoláris tranzisztorok. Általánosságban elmondható, hogy a térhatású tranzisztor működési elve hasonló az elektroncsövek működéséhez. A térhatású tranzisztorban a forrás hasonló a vákuumtrióda katódjához, a kapu olyan, mint egy rács, és a leeresztő olyan, mint egy anód. A térhatású tranzisztorok gyakorlati megvalósításának nehézségei azonban csak 1960-ban tették lehetővé működő modell megalkotását, jóval később, mint a bipoláris tranzisztor létrehozása, és csak a kilencvenes években kezdett a terepi tranzisztorok dominálni a bipolárisokkal szemben. .

Az első működő tranzisztor bipoláris volt, és 1947-ben a Bell Labs vezető szakemberei, William Shockley, John Bardeen és Walter Brattain alkották meg. A készülék hivatalos bemutatójára 1947. december 23-án került sor, és ezt a dátumot tekintik a tranzisztor feltalálásának hivatalos napjának.

Az első bipoláris tranzisztor egy olyan eszköz volt, amelyben két fém érintkezőt egy polikristályos germánium rúdhoz csatlakoztattak. Ennek másolata a jobb oldali képen látható.

Így a második generációs számítógépek alapját a bipoláris tranzisztorok képezték, amelyek három, egymás után elrendezett félvezetőréteg: emitter, bázis és kollektor.

A félvezetők olyan anyagok, amelyek ellenállása a hőmérséklettől, a szennyeződések jelenlététől vagy a megvilágítás változásától függően változik. A tranzisztorok készítésekor különböző szennyező vezetőképességű félvezetőket használtak.

Kétféle szennyeződés létezik: donor és akceptor. Amikor donor szennyeződést adunk hozzá, „extra” elektronok képződnek a félvezetőben. Az ilyen félvezetőket n-típusú félvezetőknek nevezzük. Például az n = 4 vegyértékű szilícium esetében a donor szennyeződés az n = 5 vegyértékű arzén. Minden arzén-szennyező atom egy vezetési elektront termel.

Ha akceptor szennyeződést adunk hozzá, a félvezetőben pozitív töltésű, számszerűen az elektron töltésével megegyező „extra” részecskék képződnek. Az ilyen részecskéket lyukaknak, a plusz lyukakkal rendelkező félvezetőket p-típusú félvezetőknek nevezzük. Például a szilícium esetében az akceptor szennyeződés indium, vegyértéke n = 3. Minden indiumatom egy extra „lyuk” kialakulásához vezet.

Amikor két különböző típusú félvezető érintkezik, az n-típusú félvezető elektronjai elkezdenek beköltözni a p-típusú félvezetőbe, és a p-típusú félvezető lyukai az n-típusú félvezetőbe. Amint azonban az n-típusú félvezető határrétege „telítődik” lyukakkal, és a p-típusú félvezető határrétege elektronokkal telítődik, a lyukak és elektronok diffúziós folyamata a képződés miatt leáll. az úgynevezett blokkoló rétegből.

De amint negatív feszültséget kapcsolunk egy n-típusú félvezetőre, és pozitív feszültséget a p-típusú félvezetőre, a blokkolóréteg megsemmisül, és a lyukak és az elektronok diffúziója újraindul. Ha pozitív feszültséget adunk egy n-típusú félvezetőre, és negatív feszültséget adunk egy p-típusú félvezetőre, akkor a blokkolóréteg megnő. Vagyis ha egy logikai egységet adunk a kollektorra (például -5 voltos feszültség), akkor vagy logikai nullát (1 voltnál kisebb feszültség) vagy logikai nullát (5 volt feszültség) kaphatunk az emitteren. . Logikait akkor kapunk, ha pozitív feszültséget adunk az alapra (például 5 volt), ellenkező esetben az emitteren logikai nulla van. A második generációs számítógépek ezekre az elemekre épültek.

Mint látható, a félvezető tranzisztorok működési elve nem sokban különbözik a vákuumcsövek működési elveitől. Használatuk azonban lehetővé tette a számítógép jelentős fejlesztését anélkül, hogy a szerkezeti diagramon jelentős változtatásokat végeztünk volna. Így a számítógép teljesítménye megközelítőleg két nagyságrenddel nőtt, a méretek pedig egy nagyságrenddel csökkentek. A megbízhatóság jelentősen nőtt (több nagyságrenddel). Ezzel párhuzamosan a számítógépek ára csökkent!

Ezt a helyzetet jól szemlélteti az IBM által a 709-es és 7090-es modellek sorában a csöves számítógépekről a félvezető számítógépekre való átállás. Az IBM 709 egy cső számítógép, amelyet 1958 augusztusában készítettek. Az IBM 7090 egy félvezető számítógép, amelyet 1960 júniusában készítettek, szerkezetében hasonló az IBM 7090-hez. Ugyanakkor a félvezető számítógép több mint 6-szor gyorsabb volt, mint csöves megfelelője.

Összehasonlításképpen a bal oldali táblázat az első és második generációs számítógépek teljesítményének és méreteinek átlagos adatait mutatja. Az adatok a „Számítógépek fejlesztése” című könyvből származnak, szerzők Apokin I.A., Meistrov L.E.

Érdemes megjegyezni, hogy a vákuumcsövek új elemekkel való cseréje nem csak egy irányba ment (tranzisztorok használata). A számítógépek fejlesztésének más módjaira is sor került. Így Japánban 1958-ban sorozatban gyártották a parametron alapuló számítógépeket.

A parametron egy elektronikus elem, amelynek működési elve a parametrikus gerjesztés és az elektromos rezgések erősítésének jellemzőire épül. Amint azt a nagy szovjet enciklopédiában leírták, a legegyszerűbb parametron az f0 frekvenciára hangolt oszcillációs áramkör. Amikor az áramkör egyik energiaigényes paramétere periodikusan megváltozik egy fn frekvenciájú szivattyújel hatására, amelynek frekvenciája megközelítőleg 2*f0, akkor benne egy fm = fn/2 frekvenciájú rezgés jelenik meg, amely koherens izgalmas oszcilláció. Ebben az esetben a paraméterben gerjesztett rezgések fázisa felveheti a két, 180°-kal eltérő érték valamelyikét, amelyeket hagyományosan (0, p) jelölnek, és a kívánt ideig ebben az állapotban maradhat. A paraméternek ez a képessége teszi lehetővé, hogy a számítógép építésének alapjaként használják.

