Περίληψη: Κύρια χαρακτηριστικά υπολογιστών διαφόρων γενεών. Γενιές υπολογιστών. Βασικές αρχές της Πληροφορικής

Σύμφωνα με τη γενικά αποδεκτή μεθοδολογία για την αξιολόγηση της ανάπτυξης της τεχνολογίας υπολογιστών, η πρώτη γενιά θεωρήθηκε ότι ήταν υπολογιστές σωλήνων, η δεύτερη - τρανζίστορ, η τρίτη - υπολογιστές σε ολοκληρωμένα κυκλώματα και η τέταρτη - χρησιμοποιώντας μικροεπεξεργαστές.

Πρώτη γενιά υπολογιστών (1948-1958)δημιουργήθηκε με βάση ηλεκτρικούς λαμπτήρες κενού, το μηχάνημα ελεγχόταν από τηλεχειριστήριο και τρυπούσε κάρτες χρησιμοποιώντας κωδικούς μηχανής. Αυτοί οι υπολογιστές στεγάζονταν σε πολλά μεγάλα μεταλλικά ντουλάπια που καταλάμβαναν ολόκληρα δωμάτια.

Η στοιχειώδης βάση των μηχανών αυτής της γενιάς ήταν σωλήνες κενού - δίοδοι και τρίοδοι. Τα μηχανήματα προορίζονταν να λύσουν σχετικά απλά επιστημονικά και τεχνικά προβλήματα. Αυτή η γενιά υπολογιστών περιλαμβάνει: MESM, BESM-1, M-1, M-2, M-Z, "Strela", Minsk-1, Ural-1, Ural-2, Ural-3, M-20, " Setun", BESM-2, "Hrazdan" (Εικ. 2.1).

Οι υπολογιστές πρώτης γενιάς ήταν σημαντικού μεγέθους, κατανάλωναν πολλή ισχύ, είχαν χαμηλή αξιοπιστία και αδύναμο λογισμικό. Η ταχύτητά τους δεν ξεπερνούσε τις 2–3 χιλιάδες λειτουργίες ανά δευτερόλεπτο, η χωρητικότητα της μνήμης RAM ήταν 2 kb ή 2048 λέξεις μηχανής (1 kb = 1024) με μήκος 48 δυαδικών χαρακτήρων.

Δεύτερη γενιά υπολογιστών (1959–1967)εμφανίστηκε τη δεκαετία του '60. ΧΧ αιώνα. Τα στοιχεία υπολογιστή κατασκευάστηκαν με βάση τρανζίστορ ημιαγωγών (Εικ. 2.2, 2.3). Αυτά τα μηχανήματα επεξεργάζονταν πληροφορίες υπό τον έλεγχο προγραμμάτων σε γλώσσα Assembly. Τα δεδομένα και τα προγράμματα εισήχθησαν από διάτρητες κάρτες και διάτρητες ταινίες.

Η στοιχειώδης βάση των μηχανών αυτής της γενιάς ήταν συσκευές ημιαγωγών. Τα μηχανήματα προορίζονταν για την επίλυση διαφόρων επιστημονικών και τεχνικών προβλημάτων έντασης εργασίας, καθώς και για τον έλεγχο των τεχνολογικών διαδικασιών στην παραγωγή. Η εμφάνιση στοιχείων ημιαγωγών σε ηλεκτρονικά κυκλώματα αύξησε σημαντικά τη χωρητικότητα της μνήμης RAM, την αξιοπιστία και την ταχύτητα των υπολογιστών. Οι διαστάσεις, το βάρος και η κατανάλωση ρεύματος έχουν μειωθεί. Με την εμφάνιση των μηχανών δεύτερης γενιάς, το πεδίο χρήσης της τεχνολογίας ηλεκτρονικών υπολογιστών έχει διευρυνθεί σημαντικά, κυρίως λόγω της ανάπτυξης λογισμικού.

Τρίτη γενιά υπολογιστών (1968–1973).Η στοιχειακή βάση ενός υπολογιστή είναι μικρά ολοκληρωμένα κυκλώματα (MIC), που περιέχουν εκατοντάδες ή χιλιάδες τρανζίστορ σε μια πλάκα. Η λειτουργία αυτών των μηχανών ελεγχόταν από αλφαριθμητικά τερματικά. Για τον έλεγχο χρησιμοποιήθηκαν γλώσσες υψηλού επιπέδου και Assembly. Τα δεδομένα και τα προγράμματα εισήχθησαν τόσο από το τερματικό όσο και από διάτρητες κάρτες και διάτρητες ταινίες. Τα μηχανήματα προορίζονταν για ευρεία χρήση σε διάφορους τομείς της επιστήμης και της τεχνολογίας (υπολογισμοί, διαχείριση παραγωγής, κινούμενα αντικείμενα κ.λπ.). Χάρη στα ολοκληρωμένα κυκλώματα, κατέστη δυνατή η σημαντική βελτίωση των τεχνικών και λειτουργικών χαρακτηριστικών των υπολογιστών και η απότομη μείωση των τιμών του υλικού. Για παράδειγμα, τα μηχανήματα τρίτης γενιάς, σε σύγκριση με τα μηχανήματα δεύτερης γενιάς, έχουν μεγαλύτερη ποσότητα μνήμης RAM, αυξημένη απόδοση, αυξημένη αξιοπιστία και μειωμένη κατανάλωση ενέργειας, αποτύπωμα και βάρος.

Τέταρτη γενιά υπολογιστών (1974–1982).Η στοιχειώδης βάση ενός υπολογιστή είναι τα μεγάλα ολοκληρωμένα κυκλώματα (LSI). Οι πιο εξέχοντες εκπρόσωποι της τέταρτης γενιάς υπολογιστών είναι οι προσωπικοί υπολογιστές (PC). Η επικοινωνία με τον χρήστη πραγματοποιήθηκε μέσω έγχρωμης γραφικής οθόνης με χρήση γλωσσών υψηλού επιπέδου.

Οι μηχανές είχαν σκοπό να αυξήσουν δραματικά την παραγωγικότητα της εργασίας στην επιστήμη, την παραγωγή, τη διαχείριση, την υγειονομική περίθαλψη, τις υπηρεσίες και την καθημερινή ζωή. Ο υψηλός βαθμός ολοκλήρωσης συνέβαλε στην αύξηση της πυκνότητας διάταξης του ηλεκτρονικού εξοπλισμού και στην αύξηση της αξιοπιστίας του, γεγονός που οδήγησε σε αύξηση της ταχύτητας του υπολογιστή και μείωση του κόστους του. Όλα αυτά έχουν σημαντικό αντίκτυπο στη λογική δομή (αρχιτεκτονική) του υπολογιστή και του λογισμικού του. Η σύνδεση μεταξύ της δομής του μηχανήματος και του λογισμικού του γίνεται πιο στενή, ειδικά το λειτουργικό σύστημα (OS) (ή οθόνη) - ένα σύνολο προγραμμάτων που οργανώνουν τη συνεχή λειτουργία του μηχανήματος χωρίς ανθρώπινη παρέμβαση

Πέμπτη γενιά υπολογιστών (1990–σήμερα)που δημιουργήθηκαν με βάση τα εξαιρετικά μεγάλης κλίμακας ολοκληρωμένα κυκλώματα (VLSI), τα οποία διακρίνονται από την κολοσσιαία πυκνότητα των λογικών στοιχείων στο τσιπ.