Számítógépeket is gyártottak (a Szovjetunióban - Setun és Franciaországban - KAB-500), mágneses elemeket (ferritmagokat) használva az elektroncsövek helyett logikai elemként és tárolóeszközként.

A számítógépfejlesztés ezen területei azonban nem tudták kiállni a versenyt a tranzisztorokkal, mivel a tranzisztorok technológiailag fejlettebbek voltak, könnyebben miniatürizálhatók és lehetővé tették az integrált áramköri technológiák alkalmazását.

A termelékenység jelentős növekedése és a megnövekedett megbízhatóság, a súly, a méret és az energiafogyasztás csökkenése jelentősen megnövelte a számítógépek iránti keresletet és kiterjesztette alkalmazási körüket. Megjelentek az előfeltételek a számítógépek repülésben, űrhajózásban, gépészetben és más gyorsan fejlődő tudomány és technológia területén történő használatához.

Egyértelmű tendenciák mutatkoznak a számítógép-flotta és kapacitásuk jelentős növekedése felé. A jobb oldali grafikon az Egyesült Államok számítógépparkjának fejlődési tendenciáit mutatja a „Development of Computers” című könyvben közölt adatok szerint, szerzők Apokin I.A., Meistrov L.E.

Ugyanakkor a számítógépek fejlődésének főbb irányzatai az elembázis fejlesztéséhez kapcsolódnak, ezért az alábbi ábrán látható számítógép blokkvázlata alapvetően nem változott az első generációs számítógép blokkvázlatához képest. . Vannak azonban tendenciák a számítógépes számítási erőforrások párhuzamosítására és a többprogramos működési elvre.

A számítógépek gyakran több párhuzamos működésvezérlő eszközt, több véletlen elérésű memóriaeszközt, sőt több aritmetikai-logikai egységet is tartalmaztak. Sőt, az azonos funkciót ellátó eszközök gyakran lehetnek azonos típusúak vagy speciálisak. Például lehet egy központi aritmetikai logikai egység és több, konkrét feladatok megoldására optimalizált segédegység.

Így az USA-ban 1960-ban kifejlesztett Honeywell-800 számítógép több párhuzamos működési memóriaeszközt használt, amelyek egy vezérlőeszköznek voltak alárendelve. Ez lehetővé tette a mágneses magokon lévő memóriaáramkörök lassú működésének jelentős kompenzálását és a logikai áramkörök potenciáljának hatékonyabb kihasználását. Az 1960-ban Franciaországban létrehozott Gamma-60 számítógépben pedig több vezérlőeszköz működött egy blokk RAM-mal. Egy ilyen szerkezeti diagram előnyös viszonylag kis mennyiségek összetett és időigényes adatfeldolgozásához. Az 1960-ban Ramo Wooldridge által az USA-ban kifejlesztett RW-400 számítógépet több független RAM egységgel és számos vezérlőeszközzel szerelték fel. Ez a szerkezeti diagram volt leginkább összhangban a párhuzamos működés elveivel, és lehetővé tette a számítógép teljesítményének jelentős növelését.

Egy második generációs számítógép blokkvázlata, amely a számítástechnika fejlődésének trendjeit tükrözi, az alábbi ábrán látható.

A diagramon:

UVv – beviteli eszköz;
UVv – kimeneti eszköz;
RAM – egy vagy több véletlen hozzáférésű memóriaeszköz;
ALU - egy vagy több aritmetikai-logikai egység;
CU - egy vagy több vezérlőeszköz;
Az ESD egy külső tárolóeszköz.

A számítógépek szerkezetének változása a párhuzamosság különféle elveinek alkalmazása felé számos követelmény létrehozásához vezetett a többprogramos számítógépekre vonatkozóan, amelyeket helyesen fogalmazott meg B.L. Riley a "Commons ACM" című könyvében:

1. A számítógépbe bevitt vagy ROM-ban tárolt programoknak függetlennek kell lenniük az abszolút gépcímektől.

2. Legyen olyan programprioritási rendszer, amely lehetővé teszi a megfelelő program kiválasztását minimális késleltetéssel, ha több program közül lehet választani.

3. Minden végrehajtó program aktuális állapotának fenntartásához rendszert kell biztosítani.

4. A rendszer bármely, adott időpontban használaton kívüli regiszterének vagy bármely más elemének elérhetőnek kell lennie bármely más párhuzamosan futó program számára.

5. Biztosítani kell a futó program megszakítására szolgáló rendszert lekérdezési módszerrel (a vezérlőkészülék a lekérdezett eszközök állapotának megfelelően kapcsol), vagy felfüggesztési módszerrel (más eszközök jelei bejutnak a vezérlőkészülékbe és ennek megfelelő átvitelt okoznak). vezérlés másik programra).

6. Közvetlen kapcsolatnak kell lennie bármely két rendszereszköz között, amelyek információt cserélhetnek. Ne használjon harmadik eszközt köztes elemként a cserében.

7. A rendszert úgy kell megszervezni, hogy a több program lebonyolításához szükséges felügyelet és ellenőrzés csak kevés vagy semmilyen többletidőt ne igényeljen.

8. A rendszeren belüli adatkonverzió és adatátvitel mennyiségét minimálisra kell csökkenteni.

A második generációs számítógépek felépítésének egyre bonyolultabbá válása, a feladatok párhuzamosításának lehetősége, a multiprogramozás gondolata, az alkalmazási kör bővülése a programozási folyamatot összetett, időigényes és igényes munkává tette. Eszközökre volt szükség ennek a feladatnak a megkönnyítéséhez és a programfejlesztési idő csökkentéséhez. Ezért az algoritmikus programozási nyelvek gyorsan fejlődni kezdtek. A hatvanas évek végén már több mint 1000 volt belőlük, köztük a leghíresebbek:

ALGOL, amelyet 1957-ben fejlesztettek ki, és a tudományos és műszaki számításokra összpontosított;

Fortran, amelyet az IBM szakemberei fejlesztettek ki 1957-ben numerikus elemzési problémákra. Ezt a programozási nyelvet ma is széles körben használják;

COBOL az USA-ban 1958-ban kifejlesztett, gazdasági problémák megoldását célzó;

Selypít, amelyet 1958-ban fejlesztettek ki az USA-ban, és a szimbolikus adatfeldolgozásra és a döntéshozatali folyamatokra összpontosított. Jelenleg széles körben használják;

IPL 1960-ban, az USA-ban, a Massachusetts Institute of Technology-ban fejlesztették ki. Lehetővé tette a szavak és kifejezések manipulálását természetes nyelven. Ezen a nyelven jelent meg először a lista fogalma;

PL-1, amelyet az IBM fejlesztett ki 1960-ban. Univerzális programozási nyelv.

A programozási nyelvek széleskörű fejlődése tovább járult a számítógépek népszerűségéhez és egyre több új alkalmazási területen való bevezetéséhez. Soroljuk fel a számítástechnika területén a számítógépek második generációjához kapcsolódó legjelentősebb fejleményeket:

TX-0- az első kísérleti tranzisztoros számítógép, amelyet 1953-ban fejlesztettek ki a Massachusetts Institute of Technology-ban (1955-ben helyezték üzembe).

TRADIC- az egyik első tranzisztoros számítógép, amelyet 1955-ben hoztak létre az Egyesült Államokban. 800 tranzisztorból és 11 000 germánium diódából állt.

Stretch (IBM-7030), amelyet az 1960-as években az USA-ban az IBM fejlesztett ki, erősen befolyásolta a számítástechnika fejlődését. Ez a számítógép a számítástechnika területén 1960-ban ismert szinte minden vívmányt tartalmazott. A párhuzamos működési elvek széleskörű alkalmazása, a nagy számú utasításkészlet (több mint 600) és a rengeteg kiváló minőségű elem (169 000 tranzisztor) példátlan teljesítmény elérését tette lehetővé. Így a 64 bites lebegőpontos számok összeadása 1,5 μs, a szorzás művelete 2,7 μs alatt készült el. Ebből az autóból összesen 5 példány készült.

FX1, amelyet a Lincoln Laboratory of Technology fejlesztett ki 1961 áprilisában. A fejlesztés fő célja a maximális számítási képességek elérése volt, melyhez a technológia legfejlettebb vívmányait használták fel. Például először használtak mágnesszalagos memóriát fő tárolóeszközként.

CDC 6600– A Control Data által 1960-ban az Egyesült Államok Atomenergia-bizottságának megrendelésére kifejlesztett számítógép. Ez a számítógép széles körben alkalmazta a párhuzamos adatfeldolgozás elveit, amelyhez egy 131 ezer szavas memóriaeszközzel rendelkező központi processzort és tíz perifériás számítógépet szántak, amelyek mindegyike saját, 4096 szavas memóriával volt felszerelve. Az első integrált áramkörű számítógépek megjelenéséig (1065) a CCD-6600 maradt a világ leggyorsabb számítógépe. Teljesítménye meghaladta a hárommillió műveletet másodpercenként.

Razdan 2 1961-ben a Szovjetunióban készült. A számítógépet tudományos, műszaki és mérnöki számítások elvégzésére szánták. Ennek a számítógépnek a teljesítménye körülbelül 5000 művelet volt másodpercenként. Az üzemképes tárolóeszköz ferritmagon készült, a külső tárolóeszköz egy mágnesszalagos meghajtó volt.

Minszk-2– A minszki számítástechnikai berendezéseket gyártó gyár által elnevezett számítógép. Sergo Ordzhonikidze 1963-ban. Tudományos, műszaki és gazdasági tervezési problémákat hivatott megoldani.

VILÁG- egy kis elektronikus digitális számítógép, amelyet az Ukrán SSR Tudományos Akadémia Kibernetikai Intézetében fejlesztettek ki V. M. Glushkov vezetésével 1965-ben.

BESM-6– 1966-ban a Szovjetunióban a második generációs elembázison készült számítógép. 60 000 tranzisztorból és 200 000 félvezető diódából állt, és a teljesítmény elérte az 1 millió műveletet másodpercenként.

A lista nagyon sokáig folytatható, és mindez arra utal, hogy a második generációs számítógépek megmutatták, hogy az emberiség jövője szorosan összefügg a számítástechnika fejlődésével és használatával. Ettől a pillanattól kezdve a számítógépek az emberi élet szerves részévé váltak.

Bibliográfia

1. A számítástechnika fejlődésének története. Lanina E.P. ISTU, Irkutszk – 2001

2. Számítástechnika fejlesztése. Apokin I.A. M., "Science", 1974

3. Kémia 8-9 évfolyam. Zsukov S.T.

4. Nagy szovjet enciklopédia. Szerk. "Szovjet Enciklopédia", 1978

5. Elektronikai ritkaságok múzeuma.

6. Wikipédia (orosz).

Bevezetés

1. Számítógépek első generációja 1950-1960

2. Számítógépek második generációja: 1960-1970-es évek

3. Számítógépek harmadik generációja: 1970-1980-as évek

4. Számítógépek negyedik generációja: 1980-1990

5. Számítógépek ötödik generációja: 1990-től napjainkig

Következtetés

Bevezetés

1950 óta 7-10 évente radikálisan frissítik a számítógépek felépítésének és használatának tervezési-technológiai és szoftver-algoritmikus elveit. Ebben a tekintetben jogos a számítógépek generációiról beszélni. Hagyományosan minden generációhoz 10 év jár.

A számítógépek hosszú evolúciós utat jártak be az elembázis (a lámpáktól a mikroprocesszorokig), valamint az új képességek megjelenése, használatuk körének és jellegének kiterjesztése szempontjából.

A számítógépek generációkra bontása a számítástechnikai rendszerek nagyon feltételes, laza osztályozása a hardver és szoftver fejlettségi foka, valamint a számítógéppel való kommunikáció módja szerint.