6. Οργάνωση υπολογιστικών συστημάτων

Επεξεργαστές

Στο Σχ. Το σχήμα 2.1 δείχνει τη δομή ενός συμβατικού υπολογιστή με οργάνωση διαύλου. Η κεντρική μονάδα επεξεργασίας είναι ο εγκέφαλος του υπολογιστή. Η δουλειά του είναι να εκτελεί προγράμματα που βρίσκονται στην κύρια μνήμη. Ανακαλεί εντολές από τη μνήμη, καθορίζει τον τύπο τους και στη συνέχεια τις εκτελεί μία προς μία. Τα εξαρτήματα συνδέονται με ένα δίαυλο, το οποίο είναι ένα σύνολο καλωδίων που συνδέονται παράλληλα, μέσω του οποίου μεταδίδονται διευθύνσεις, δεδομένα και σήματα ελέγχου. Τα λεωφορεία μπορεί να είναι εξωτερικά (σύνδεση του επεξεργαστή με μνήμη και συσκευές I/O) και εσωτερικά.

Ρύζι. 2.1. Διάγραμμα υπολογιστή με έναν κεντρικό επεξεργαστή και δύο συσκευές εισόδου/εξόδου

Ο επεξεργαστής αποτελείται από πολλά μέρη. Η μονάδα ελέγχου είναι υπεύθυνη για την ανάκληση εντολών από τη μνήμη και τον προσδιορισμό του τύπου τους. Μια αριθμητική λογική μονάδα εκτελεί αριθμητικές πράξεις (όπως πρόσθεση) και λογικές πράξεις (όπως λογικές ΚΑΙ).

Μέσα στον κεντρικό επεξεργαστή υπάρχει μνήμη για την αποθήκευση ενδιάμεσων αποτελεσμάτων και κάποιες εντολές ελέγχου. Αυτή η μνήμη αποτελείται από πολλούς καταχωρητές, καθένας από τους οποίους εκτελεί μια συγκεκριμένη λειτουργία. Συνήθως το μέγεθος όλων των καταχωρητών είναι το ίδιο. Κάθε μητρώο περιέχει έναν αριθμό, ο οποίος περιορίζεται από το μέγεθος του μητρώου. Οι καταχωρητές διαβάζονται και γράφονται πολύ γρήγορα επειδή βρίσκονται μέσα στην CPU.

Ο πιο σημαντικός καταχωρητής είναι ο μετρητής προγράμματος, ο οποίος υποδεικνύει ποια εντολή θα εκτελεστεί στη συνέχεια. Το όνομα "μετρητής προγράμματος" είναι παραπλανητικό γιατί δεν μετράει τίποτα, αλλά ο όρος χρησιμοποιείται παντού1. Υπάρχει επίσης ένας καταχωρητής εντολών, ο οποίος περιέχει την εντολή που εκτελείται αυτήν τη στιγμή. Οι περισσότεροι υπολογιστές έχουν άλλους καταχωρητές, μερικοί από τους οποίους είναι πολυλειτουργικοί, ενώ άλλοι εκτελούν μόνο συγκεκριμένες λειτουργίες.

7. Λογισμικό. Κύρια μνήμη.

Το σύνολο των προγραμμάτων που είναι αποθηκευμένα σε όλες τις συσκευές της μακροπρόθεσμης μνήμης του υπολογιστή το αποτελεί. λογισμικό(ΜΕ).

Το λογισμικό υπολογιστών χωρίζεται σε:

Λογισμικό συστήματος;
- λογισμικό εφαρμογής;
- λογισμικό οργάνων.

Ηλεκτρονικός υπολογιστής (υπολογιστής)είναι μια συσκευή για την επεξεργασία πληροφοριών. Η επεξεργασία πληροφοριών αναφέρεται στη διαδικασία μετατροπής των δεδομένων πηγής σε αποτελέσματα.

Το θεμελιώδες χαρακτηριστικό των σύγχρονων υπολογιστών, που τους διακρίνει από όλες τις προηγούμενες τεχνολογίες υπολογιστών, είναι η ικανότητά τους να λειτουργούν αυτόματα σύμφωνα με ένα δεδομένο πρόγραμμα χωρίς άμεση ανθρώπινη συμμετοχή στην υπολογιστική διαδικασία.

Ο υπολογιστής είναι το πιο αποτελεσματικό μέσο για την επίλυση οικονομικών προβλημάτων. Η χρήση υπολογιστών επιτρέπει: την αύξηση του επιπέδου αυτοματοποίησης της διευθυντικής εργασίας. μείωση του χρόνου για τη λήψη των απαραίτητων αποφάσεων· να μειώσει δραματικά τον αριθμό των σφαλμάτων στους υπολογισμούς. αύξηση της αξιοπιστίας του διοικητικού προσωπικού· καθιστά δυνατή την αύξηση του όγκου των επεξεργασμένων πληροφοριών· αναζήτηση βέλτιστων λύσεων. εκτελεί λειτουργίες ελέγχου αποτελεσμάτων. μετάδοση δεδομένων σε απόσταση· δημιουργία αυτοματοποιημένων τραπεζών δεδομένων. πραγματοποιεί ανάλυση δεδομένων κατά τη διαδικασία επεξεργασίας πληροφοριών κ.λπ.

Υπάρχουν 4 κύριες γενιές υπολογιστών: . Αλλά η διαίρεση της τεχνολογίας υπολογιστών σε γενιές είναι μια πολύ υπό όρους, χαλαρή ταξινόμηση ανάλογα με τον βαθμό ανάπτυξης του υλικού και του λογισμικού, καθώς και τις μεθόδους επικοινωνίας με έναν υπολογιστή. Η ιδέα της διαίρεσης των μηχανών σε γενιές δόθηκε στη ζωή από το γεγονός ότι κατά τη σύντομη ιστορία της ανάπτυξής της, η τεχνολογία των υπολογιστών έχει υποστεί μεγάλη εξέλιξη, τόσο ως προς την έννοια της στοιχειακής βάσης (λάμπες, τρανζίστορ, μικροκυκλώματα κ.λπ. ), και με την έννοια των αλλαγών στη δομή του, την εμφάνιση νέων δυνατοτήτων, διευρύνοντας το πεδίο εφαρμογής και τη φύση της χρήσης.

ΠΡΟΣ ΤΗΝ ΠΡΩΤΗ ΓΕΝΙΑ (1945-1955) περιλαμβάνουν οχήματα που έχουν κατασκευαστεί ηλεκτρονικοί λαμπτήρες πυρακτώσεως. Αυτά τα μηχανήματα ήταν πολύ ακριβά, καταλάμβαναν τεράστιες εκτάσεις, δεν ήταν απολύτως αξιόπιστα στη λειτουργία τους, είχαν χαμηλή ταχύτητα επεξεργασίας πληροφοριών και μπορούσαν να αποθηκεύσουν πολύ λίγα δεδομένα. Κάθε μηχάνημα έχει τη δική του γλώσσα, χωρίς λειτουργικό σύστημα. Χρησιμοποιήθηκαν διάτρητες κάρτες, διατρητικές ταινίες και μαγνητικές ταινίες Δημιουργήθηκαν σε μεμονωμένα αντίγραφα και χρησιμοποιήθηκαν κυρίως για στρατιωτικούς και επιστημονικούς σκοπούς. Τυπικά παραδείγματα μηχανών πρώτης γενιάς περιλαμβάνουν τους αμερικανικούς υπολογιστές UNIVAC, IBM-701, IBM-704, καθώς και τις σοβιετικές μηχανές BESM και M-20. Η τυπική ταχύτητα επεξεργασίας δεδομένων για μηχανές πρώτης γενιάς ήταν 10-20 χιλιάδες λειτουργίες ανά δευτερόλεπτο.

Co. ΣΤΗ ΔΕΥΤΕΡΗ ΓΕΝΙΑ (1955-1965) περιλαμβάνουν μηχανές κατασκευασμένες σε στοιχεία τρανζίστορ. Αυτά τα μηχανήματα έχουν σημαντικά μειωμένο κόστος και μέγεθος, αυξημένη αξιοπιστία, ταχύτητα και όγκο αποθηκευμένων πληροφοριών. Η ταχύτητα επεξεργασίας δεδομένων των μηχανών δεύτερης γενιάς έχει αυξηθεί σε 1 εκατομμύριο λειτουργίες ανά δευτερόλεπτο. Εμφανίστηκαν τα πρώτα λειτουργικά συστήματα και οι πρώτες γλώσσες προγραμματισμού: Forton (1957), Algon (1959). Μέσα αποθήκευσης πληροφοριών: μαγνητικά τύμπανα, μαγνητικοί δίσκοι. Αντιπρόσωποι: IBM 604, 608, 702.

Αυτοκίνητα ΤΡΙΤΗ ΓΕΝΙΑ (1965-1980) κατασκευασμένο σε ολοκληρωμένα κυκλώματα. Η περιοχή ενός τέτοιου κυκλώματος είναι περίπου ένα τετραγωνικό χιλιοστό, αλλά όσον αφορά τη λειτουργικότητά του, ένα ολοκληρωμένο κύκλωμα ισοδυναμεί με εκατοντάδες και χιλιάδες στοιχεία τρανζίστορ. Λόγω του πολύ μικρού μεγέθους και του πάχους του, μερικές φορές ονομάζεται ολοκληρωμένο κύκλωμα μικροκύκλωμα, και πατατακι(τσιπ - λεπτό κομμάτι). Η μετάβαση από τα τρανζίστορ στα ολοκληρωμένα κυκλώματα άλλαξε το κόστος, το μέγεθος, την αξιοπιστία, την ταχύτητα και τη χωρητικότητα των μηχανών. Πρόκειται για μηχανήματα της οικογένειας IBM/360. Η δημοτικότητα αυτών των μηχανών αποδείχθηκε τόσο μεγάλη που σε όλο τον κόσμο άρχισαν να αντιγράφονται ή να παράγονται με παρόμοια λειτουργικότητα και τις ίδιες μεθόδους κωδικοποίησης και επεξεργασίας πληροφοριών. Επιπλέον, τα προγράμματα που προετοιμάστηκαν για εκτέλεση σε μηχανές IBM εκτελέστηκαν με επιτυχία στα ανάλογα τους, όπως τα προγράμματα που γράφτηκαν για εκτέλεση σε αναλογικά θα μπορούσαν να εκτελεστούν σε μηχανές IBM. Τέτοια μοντέλα μηχανών συνήθως ονομάζονται συμβατά με λογισμικό. Στη χώρα μας, η σειρά υπολογιστών EC, που περιελάμβανε περίπου δύο δωδεκάδες μοντέλα διαφορετικής ισχύος, ήταν ένα τέτοιο λογισμικό συμβατό με την οικογένεια IBM/360. Ξεκινώντας από την τρίτη γενιά, οι υπολογιστές γίνονται παγκοσμίως διαθέσιμοι και χρησιμοποιούνται ευρέως για την επίλυση μεγάλης ποικιλίας προβλημάτων. Χαρακτηριστικό αυτής της εποχής είναι η συλλογική χρήση μηχανημάτων, αφού είναι ακόμα αρκετά ακριβά, καταλαμβάνουν μεγάλες επιφάνειες και απαιτούν πολύπλοκη και δαπανηρή συντήρηση. Οι φορείς των αρχικών πληροφοριών εξακολουθούν να είναι οι διάτρητες κάρτες και οι διατρητικές ταινίες, αν και ένας σημαντικός όγκος πληροφοριών είναι ήδη συγκεντρωμένος σε μαγνητικά μέσα - δίσκους και ταινίες. Η ταχύτητα επεξεργασίας πληροφοριών των μηχανών τρίτης γενιάς έφτασε πολλά εκατομμύρια λειτουργίες ανά δευτερόλεπτο. Εμφανίστηκε RAM - εκατοντάδες KB. Γλώσσες προγραμματισμού: BASIC (1965), Pascal (1970), C (1972). Εμφανίστηκε συμβατότητα προγράμματος.