A számítógépek első generációjába az 50-es évek fordulóján készült gépek tartoznak: az áramkörökben vákuumcsöveket használtak. Kevés parancs volt, a kezelőszervek egyszerűek, a RAM kapacitása és a teljesítménymutatók alacsonyak voltak. A teljesítmény körülbelül 10-20 ezer művelet másodpercenként. A bevitelhez és a kiadáshoz nyomtatóeszközöket, mágnesszalagokat, lyukkártyákat és lyukpapírszalagokat használtak.

A számítógépek második generációjába azok a gépek tartoznak, amelyeket 1955-65 között terveztek. Vákuumcsöveket és tranzisztorokat is használtak. A RAM mágneses magokra épült. Ekkor jelentek meg a mágneses dobok és az első mágneses korongok. Megjelentek az úgynevezett magas szintű nyelvek, amelyek eszközei lehetővé teszik a számítások teljes sorozatának vizuális, könnyen érthető formában történő leírását. Számos könyvtári program jelent meg különféle matematikai feladatok megoldására. A második generációs gépekre a szoftver-inkompatibilitás volt jellemző, ami megnehezítette a nagy információs rendszerek rendszerezését, így a 60-as évek közepén megtörtént az átállás a szoftverkompatibilis, mikroelektronikai technológiai bázisra épülő számítógépek létrehozására.

A számítógépek harmadik generációja. Ezek a 60-as évek után készült gépek, amelyek egyetlen architektúrájúak, pl. szoftver kompatibilis. Megjelentek a multiprogramozási lehetőségek, pl. több program egyidejű végrehajtása. A harmadik generációs számítógépek integrált áramköröket használtak.

Számítógépek negyedik generációja. Ez a számítógépek jelenlegi generációja, amelyet 1970 után fejlesztettek ki. A 4. generációs gépeket úgy tervezték, hogy hatékonyan használják a modern, magas szintű nyelveket és leegyszerűsítsék a programozási folyamatot a végfelhasználó számára.

Hardver tekintetében jellemző rájuk a nagyméretű integrált áramkörök elemi alapként való felhasználása, valamint a nagy sebességű, több MB kapacitású, véletlen hozzáférésű tárolóeszközök jelenléte.

A 4. generációs gépek többprocesszoros, több gépből álló komplexumok, amelyek külső áramról működnek. memória és általános mező ext. eszközöket. A teljesítmény eléri a több tízmillió műveletet másodpercenként, a memória - több millió szót.

A számítógépek ötödik generációjára való átállás már megkezdődött. Ez az adatfeldolgozásról a tudásfeldolgozásra való minőségi átmenetből és a számítógép alapvető paramétereinek növeléséből áll. A fő hangsúly az „intelligencián” lesz.

A mai napig a legbonyolultabb neurális hálózatok által mutatott tényleges "intelligencia" egy földigiliszta szintje alatt van, azonban bármennyire is korlátozottak ma a neurális hálózatok képességei, számos forradalmi felfedezés a közelben lehet.

1. Számítógépek első generációja 1950-1960

A logikai áramköröket különálló rádióalkatrészek és izzószálas elektronikus vákuumcsövek segítségével hozták létre. A véletlen hozzáférésű memóriaeszközök mágneses dobokat, akusztikus ultrahangos higany- és elektromágneses késleltetési vonalakat, valamint katódsugárcsöveket (CRT) használtak. Külső tárolóeszközként mágnesszalagos meghajtókat, lyukkártyákat, lyukszalagokat és dugaszolható kapcsolókat használtak.

A számítógépek ezen generációjának programozása kettes számrendszerben, gépi nyelven történt, vagyis a programok szigorúan a gép egy adott modelljére koncentráltak, és ezekkel a modellekkel együtt „haltak meg”.

Az 1950-es évek közepén megjelentek a géporientált nyelvek, például a szimbolikus kódolási nyelvek (SCL), amelyek lehetővé tették a rövidített verbális (betűs) jelölések és decimális számok használatát a parancsok és címek bináris jelölése helyett. 1956-ban létrehozták az első magas szintű programozási nyelvet a matematikai problémák megoldására - a Fortran nyelvet, 1958-ban pedig az univerzális programozási nyelvet, az Algol.

A számítógépek, kezdve az UNIVAC-tól a BESM-2-ig és a minszki és urali számítógépek első modelljéig, a számítógépek első generációjába tartoznak.

2. Számítógépek második generációja: 1960-1970-es évek

A logikai áramkörök diszkrét félvezető és mágneses elemekre (diódák, bipoláris tranzisztorok, toroid ferrit mikrotranszformátorok) épültek. Tervezési és technológiai alapként nyomtatott áramkörök (fólia getinax lapok) szolgáltak. Széles körben elterjedt a géptervezés blokk elve, amely lehetővé teszi nagyszámú különböző külső eszköz csatlakoztatását a fő eszközökhöz, ami nagyobb rugalmasságot biztosít a számítógépek használatában. Az elektronikus áramkörök órajel-frekvenciája több száz kilohertzre nőtt.

Elkezdték használni a mágneses merevlemezeken1 és hajlékonylemezeken lévő külső meghajtókat – ez egy köztes memóriaszint a mágnesszalagos meghajtók és a RAM között.

1964-ben jelent meg az első számítógép-monitor - az IBM 2250. Ez egy monokróm kijelző volt, 12 x 12 hüvelykes képernyővel és 1024 x 1024 pixeles felbontással. 40 Hz-es képfrekvenciával rendelkezett.

A számítógépeken alapuló vezérlőrendszerek nagyobb teljesítményt, és legfőképpen megbízhatóságot követeltek a számítógépektől. A számítógépekben széles körben elterjedtek a hibaérzékelő és -javító kódok és a beépített vezérlőáramkörök.

A második generációs gépek voltak az elsők, amelyek az információ kötegelt feldolgozását és távfeldolgozását alkalmazták.

Az első számítógép, amely részben félvezető eszközöket használt vákuumcsövek helyett, az 1951-ben létrehozott SEAC (Standards Eastern Automatic Computer) gép volt.

A 60-as évek elején félvezető gépeket kezdtek gyártani a Szovjetunióban.

3. Számítógépek harmadik generációja: 1970-1980-as évek

1958-ban Robert Noyce feltalálta a kisméretű szilícium integrált áramkört, amely több tucat tranzisztort képes elhelyezni egy kis területen. Ezeket az áramköröket később Small Scale Integrated Circuit (SSI) néven ismerték. És már a 60-as évek végén elkezdték használni az integrált áramköröket a számítógépekben.

A 3. generációs számítógépek logikai áramkörei már teljes egészében kis integrált áramkörökre épültek. Az elektronikus áramkörök órajel-frekvenciája több megahertzre nőtt. A tápfeszültség (volt egységekben) és a gép által fogyasztott teljesítmény csökkent. A számítógépek megbízhatósága és sebessége jelentősen megnőtt.

A véletlen hozzáférésű memóriák kisebb ferritmagokat, ferritlemezeket és mágneses filmeket használtak négyszögletes hiszterézishurokkal. A lemezmeghajtókat széles körben használják külső tárolóeszközként.

A tárolóeszközök további két szintje jelent meg: a trigger regisztereken lévő ultra-random access memória eszközök, amelyek óriási sebességgel, de kis kapacitással (tíz számok) és nagy sebességű gyorsítótárral rendelkeznek.

Az integrált áramkörök számítógépekben való széles körű elterjedése óta a számítástechnika technológiai fejlődése megfigyelhető a jól ismert Moore-törvény segítségével. Az Intel egyik alapítója, Gordon Moore 1965-ben fedezett fel egy törvényt, amely szerint az egy chipben lévő tranzisztorok száma 1,5 évente megduplázódik.

A 3. generációs számítógépek hardverének és logikai felépítésének jelentős összetettsége miatt ezeket gyakran rendszernek kezdték nevezni.

Így ennek a generációnak az első számítógépei az IBM rendszerek (számos IBM 360 modell) és a PDP (PDP 1) modelljei voltak. A Szovjetunióban a Kölcsönös Gazdasági Segítségnyújtás Tanácsának országaival (Lengyelország, Magyarország, Bulgária, Kelet-Németország stb.) együttműködve megkezdték az Egységes Rendszer (EU) és a kis számítógépek rendszerének (SM) modelljeit. előállítani.

A harmadik generációs számítógépeknél jelentős figyelmet fordítanak a programozás bonyolultságának csökkentésére, a gépekben történő programvégrehajtás hatékonyságára, valamint a kezelő és a gép közötti kommunikáció javítására. Ezt nagy teljesítményű operációs rendszerek, fejlett programozási automatizálás, hatékony programmegszakító rendszerek, időmegosztásos üzemmódok, valós idejű üzemmódok, többprogramos üzemmódok és új interaktív kommunikációs módok biztosítják. Megjelent egy hatékony videoterminál eszköz a kezelő és a gép közötti kommunikációhoz - videomonitor vagy kijelző.

Nagy figyelmet fordítanak a számítógép működésének megbízhatóságának és megbízhatóságának növelésére, karbantartásuk megkönnyítésére. A megbízhatóságot és megbízhatóságot az automatikus hibadetektáló és -javító kódok (Hamming korrekciós kódok és ciklikus kódok) elterjedt alkalmazása biztosítja.

A számítógépek moduláris felépítése és operációs rendszereik moduláris felépítése bőséges lehetőséget teremtett a számítógépes rendszerek konfigurációjának megváltoztatására. Ezzel kapcsolatban a számítási rendszer „architektúrájának” egy új fogalma jelent meg, amely a felhasználó és a programozó szemszögéből határozza meg ennek a rendszernek a logikai felépítését.

4. Számítógépek negyedik generációja: 1980-1990

A harmadik generációs gépek számítástechnikájának fejlesztésében forradalmi esemény volt a nagy és nagyon nagy integrált áramkörök (Large Scale Integration - LSI és Very Large Scale Integration - VLSI), egy mikroprocesszor (1969) és egy személyi számítógép létrehozása. 1980 óta szinte minden számítógépet mikroprocesszorok alapján gyártanak. A legnépszerűbb számítógép személyi számítógép lett.

A számítógépekben a logikai integrált áramköröket a közvetlen csatlakozású, egypólusú térhatású CMOS tranzisztorok alapján kezdték létrehozni, amelyek kisebb amplitúdójú elektromos feszültséggel (volt egységekkel) működnek, kevesebb energiát fogyasztanak, mint a bipolárisak, és ezáltal több áramkör megvalósítását teszik lehetővé. fejlett nanotechnológiák (azokban az években - mikron egységnyi léptékben).

Az első személyi számítógépet 1976 áprilisában készítette két barátja, Steve Jobe (sz. 1955), az Atari alkalmazottja és Stefan Wozniak (sz. 1950), aki a Hewlett-Packardnál dolgozott. Egy népszerű elektronikus játék keményforrasztott áramkörének integrált 8 bites vezérlője alapján, esténként egy autógarázsban dolgozva elkészítettek egy egyszerű, BASIC nyelven programozott Apple játékgépet, ami óriási sikert aratott. 1977 elején bejegyezték az Apple Co.-t, és megkezdődött a világ első személyi számítógépének, az Apple-nek a gyártása.

5. Számítógépek ötödik generációja: 1990-től napjainkig

Ez a kurzus részletesen tárgyalja a számítógépek modern generációjának architektúrájának jellemzőit.

Az ötödik generációs számítógép alapkoncepciója röviden a következőképpen fogalmazható meg:

1. Ultrakomplex mikroprocesszorokon futó számítógépek párhuzamos vektoros szerkezettel, amelyek egyidejűleg több tucat szekvenciális programutasítást hajtanak végre.

2. Számítógépek sok száz párhuzamosan működő processzorral, lehetővé téve adat- és tudásfeldolgozó rendszerek, hatékony hálózati számítógépes rendszerek kiépítését.