ΤΕΤΑΡΤΗ ΓΕΝΙΑ (1980-σήμερα). Υπάρχει μια μετάβαση από τα συμβατικά ολοκληρωμένα κυκλώματα σε ολοκληρωμένα κυκλώματα μεγάλης κλίμακας και ολοκληρωμένα κυκλώματα εξαιρετικά μεγάλης κλίμακας (LSI και VLSI). Εάν τα συμβατικά ολοκληρωμένα κυκλώματα είναι ισοδύναμα με χιλιάδες στοιχεία τρανζίστορ, τότε τα μεγάλα ολοκληρωμένα κυκλώματα αντικαθιστούν ήδη δεκάδες και εκατοντάδες χιλιάδες τέτοια στοιχεία. Μεταξύ αυτών πρέπει να αναφερθεί η οικογένεια μηχανών IBM/370, καθώς και το μοντέλο IBM 196, η ταχύτητα του οποίου έφτασε τα 15 εκατομμύρια λειτουργίες ανά δευτερόλεπτο. Οι εγχώριοι εκπρόσωποι των μηχανών τέταρτης γενιάς είναι μηχανές της οικογένειας Elbrus. Ένα χαρακτηριστικό γνώρισμα της τέταρτης γενιάς είναι η παρουσία σε ένα μηχάνημα πολλών (συνήθως 2-6, μερικές φορές έως και αρκετές εκατοντάδες ή και χιλιάδες) κεντρικές συσκευές επεξεργασίας πληροφοριών - επεξεργαστές που μπορούν να αντιγράψουν ο ένας τον άλλον ή να εκτελέσουν ανεξάρτητα υπολογισμούς. Αυτή η δομή σάς επιτρέπει να αυξήσετε δραματικά την αξιοπιστία των μηχανών και την ταχύτητα των υπολογισμών. Ένα άλλο σημαντικό χαρακτηριστικό είναι η εμφάνιση ισχυρών εργαλείων που διασφαλίζουν τη λειτουργία των δικτύων υπολογιστών. Αυτό κατέστησε δυνατή τη δημιουργία και ανάπτυξη παγκόσμιων, παγκόσμιων δικτύων υπολογιστών στη βάση τους. Εμφανίστηκαν υπερυπολογιστές (διαστημόπλοια) και προσωπικοί υπολογιστές. Εμφανίστηκαν μη επαγγελματίες χρήστες. RAM έως αρκετά GB. Συστήματα πολλαπλών επεξεργαστών, δίκτυα υπολογιστών, πολυμέσα (γραφικά, κινούμενα σχέδια, ήχος).

Σε υπολογιστές ΠΕΜΠΤΗ ΓΕΝΙΑ Θα υπάρξει ποιοτική μετάβαση από την επεξεργασία δεδομένων στην επεξεργασία γνώσης. Η αρχιτεκτονική των υπολογιστών μελλοντικής γενιάς θα περιέχει δύο κύρια μπλοκ. Ένα από αυτά είναι ένας παραδοσιακός υπολογιστής. Τώρα όμως στερείται επικοινωνίας με τον χρήστη. Αυτή η σύνδεση πραγματοποιείται από ένα μπλοκ που ονομάζεται «έξυπνη διεπαφή». Το καθήκον του είναι να κατανοήσει κείμενο γραμμένο σε φυσική γλώσσα και να περιέχει την κατάσταση του προβλήματος και να το μεταφράσει σε ένα πρόγραμμα υπολογιστή που λειτουργεί.

Η σύντομη ιστορία της τεχνολογίας των υπολογιστών χωρίζεται σε διάφορες περιόδους με βάση τα βασικά στοιχεία που χρησιμοποιήθηκαν για την κατασκευή ενός υπολογιστή. Η χρονική διαίρεση σε περιόδους είναι ως ένα βαθμό αυθαίρετη, γιατί Όταν εξακολουθούσαν να παράγονται οι υπολογιστές παλιάς γενιάς, η νέα γενιά άρχιζε να αποκτά δυναμική.

Γενικές τάσεις στην ανάπτυξη υπολογιστών μπορούν να εντοπιστούν:

1. Αύξηση του αριθμού των στοιχείων ανά μονάδα επιφάνειας.
2. Μείωση μεγέθους.
3. Αυξημένη ταχύτητα εργασίας.
4. Μειωμένο κόστος.
5. Ανάπτυξη λογισμικού αφενός και απλοποίηση, τυποποίηση υλικού αφετέρου.

Μηδενική γενιά. Μηχανικοί υπολογιστές

Οι προϋποθέσεις για την εμφάνιση ενός υπολογιστή έχουν διαμορφωθεί πιθανώς από την αρχαιότητα, αλλά η ανασκόπηση ξεκινά συχνά με την υπολογιστική μηχανή του Blaise Pascal, την οποία σχεδίασε το 1642. Αυτή η μηχανή μπορούσε να εκτελεί μόνο πράξεις πρόσθεσης και αφαίρεσης. Στη δεκαετία του '70 του ίδιου αιώνα, ο Gottfried Wilhelm Leibniz κατασκεύασε μια μηχανή που μπορούσε να εκτελεί πράξεις όχι μόνο πρόσθεσης και αφαίρεσης, αλλά και πολλαπλασιασμού και διαίρεσης.

Τον 19ο αιώνα, ο Charles Babbage συνέβαλε σημαντικά στη μελλοντική ανάπτυξη της υπολογιστικής τεχνολογίας. Του μηχανή διαφοράς, αν και μπορούσε μόνο να προσθέτει και να αφαιρεί, τα αποτελέσματα των υπολογισμών εξωθήθηκαν σε μια χάλκινη πλάκα (ένα ανάλογο των μέσων εισόδου-εξόδου πληροφοριών). Αργότερα περιγράφεται από τον Babbage αναλυτική μηχανήέπρεπε να εκτελέσει και τις τέσσερις βασικές μαθηματικές πράξεις. Η αναλυτική μηχανή αποτελούνταν από μνήμη, έναν υπολογιστικό μηχανισμό και συσκευές εισόδου/εξόδου (όπως ένας υπολογιστής... μόνο μηχανικές), και το πιο σημαντικό, μπορούσε να εκτελέσει διάφορους αλγόριθμους (ανάλογα με το ποια διάτρητη κάρτα βρισκόταν στη συσκευή εισόδου). Τα προγράμματα για την Αναλυτική Μηχανή γράφτηκαν από την Ada Lovelace (την πρώτη γνωστή προγραμματίστρια). Μάλιστα, το αυτοκίνητο δεν πραγματοποιήθηκε τότε λόγω τεχνικών και οικονομικών δυσκολιών. Ο κόσμος έμεινε πίσω από το συρμό σκέψης του Babbage.

Τον 20ο αιώνα, οι αυτόματες υπολογιστικές μηχανές σχεδιάστηκαν από τους Konrad Zus, George Stibits και John Atanasov. Το μηχάνημα του τελευταίου περιελάμβανε, θα έλεγε κανείς, μια πρωτότυπη μνήμη RAM, και χρησιμοποιούσε επίσης δυαδική αριθμητική. Οι υπολογιστές αναμετάδοσης Mark I και Mark II του Howard Aiken ήταν παρόμοιοι στην αρχιτεκτονική με την Analytical Engine του Babbage.

Πρώτη γενιά. Υπολογιστές σωλήνα κενού (194x-1955)

Απόδοση: αρκετές δεκάδες χιλιάδες λειτουργίες ανά δευτερόλεπτο.