A számítógépek hatodik és azt követő generációi

Elektronikus és optoelektronikai számítógépek masszív párhuzamossággal, neurális felépítéssel, nagyszámú (több tízezer) mikroprocesszorból álló elosztott hálózattal, amelyek neurális biológiai rendszerek architektúráját modellezik.

Következtetés

A számítógépfejlesztés minden szakaszát hagyományosan generációkra osztják.

Az első generációt vákuumos elektromos lámpák alapján hozták létre, a gépet távirányítóról és lyukkártyákról vezérelték gépi kódok segítségével. Ezeket a számítógépeket több nagy fémszekrényben helyezték el, amelyek egész helyiségeket foglaltak el.

A harmadik generáció a 20. század 60-as éveiben jelent meg. A számítógépes elemek félvezető tranzisztorok alapján készültek. Ezek a gépek Assembly nyelvű programok irányítása alatt dolgozták fel az információkat. Az adatokat és a programokat lyukkártyáról és lyukszalagról vitték be.

A harmadik generációt több száz vagy több ezer tranzisztort tartalmazó mikroáramkörökön hajtották végre. A harmadik generációs gépre példa az ES számítógép. Ezeknek a gépeknek a működését alfanumerikus terminálokról vezérelték. Az ellenőrzéshez magas szintű nyelveket és Assembly-t használtak. Mind a terminálról, mind a lyukkártyákról és lyukszalagokról érkeztek adatok és programok.

A negyedik generációt nagyméretű integrált áramkörök (LSI) alapján hozták létre. A számítógépek negyedik generációjának legkiemelkedőbb képviselői a személyi számítógépek (PC-k). Az univerzális egyfelhasználós mikroszámítógépet személyesnek nevezzük. A felhasználóval való kommunikáció magas szintű nyelveket használó színes grafikus kijelzőn keresztül történt.

Az ötödik generáció ultra-nagyméretű integrált áramkörökön (VLSI) alapul, amelyeket a chipen található logikai elemek kolosszális sűrűsége különböztet meg.

Feltételezések szerint a jövőben széles körben elterjedt lesz az információ hangból történő bevitele a számítógépbe, a géppel való természetes nyelvű kommunikáció, a számítógépes látás, a gépi érintés, az intelligens robotok és roboteszközök létrehozása.

A számítógépek megjelenéseers a modern tudományos és technológiai forradalom egyik jelentős jele. A számítógépek széles körű elterjedése oda vezetett, hogy egyre többen ismerkedtek meg a számítástechnika alapjaival, és a programozás fokozatosan a kultúra elemévé vált. Az első elektronikus számítógépek a 20. század első felében jelentek meg. Sokkal több mechanikus számológépet tudnának készíteni, amelyek csak összeadtak, kivontak és szoroztak. Ezek bonyolult problémák megoldására alkalmas elektronikus gépek voltak.

Számítógépek első generációja

A számítógépek fejlődése több korszakra oszlik. Az egyes korszakok számítógép-generációi elemi bázisukban és szoftvereikben különböznek egymástól. Az első generáció (1945-1954) - vákuumcsöveket használó számítógép (mint a régi televíziókban). Ezek a történelem előtti idők, a számítástechnika megjelenésének korszaka.

Az első generációs gépek többsége kísérleti eszköz volt, és bizonyos elméleti elvek tesztelésére készültek. Ezeknek a számítógépes dinoszauruszoknak a súlya és mérete, amelyek gyakran külön épületet igényeltek maguknak, már régóta legendává vált. Az első gépekbe lyukkártyákkal írták be a számokat, és a műveletek sorrendjének szoftveres vezérlését végezték például az ENIAC-ban, mint a számoló- és elemzőgépeknél, dugókkal és gépelt mezőkkel. Bár ez a programozási módszer sok időt igényelt a gép előkészítéséhez, azaz a gép egyes blokkjainak a szedőmezőn (patchboard) történő összekapcsolásához, lehetővé tette az ENIAC számlálási „képességeinek” megvalósítását, és így kedvezően különbözött. a relégépekre jellemző lyukszalagos programozás módszeréből ". A hatalmas gépre rendelt katonák folyamatosan rohantak körülötte, csikorgó kocsik színültig tele voltak elektronikus csövekkel. Amint legalább egy lámpa kiégett, az ENIAC azonnal megkapta. felkelt, és elkezdődött a zűrzavar: mindenki sietve kereste a kiégett lámpát.Az egyik ok - talán , és nem túl megbízható - ilyen gyakori lámpacserét tartottak ilyennek: melegük és fényük vonzotta a lepkéket, amelyek berepültek az autóba. és rövidzárlatot okozott. Ha ez igaz, akkor a "hibák", ami a szoftver- és hardverszámítógépek hibáit jelenti, új értelmet nyer.Amikor az összes cső működött, a mérnökök konfigurálhatták az ENIAC-ot bizonyos feladatok elvégzésére. 6000 vezeték csatlakozásainak manuális megváltoztatása. Ezeket a vezetékeket újra át kellett kapcsolni, amikor újabb feladat merült fel.

Az első generációs első sorozatgyártású számítógép az UNIVAC (Universal Automatic Computer) volt. Fejlesztők: John Mauchly és J. Prosper Eckert. Ez volt az első általános célú elektronikus digitális számítógép. Az 1946-ban kezdődött és 1951-ben befejezett UNIVAC összeadási ideje 120 mikroszekundum, szorzási ideje -1800 mikroszekundum, osztási ideje 3600 mikroszekundum volt. Az UNIVAC 1000 szót, 12000 számjegyet tud tárolni, legfeljebb 400 µs hozzáférési idővel. A mágnesszalag 120 000 szót és 1 440 000 számot tartalmazott. A bevitel/kiadás mágnesszalagról, lyukkártyáról és lyukasztóról történt. Az első példányt benyújtották az Egyesült Államok Népszámlálási Hivatalához.

Az 1. generációs számítógépek szoftvere főként szabványos rutinokból állt.

E generáció gépei: „ENIAC”, „MESM”, „BESM”, „IBM-701”, „Strela”, „M-2”, „M-3”, „Ural”, „Ural-2”, „ Minszk” -1”, „Minszk-12”, „M-20” stb.
Ezek a gépek nagy területet foglaltak el, sok áramot használtak és nagyon sok vákuumcsőből álltak. Például a Strela gép 6400 vákuumcsőből és 60 ezer darab félvezető diódából állt. Teljesítményük nem haladta meg a 2-3 ezer műveletet másodpercenként, a RAM nem haladta meg a 2 KB-ot. Csak az M-2 gép (1958) rendelkezett 4 KB RAM-mal és 20 ezer művelet/másodperc sebességgel.

Az "URAL-1" számítógép fő műszaki jellemzői

A parancsstruktúra unicast.

A számrendszer bináris.

A számok ábrázolásának módja fixpontos és lebegőpontos, szabványos programok használatával.

A bit kapacitása 35 bináris számjegy (10,5 decimális) és egy számjegy a szám előjele.

Az ábrázolt számok tartománya: 1-től 10-10,5-ig.

Egyedi műveletek végrehajtási ideje:

a) osztások - 20 μsec;

b) normalizálás - 20 ms;

c) egyéb műveletek - 10 ms.

A csapatok száma 29 fő.

A memória jellemzői:

RAM kapacitása a mágneses dobon - 1024 harminchat bites szám vagy parancs;

NML kapacitás - akár 40 000 harminchat bites szám vagy 8000 parancs.

A beviteli eszköz egy 35 mm széles perforált fóliaszalagon található.

Kimeneti - nyomtatóeszköz. Nyomtatási sebesség - 100±10 szám/perc.

A gép egylámpás szabványos cellákra épül.

A gép háromfázisú váltóáramú hálózatról működik, feszültsége 220V ±10%, frekvencia 50Hz.

Teljesítményfelvétel 7,5 kW.

Lakott terület 50 nm. m.

A számítógépek második generációja (1959-1967)

E generáció gépeinek elemi alapja a félvezető eszközök voltak. A gépek különféle munkaigényes tudományos és műszaki problémák megoldására, valamint a gyártás technológiai folyamatainak vezérlésére szolgáltak. A félvezető elemek megjelenése az elektronikus áramkörökben jelentősen megnövelte a RAM kapacitását, a számítógépek megbízhatóságát és sebességét. A méretek, a tömeg és az energiafogyasztás csökkent. A második generációs gépek megjelenésével az elektronikus számítástechnika felhasználási köre jelentősen bővült, elsősorban a szoftverfejlesztésnek köszönhetően. Megjelentek a speciális gépek is, például a gazdasági problémák megoldására, a termelési folyamatok kezelésére szolgáló számítógépek, információátviteli rendszerek stb. A második generációs számítógépek a következők:

Ruta-110 általános célú mini számítógép;

és számos más számítógép.

A BESM-4, M-220, M-222 számítógépek sebessége körülbelül 20-30 ezer művelet/másodperc, a RAM pedig 8K, 16K és 32K volt. A második generációs gépek közül kiemelkedik a BESM-6, amelynek sebessége körülbelül egymillió művelet másodpercenként, a RAM pedig 32K-tól 128K-ig terjed (a legtöbb gép két, egyenként 32K-os memóriaszegmenst használ).

Ezt az időszakot a tranzisztorok és a fejlett memóriaáramkörök elterjedt használata jellemzi a magokon. Nagy figyelmet kezdtek fordítani a rendszerszoftverek, fordítók és input-output eszközök létrehozására. Ennek az időszaknak a végén megjelentek a Cobol, Fortran és más nyelvek univerzális és meglehetősen hatékony fordítói.

1x10-6 s elérési időt már sikerült elérni, bár a számítógép legtöbb eleme még mindig vezetékekkel volt összekötve.

Ennek az időszaknak a számítógépeit sikeresen használták az adathalmazok feldolgozásával és a gyárak, intézmények és bankok rendszerint rutinszerű működését igénylő problémák megoldásával kapcsolatos területeken. Ezek a számítógépek a kötegelt adatfeldolgozás elvén működtek. Ez lényegében a kézi adatfeldolgozási módszereket reprodukálta. A számítógépek nyújtotta új lehetőségeket gyakorlatilag nem használták ki.

Ebben az időszakban jelent meg az informatikus szakma, és sok egyetem kezdett oktatási lehetőséget biztosítani ezen a területen.

A számítógépek harmadik generációja (1968-1973)

A számítógép elemi alapja a kis integrált áramkörök (SIC). A gépeket a tudomány és a technológia különböző területein (számítások, termelésirányítás, tárgyak mozgatása stb.) széleskörű felhasználásra szánták. Az integrált áramköröknek köszönhetően jelentősen javítani lehetett a számítógépek műszaki és működési jellemzőit. Például a harmadik generációs gépek a második generációs gépekhez képest nagyobb mennyiségű RAM-mal, nagyobb teljesítménnyel, nagyobb megbízhatósággal, valamint kisebb energiafogyasztással, helyigénnyel és tömeggel rendelkeznek. A 70-es években a Szovjetunióban az automatizált vezérlőrendszereket továbbfejlesztették. Lefektetik a KGST (Kölcsönös Gazdasági Segítségnyújtás Tanácsa) tagországait lefedő állami és államközi adatfeldolgozási rendszer alapjait. Harmadik generációs EC általános célú számítógépeket fejlesztenek, amelyek kompatibilisek egymással (közepes és nagy teljesítményű EC számítógépek), valamint külföldi harmadik generációs számítógépekkel (IBM-360 stb. - USA). A Szovjetunió, a Bolgár Népköztársaság (PRB), a Magyar Népköztársaság (Magyarország), a Lengyel Népköztársaság (PPR), a Csehszlovák Szovjet Szocialista Köztársaság (CSSR) és a Német Demokratikus Köztársaság (NDK) szakemberei vesznek részt. ES számítógépek fejlesztése. Ugyanakkor a Szovjetunióban többprocesszoros és kvázi-analóg számítógépeket hoznak létre, valamint a „Mir-31”, „Mir-32”, „Nairi-34” mini-számítógépeket. A technológiai folyamatok vezérlésére az ASVT M-6000 és M-7000 sorozatú számítógépeket hozzák létre (V. P. Ryazanov és mások). Az M-180, „Electronics -79, -100, -125, -200”, „Electronics DZ-28”, „Electronics NTs-60” stb. integrált áramkörökön alapuló asztali miniszámítógépek fejlesztése és gyártása folyamatban van.