Ιδιαιτερότητες:

• Δεδομένου ότι οι λαμπτήρες είναι σημαντικοί σε μέγεθος και υπάρχουν χιλιάδες από αυτούς, τα μηχανήματα ήταν τεράστια σε μέγεθος.
• Δεδομένου ότι υπάρχουν πολλές λάμπες και τείνουν να καίγονται, ο υπολογιστής ήταν συχνά αδρανής λόγω της αναζήτησης και της αντικατάστασης μιας αποτυχημένης λάμπας.
• Οι λαμπτήρες εκπέμπουν μεγάλη ποσότητα θερμότητας, επομένως, οι υπολογιστές απαιτούν ειδικά ισχυρά συστήματα ψύξης.

Παραδείγματα υπολογιστών:

Κολοσσός- μυστική ανάπτυξη της βρετανικής κυβέρνησης (ο Άλαν Τούρινγκ συμμετείχε στην ανάπτυξη). Αυτός είναι ο πρώτος ηλεκτρονικός υπολογιστής στον κόσμο, αν και δεν επηρέασε την ανάπτυξη της τεχνολογίας των υπολογιστών (λόγω της μυστικότητάς του), αλλά βοήθησε στη νίκη στον Δεύτερο Παγκόσμιο Πόλεμο.

Eniac. Δημιουργοί: John Mauchley και J. Presper Eckert. Το βάρος της μηχανής είναι 30 τόνοι. Μειονεκτήματα: χρήση του δεκαδικού συστήματος αριθμών. Πολλοί διακόπτες και καλώδια.

Έντσακ. Επίτευγμα: το πρώτο μηχάνημα με πρόγραμμα στη μνήμη.

Whirlwind I. Σύντομες λέξεις, εργασία σε πραγματικό χρόνο.

Υπολογιστής 701(και τα επόμενα μοντέλα) από την IBM. Ο πρώτος υπολογιστής που ηγείται της αγοράς εδώ και 10 χρόνια.

Δεύτερη γενιά. Υπολογιστές τρανζίστορ (1955-1965)

Απόδοση: εκατοντάδες χιλιάδες λειτουργίες ανά δευτερόλεπτο.

Σε σύγκριση με τους σωλήνες κενού, η χρήση τρανζίστορ κατέστησε δυνατή τη μείωση του μεγέθους του εξοπλισμού υπολογιστών, την αύξηση της αξιοπιστίας, την αύξηση της ταχύτητας λειτουργίας (έως 1 εκατομμύριο λειτουργίες ανά δευτερόλεπτο) και σχεδόν την εξάλειψη της μεταφοράς θερμότητας. Μέθοδοι αποθήκευσης πληροφοριών αναπτύσσονται: η μαγνητική ταινία χρησιμοποιείται ευρέως και αργότερα εμφανίζονται δίσκοι. Κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου, έγινε αντιληπτό το πρώτο παιχνίδι στον υπολογιστή.

Ο πρώτος υπολογιστής τρανζίστορ TXέγινε πρωτότυπο για υπολογιστές κλάδου PDPΕταιρείες DEC, που μπορούν να θεωρηθούν οι ιδρυτές της βιομηχανίας υπολογιστών, επειδή εμφανίστηκε το φαινόμενο των μαζικών πωλήσεων μηχανών. Η DEC κυκλοφορεί τον πρώτο μικροϋπολογιστή (το μέγεθος ενός ντουλαπιού). Η οθόνη έχει εντοπιστεί.

Η IBM εργάζεται επίσης ενεργά, παράγοντας εκδόσεις τρανζίστορ των υπολογιστών της.

Υπολογιστής 6600Το CDC, το οποίο αναπτύχθηκε από τον Seymour Cray, είχε ένα πλεονέκτημα έναντι άλλων υπολογιστών εκείνης της εποχής - την ταχύτητά του, η οποία επιτυγχανόταν μέσω της παράλληλης εκτέλεσης εντολών.

Τρίτη γενιά. Υπολογιστές ολοκληρωμένων κυκλωμάτων (1965-1980)

Απόδοση: εκατομμύρια λειτουργίες ανά δευτερόλεπτο.

Ένα ολοκληρωμένο κύκλωμα είναι ένα ηλεκτρονικό κύκλωμα χαραγμένο σε ένα τσιπ πυριτίου. Χιλιάδες τρανζίστορ ταιριάζουν σε ένα τέτοιο κύκλωμα. Κατά συνέπεια, αυτή η γενιά υπολογιστών αναγκάστηκε να γίνει ακόμη μικρότερη, ταχύτερη και φθηνότερη.

Η τελευταία ιδιότητα επέτρεπε στους υπολογιστές να διεισδύσουν σε διάφορους τομείς της ανθρώπινης δραστηριότητας. Εξαιτίας αυτού, έγιναν πιο εξειδικευμένοι (δηλαδή, υπήρχαν διαφορετικοί υπολογιστές για διαφορετικές εργασίες).

Προέκυψε πρόβλημα σχετικά με τη συμβατότητα των κατασκευασμένων μοντέλων (λογισμικό για αυτά). Για πρώτη φορά, η IBM έδωσε μεγάλη προσοχή στη συμβατότητα.

Υλοποιήθηκε ο πολυπρογραμματισμός (αυτό συμβαίνει όταν υπάρχουν πολλά εκτελέσιμα προγράμματα στη μνήμη, γεγονός που έχει ως αποτέλεσμα την εξοικονόμηση πόρων του επεξεργαστή).

Περαιτέρω ανάπτυξη μικροϋπολογιστών ().

Τέταρτη γενιά. Υπολογιστές σε ολοκληρωμένα κυκλώματα μεγάλης κλίμακας (και εξαιρετικά μεγάλης κλίμακας) (1980-...)

Απόδοση: εκατοντάδες εκατομμύρια λειτουργίες ανά δευτερόλεπτο.

Κατέστη δυνατή η τοποθέτηση όχι μόνο ενός ολοκληρωμένου κυκλώματος σε ένα τσιπ, αλλά χιλιάδων. Η ταχύτητα των υπολογιστών έχει αυξηθεί σημαντικά. Οι υπολογιστές συνέχισαν να γίνονται φθηνότεροι και τώρα τους αγόραζαν ακόμη και ιδιώτες, γεγονός που σηματοδότησε τη λεγόμενη εποχή των προσωπικών υπολογιστών. Αλλά το άτομο τις περισσότερες φορές δεν ήταν επαγγελματίας προγραμματιστής. Κατά συνέπεια, απαιτήθηκε η ανάπτυξη λογισμικού ώστε ένα άτομο να μπορεί να χρησιμοποιεί τον υπολογιστή σύμφωνα με τη φαντασία του.

Στα τέλη της δεκαετίας του '70 - αρχές της δεκαετίας του '80, οι υπολογιστές ήταν δημοφιλείς μήλο, που αναπτύχθηκε από τους Steve Jobs και Steve Wozniak. Αργότερα, ένας προσωπικός υπολογιστής βασισμένος σε επεξεργαστή Intel κυκλοφόρησε σε μαζική παραγωγή.

Αργότερα εμφανίστηκαν υπερβαθμωτοί επεξεργαστές, ικανοί να εκτελούν πολλές εντολές ταυτόχρονα, και υπολογιστές 64-bit.

Πέμπτη γενιά;

Αυτό περιλαμβάνει το αποτυχημένο ιαπωνικό έργο (περιγράφεται καλά στη Wikipedia). Άλλες πηγές αναφέρουν την πέμπτη γενιά υπολογιστών ως τους λεγόμενους αόρατους υπολογιστές (μικροελεγκτές ενσωματωμένοι σε οικιακές συσκευές, αυτοκίνητα κ.λπ.) ή υπολογιστές τσέπης.

Υπάρχει επίσης η άποψη ότι η πέμπτη γενιά θα πρέπει να περιλαμβάνει υπολογιστές με επεξεργαστές διπλού πυρήνα. Από αυτή την άποψη, η πέμπτη γενιά ξεκίνησε γύρω στο 2005.

Επιλογές σύγκρισης	Γενιές υπολογιστών
	πρώτα	δεύτερος	τρίτος	τέταρτος
Χρονικό διάστημα	1946 - 1959	1960 - 1969	1970 - 1979	από το 1980
Βάση στοιχείου (για μονάδα ελέγχου, ALU)	Ηλεκτρονικοί (ή ηλεκτρικοί) λαμπτήρες	Ημιαγωγοί (τρανζίστορ)	Ολοκληρωμένα κυκλώματα	Ολοκληρωμένα κυκλώματα μεγάλης κλίμακας (LSI)
Κύριος τύπος υπολογιστή	Μεγάλο		Μικρό (μίνι)	Μικρο
Βασικές συσκευές εισόδου	Τηλεχειριστήριο, διάτρητη κάρτα, είσοδος ταινίας με διάτρητη	Προστέθηκε αλφαριθμητική οθόνη και πληκτρολόγιο	Αλφαριθμητική οθόνη, πληκτρολόγιο	Έγχρωμη οθόνη γραφικών, σαρωτής, πληκτρολόγιο
Κύριες συσκευές εξόδου	Συσκευή αλφαριθμητικής εκτύπωσης (ADP), έξοδος με διάτρητη ταινία		Πλότερ, εκτυπωτής
Εξωτερική μνήμη	Μαγνητικές ταινίες, τύμπανα, διάτρητες ταινίες, διάτρητες κάρτες	Προστέθηκε μαγνητικός δίσκος	Τρυπημένες χαρτοταινίες, μαγνητικός δίσκος	Μαγνητικούς και οπτικούς δίσκους
Βασικές λύσεις λογισμικού	Καθολικές γλώσσες προγραμματισμού, μεταφραστές	Μαζικά λειτουργικά συστήματα που βελτιστοποιούν τους μεταφραστές	Διαδραστικά λειτουργικά συστήματα, δομημένες γλώσσες προγραμματισμού	Φιλικό λογισμικό, λειτουργικά συστήματα δικτύου
Τρόπος λειτουργίας υπολογιστή	Ενιαίο πρόγραμμα	Σύνολο παραγωγής	Μοιράσμα χρόνου	Προσωπική εργασία και επεξεργασία δικτύου
Σκοπός χρήσης υπολογιστή	Επιστημονικοί και τεχνικοί υπολογισμοί	Τεχνικοί και οικονομικοί υπολογισμοί	Διαχείριση και οικονομικοί υπολογισμοί	Τηλεπικοινωνίες, υπηρεσίες πληροφόρησης

Πίνακας - Κύρια χαρακτηριστικά υπολογιστών διαφόρων γενεών

Γενιά	1	2	3	4
Περίοδος, χρόνια	1946 -1960	1955-1970	1965-1980	1980-σήμερα vr.
Βάση στοιχείου	Σωλήνες κενού	Διόδους και τρανζίστορ ημιαγωγών	Ολοκληρωμένα κυκλώματα	Ολοκληρωμένα κυκλώματα πολύ μεγάλης κλίμακας
Αρχιτεκτονική	Αρχιτεκτονική Von Neumann	Λειτουργία πολλαπλών προγραμμάτων	Τοπικά δίκτυα υπολογιστών, κοινόχρηστα υπολογιστικά συστήματα	Συστήματα πολλαπλών επεξεργαστών, προσωπικοί υπολογιστές, παγκόσμια δίκτυα
Εκτέλεση	10 – 20 χιλιάδες op/s	100-500 χιλιάδες op/s	Περίπου 1 εκατομμύριο op/s	Δεκάδες και εκατοντάδες εκατομμύρια op/s
Λογισμικό	Γλώσσες μηχανών	Λειτουργικά συστήματα, αλγοριθμικές γλώσσες	Λειτουργικά συστήματα, συστήματα διαλόγου, συστήματα γραφικών υπολογιστών	Πακέτα εφαρμογών, βάσεις δεδομένων και γνώσεις, προγράμματα περιήγησης
Εξωτερικές συσκευές	Συσκευές εισαγωγής από διάτρητες ταινίες και διάτρητες κάρτες,	ATsPU, τηλετυπωτές, NML, NMB	Τερματικά βίντεο, σκληροί δίσκοι	NGMD, μόντεμ, σαρωτές, εκτυπωτές λέιζερ
Εφαρμογή	Προβλήματα υπολογισμού	Μηχανικές, επιστημονικές, οικονομικές εργασίες	ACS, CAD, επιστημονικές και τεχνικές εργασίες	Εργασίες διαχείρισης, επικοινωνίες, δημιουργία σταθμών εργασίας, επεξεργασία κειμένου, πολυμέσα
Παραδείγματα	ENIAC, UNIVAC (ΗΠΑ); BESM - 1,2, M-1, M-20 (ΕΣΣΔ)	IBM 701/709 (ΗΠΑ) BESM-4, M-220, Μινσκ, BESM-6 (ΕΣΣΔ)	IBM 360/370, PDP -11/20, Cray -1 (ΗΠΑ); ΕΕ 1050, 1066, Elbrus 1.2 (ΕΣΣΔ)	Cray T3 E, SGI (ΗΠΑ), Υπολογιστές, διακομιστές, σταθμοί εργασίας από διάφορους κατασκευαστές