A harmadik generációs gépek közé tartoztak a „Dnepr-2”, az Unified System számítógépek (ES-1010, ES-1020, ES-1030, ES-1040, ES-1050, ES-1060 és ezek több köztes módosítása - ES-1021 stb. . ), MIR-2, "Nairi-2" és számos más.

Ennek az időszaknak a jellemzője a hardverárak meredek csökkenése volt. Ezt főként integrált áramkörök használatával sikerült elérni. A chipbe hagyományos, vezetékes elektromos csatlakozásokat építettek be. Ez lehetővé tette akár 2x10 -9 s elérési idő érték elérését. Ebben az időszakban jelentek meg a piacon a felhasználóbarát munkaállomások, amelyek a hálózatépítés révén nagymértékben leegyszerűsítették a nagy gépekhez általában jellemző rövid hozzáférési idők megszerzését. A számítástechnika fejlődésének további előrehaladása a félvezető memória, a folyadékkristályos képernyők és az elektronikus memória fejlesztésével járt. Ennek az időszaknak a végén kereskedelmi áttörés következett be a mikroelektronikai technológiában.

A számítógépek megnövekedett termelékenysége és az újonnan megjelenő többgépes rendszerek elvileg lehetővé tették olyan új feladatok megvalósítását, amelyek meglehetősen összetettek voltak, és sokszor megoldhatatlan problémákhoz vezettek a szoftverek megvalósításában. „Szoftverválságról” kezdtek beszélni. Ekkor jelentek meg hatékony szoftverfejlesztési módszerek. Az új szoftvertermékek létrehozása ma már egyre inkább tervezési módszereken és speciális programozási technikákon alapult.

Ez az időszak a valós idejű számítógépek rohamos fejlődéséhez kapcsolódik. Kialakult az a tendencia, amely szerint az irányítási feladatokban a nagy számítógépek mellett a kisgépek alkalmazásának is helye van. Így kiderült, hogy a miniszámítógép rendkívül jól megbirkózik az összetett ipari létesítmények vezérlésének funkcióival, ahol egy nagy számítógép gyakran meghibásodik. Az összetett vezérlőrendszerek alrendszerekre oszlanak, amelyek mindegyike saját miniszámítógépet használ. Egy nagy, valós idejű számítógéphez hierarchikus rendszerben rendelnek tervezési (monitoring) feladatokat az alrendszerek vezérlésének összehangolása és az objektumra vonatkozó központi adatok feldolgozása érdekében.

A kis számítógépek szoftverei kezdetben meglehetősen elemiek voltak, de 1968-ra megjelentek az első kereskedelmi valós idejű operációs rendszerek, valamint a magas szintű programozási nyelvek és a speciálisan ezekre kifejlesztett keresztrendszerek. Mindez biztosította a kisméretű gépek elérhetőségét az alkalmazások széles körében. Ma már alig lehet olyan iparágat találni, amelyben ezeket a gépeket ilyen vagy olyan formában ne alkalmaznák sikeresen. Funkcióik a termelésben nagyon sokrétűek; Így megadhat egyszerű adatgyűjtő rendszereket, automatizált tesztpadokat és folyamatvezérlő rendszereket. Hangsúlyozni kell, hogy a vezérlő számítógép manapság egyre inkább behatol a kereskedelmi adatfeldolgozás területére, ahol kereskedelmi problémák megoldására használják.

A miniszámítógépeket a tervezéssel kapcsolatos mérnöki problémák megoldására kezdték használni. Az első kísérleteket a számítógépek tervezési eszközként való alkalmazásának hatékonyságának bemutatására végezték el.

Az elosztott számítástechnikai rendszerek alkalmazása volt az alapja az adatfeldolgozással kapcsolatos problémák megoldásának decentralizálásának a gyárakban, bankokban és egyéb intézményekben. Ugyanakkor ezt az időszakot az elektronikus számítógépek területén képzett munkaerő krónikus hiánya jellemzi. Ez különösen igaz az elosztott számítástechnikai rendszerek és a valós idejű rendszerek tervezésével kapcsolatos feladatokra.

Számítógépek negyedik generációja (1974-1982)

A számítógép elemi alapja a nagy integrált áramkörök (LSI). A gépek célja a munkatermelékenység drámai növelése a tudomány, a termelés, a menedzsment, az egészségügy, a szolgáltatás és a mindennapi élet területén. A magas fokú integráció segít növelni az elektronikus berendezések csomagolási sűrűségét és javítani a megbízhatóságukat, ami a számítógép teljesítményének növekedéséhez és költségeinek csökkenéséhez vezet. Mindez jelentős hatással van a számítógép és szoftverének logikai felépítésére (architektúrájára). Szorosabbá válik a kapcsolat a gép felépítése és szoftverei között, különösen az operációs rendszer (vagy monitor) között - olyan programkészlet, amely emberi beavatkozás nélkül szervezi meg a gép folyamatos működését. Ez a generáció az EC számítógépeket tartalmazza: ES-1015, -1025, -1035, -1045, -1055, -1065 ("2. sor"), -1036, -1046, -1066, SM-1420, -1600, -1700, minden személyi számítógép („Electronics MS 0501”, „Electronics-85”, „Iskra-226”, ES-1840, -1841, -1842 stb.), valamint egyéb típusok és módosítások. A negyedik generációs számítógép az Elbrus többprocesszoros számítástechnikai komplexumot is tartalmazza. Az „Elbrus-1KB” sebessége akár 5,5 millió lebegőpontos művelet másodpercenként, a RAM kapacitása pedig 64 MB. Az Elbrus-2 teljesítménye akár 120 millió művelet másodpercenként, a RAM kapacitása 144 MB vagy 16 MSwords (72 bites szó), az I/O csatornák maximális átviteli sebessége pedig 120 MB/s.