Κατά τη διάρκεια των 50 χρόνων, εμφανίστηκαν αρκετές γενιές υπολογιστών, οι οποίοι αντικατέστησαν ο ένας τον άλλον. Η ταχεία ανάπτυξη του VT σε όλο τον κόσμο καθορίζεται μόνο από προηγμένες λύσεις βάσης στοιχείων και αρχιτεκτονικών λύσεων.
Δεδομένου ότι ένας υπολογιστής είναι ένα σύστημα που αποτελείται από υλικό και λογισμικό, είναι φυσικό να κατανοήσουμε μια γενιά ως μοντέλα υπολογιστών που χαρακτηρίζονται από τις ίδιες τεχνολογικές λύσεις και λύσεις λογισμικού (στοιχεία βάσης, λογική αρχιτεκτονική, λογισμικό). Εν τω μεταξύ, σε ορισμένες περιπτώσεις αποδεικνύεται ότι είναι πολύ δύσκολο να ταξινομηθεί η VT ανά γενιά, επειδή η γραμμή μεταξύ τους γίνεται όλο και πιο θολή από γενιά σε γενιά.
Πρώτη γενιά.
Βάση στοιχείων - ηλεκτρονικοί σωλήνες και ρελέ. Η μνήμη RAM εκτελέστηκε σε flip-flops, αργότερα σε πυρήνες φερρίτη. Αξιοπιστία - χαμηλή, απαιτείται σύστημα ψύξης. Οι υπολογιστές είχαν σημαντικές διαστάσεις. Απόδοση - 5 - 30 χιλιάδες αριθμητικά op/s. Προγραμματισμός - σε κωδικούς υπολογιστών (κωδικός μηχανής), εμφανίστηκαν αργότερα αυτοκωδικοί και συναρμολογητές. Ο προγραμματισμός πραγματοποιήθηκε από έναν στενό κύκλο μαθηματικών, φυσικών και ηλεκτρονικών μηχανικών. Οι υπολογιστές πρώτης γενιάς χρησιμοποιήθηκαν κυρίως για επιστημονικούς και τεχνικούς υπολογισμούς.

Δεύτερη γενιά.
Βάση στοιχείου ημιαγωγών. Η αξιοπιστία και η απόδοση αυξάνονται σημαντικά, οι διαστάσεις και η κατανάλωση ρεύματος μειώνονται. Ανάπτυξη εγκαταστάσεων εισόδου/εξόδου και εξωτερικής μνήμης. Μια σειρά προοδευτικών αρχιτεκτονικών λύσεων και περαιτέρω ανάπτυξη της τεχνολογίας προγραμματισμού - λειτουργία κοινής χρήσης χρόνου και λειτουργία πολλαπλού προγραμματισμού (συνδυάζει την εργασία του κεντρικού επεξεργαστή για την επεξεργασία δεδομένων και τα κανάλια εισόδου/εξόδου, καθώς και παραλληλοποίηση λειτουργιών για ανάκτηση εντολών και δεδομένων από τη μνήμη)
Μέσα στη δεύτερη γενιά άρχισε να φαίνεται ξεκάθαρα η διαφοροποίηση των υπολογιστών σε μικρούς, μεσαίους και μεγάλους. Το πεδίο εφαρμογής των υπολογιστών για την επίλυση προβλημάτων - προγραμματισμού, οικονομικών, διαχείρισης παραγωγικών διαδικασιών κ.λπ. - έχει επεκταθεί σημαντικά.
Δημιουργούνται αυτοματοποιημένα συστήματα ελέγχου (ACS) για επιχειρήσεις, ολόκληρες βιομηχανίες και τεχνολογικές διαδικασίες (ACS). Το τέλος της δεκαετίας του '50 χαρακτηρίζεται από την εμφάνιση ενός αριθμού γλωσσών προγραμματισμού υψηλού επιπέδου (HLP): FORTRAN, ALGOL-60 κ.λπ. Η ανάπτυξη λογισμικού επιτεύχθηκε με τη δημιουργία βιβλιοθηκών τυπικών προγραμμάτων σε διάφορα γλώσσες προγραμματισμού και για διάφορους σκοπούς, οθόνες και αποστολείς για τον έλεγχο των τρόπων λειτουργίας ενός υπολογιστή, τον προγραμματισμό των πόρων του, που έθεσαν τα θεμέλια για τις έννοιες των λειτουργικών συστημάτων επόμενης γενιάς.

Τρίτη γενιά.
Βάση στοιχείων σε ολοκληρωμένα κυκλώματα (IC). Εμφανίζεται μια σειρά από μοντέλα υπολογιστών που είναι συμβατά με λογισμικό από κάτω προς τα πάνω και έχουν αυξανόμενες δυνατότητες από μοντέλο σε μοντέλο. Η λογική αρχιτεκτονική των υπολογιστών και ο περιφερειακός εξοπλισμός τους έχει γίνει πιο περίπλοκη, γεγονός που έχει επεκτείνει σημαντικά τη λειτουργικότητα και τις υπολογιστικές δυνατότητες. Τα λειτουργικά συστήματα (OS) γίνονται μέρος ενός υπολογιστή. Πολλές εργασίες διαχείρισης μνήμης, συσκευών εισόδου/εξόδου και άλλων πόρων άρχισαν να αναλαμβάνονται από το λειτουργικό σύστημα ή απευθείας από το υλικό του υπολογιστή. Το λογισμικό γίνεται ισχυρό: εμφανίζονται συστήματα διαχείρισης βάσεων δεδομένων (DBMS), συστήματα αυτοματισμού σχεδιασμού (CAD) για διάφορους σκοπούς, βελτιώνονται αυτοματοποιημένα συστήματα ελέγχου και συστήματα ελέγχου διεργασιών. Μεγάλη προσοχή δίνεται στη δημιουργία πακέτων προγραμμάτων εφαρμογών (APP) για διάφορους σκοπούς.
Γλώσσες και συστήματα προγραμματισμού αναπτύσσονται Παραδείγματα: - σειρά μοντέλων IBM/360, ΗΠΑ, σειριακή παραγωγή - από το 1964. -EU Computers, ΕΣΣΔ και CMEA χώρες από το 1972.
Τέταρτη γενιά.
Η βάση στοιχείων γίνεται ολοκληρωμένα κυκλώματα μεγάλης κλίμακας (LSI) και εξαιρετικά μεγάλης κλίμακας (VLSI). Οι υπολογιστές είχαν ήδη σχεδιαστεί για την αποτελεσματική χρήση λογισμικού (για παράδειγμα, υπολογιστές που μοιάζουν με UNIX, βυθισμένοι καλύτερα στο περιβάλλον λογισμικού UNIX· μηχανές Prolog εστιασμένες σε εργασίες τεχνητής νοημοσύνης). σύγχρονους πυρηνικούς σταθμούς. Η επεξεργασία πληροφοριών τηλεπικοινωνιών αναπτύσσεται ταχέως βελτιώνοντας την ποιότητα των καναλιών επικοινωνίας που χρησιμοποιούν δορυφορικές επικοινωνίες. Δημιουργούνται εθνικά και διακρατικά δίκτυα πληροφοριών και υπολογιστών, που δίνουν τη δυνατότητα να μιλήσουμε για την αρχή της μηχανογράφησης της ανθρώπινης κοινωνίας στο σύνολό της.
Η περαιτέρω διανόηση της τεχνολογίας υπολογιστών καθορίζεται από τη δημιουργία πιο ανεπτυγμένων διεπαφών ανθρώπου-υπολογιστή, βάσεων γνώσης, έμπειρων συστημάτων, συστημάτων παράλληλου προγραμματισμού κ.λπ.
Η βάση στοιχείων κατέστησε δυνατή την επίτευξη μεγάλης επιτυχίας στη σμίκρυνση, αυξάνοντας την αξιοπιστία και την απόδοση των υπολογιστών. Εμφανίστηκαν μικρο- και μίνι υπολογιστές, ξεπερνώντας τις δυνατότητες των μεσαίων και μεγάλων υπολογιστών της προηγούμενης γενιάς με σημαντικά χαμηλότερο κόστος. Η τεχνολογία παραγωγής των επεξεργαστών που βασίζονται σε VLSI επιτάχυνε τον ρυθμό παραγωγής υπολογιστών και κατέστησε δυνατή την εισαγωγή των υπολογιστών στις πλατιές μάζες της κοινωνίας. Με την εμφάνιση ενός γενικού επεξεργαστή σε ένα μόνο τσιπ (μικροεπεξεργαστής Intel-4004, 1971), ξεκίνησε η εποχή του υπολογιστή.
Ο πρώτος υπολογιστής μπορεί να θεωρηθεί ο Altair-8800, που δημιουργήθηκε με βάση τον Intel-8080, το 1974. Ε. Ρόμπερτς. Ο P. Allen και ο W. Gates δημιούργησαν έναν μεταφραστή από τη δημοφιλή γλώσσα Basic, αυξάνοντας σημαντικά την ευφυΐα του πρώτου υπολογιστή (αργότερα ίδρυσαν τη διάσημη εταιρεία Microsoft Inc). Το πρόσωπο της 4ης γενιάς καθορίζεται σε μεγάλο βαθμό από τη δημιουργία υπερυπολογιστών που χαρακτηρίζονται από υψηλή απόδοση (μέση ταχύτητα 50 - 130 megaflops. 1 megaflops = 1 εκατομμύριο λειτουργίες ανά δευτερόλεπτο με κινητή υποδιαστολή) και μη παραδοσιακή αρχιτεκτονική (η αρχή της παραλληλοποίησης βασίζεται στην διοχετευτική επεξεργασία εντολών) . Οι υπερυπολογιστές χρησιμοποιούνται στην επίλυση προβλημάτων μαθηματικής φυσικής, κοσμολογίας και αστρονομίας, μοντελοποίησης πολύπλοκων συστημάτων, κ.λπ. Δεδομένου ότι οι ισχυροί υπολογιστές παίζουν και θα συνεχίσουν να διαδραματίζουν σημαντικό ρόλο μεταγωγής στα δίκτυα, ζητήματα δικτύου συζητούνται συχνά μαζί με ερωτήσεις για τους υπερυπολογιστές , υπερυπολογιστές -Οι υπολογιστές μπορούν να ονομαστούν μηχανές της σειράς Elbrus, τα συστήματα υπολογιστών PS-2000 και PS-3000, που περιέχουν έως και 64 επεξεργαστές που ελέγχονται από μια κοινή ροή εντολών, η απόδοση σε έναν αριθμό εργασιών επιτεύχθηκε της τάξης των 200 megaflops. Ταυτόχρονα, δεδομένης της πολυπλοκότητας της ανάπτυξης και υλοποίησης σύγχρονων έργων υπερ-υπολογιστών, τα οποία απαιτούν εντατική θεμελιώδη έρευνα στον τομέα της επιστήμης των υπολογιστών, των ηλεκτρονικών τεχνολογιών, των υψηλών προτύπων παραγωγής και του σοβαρού οικονομικού κόστους, φαίνεται πολύ απίθανο το εγχώριο υπερ-υπολογιστές θα δημιουργηθούν στο άμεσο μέλλον, σύμφωνα με τα κύρια χαρακτηριστικά που δεν είναι κατώτερα από τα καλύτερα ξένα μοντέλα.
Θα πρέπει να σημειωθεί ότι με τη μετάβαση στην τεχνολογία IP για την παραγωγή υπολογιστών, η καθοριστική έμφαση των γενεών μετατοπίζεται ολοένα και περισσότερο από τη βάση στοιχείων σε άλλους δείκτες: λογική αρχιτεκτονική, λογισμικό, διεπαφή χρήστη, περιοχές εφαρμογής κ.λπ.
Πέμπτη γενιά.

Εισαγωγή

1. Πρώτη γενιά υπολογιστών 1950-1960

2. Δεύτερη γενιά υπολογιστών: 1960-1970

3. Τρίτη γενιά υπολογιστών: 1970-1980

4. Τέταρτη γενιά υπολογιστών: 1980-1990

5. Πέμπτη γενιά υπολογιστών: 1990-σήμερα

συμπέρασμα

Εισαγωγή

Από το 1950, κάθε 7-10 χρόνια ανανεώνονται ριζικά οι σχεδιαστικές-τεχνολογικές και λογισμικές-αλγοριθμικές αρχές κατασκευής και χρήσης υπολογιστών. Από αυτή την άποψη, είναι θεμιτό να μιλάμε για γενιές υπολογιστών. Συμβατικά, σε κάθε γενιά μπορεί να δοθεί 10 χρόνια.

Οι υπολογιστές έχουν διανύσει μια μακρά εξελικτική πορεία ως προς τη βάση στοιχείων (από τους λαμπτήρες έως τους μικροεπεξεργαστές) καθώς και με την έννοια της εμφάνισης νέων δυνατοτήτων, διευρύνοντας το πεδίο και τη φύση της χρήσης τους.

Η διαίρεση των υπολογιστών σε γενιές είναι μια πολύ υπό όρους, χαλαρή ταξινόμηση των υπολογιστικών συστημάτων ανάλογα με το βαθμό ανάπτυξης του υλικού και του λογισμικού, καθώς και τις μεθόδους επικοινωνίας με τον υπολογιστή.

Η πρώτη γενιά υπολογιστών περιλαμβάνει μηχανές που δημιουργήθηκαν στις αρχές της δεκαετίας του '50: σωλήνες κενού χρησιμοποιήθηκαν στα κυκλώματα. Υπήρχαν λίγες εντολές, τα χειριστήρια ήταν απλά και η χωρητικότητα της μνήμης RAM και οι δείκτες απόδοσης ήταν χαμηλοί. Η απόδοση είναι περίπου 10-20 χιλιάδες λειτουργίες ανά δευτερόλεπτο. Για την είσοδο και την έξοδο χρησιμοποιήθηκαν συσκευές εκτύπωσης, μαγνητικές ταινίες, διάτρητες κάρτες και χαρτοταινίες με διάτρηση.

Η δεύτερη γενιά υπολογιστών περιλαμβάνει εκείνα τα μηχανήματα που σχεδιάστηκαν το 1955-65. Χρησιμοποιούσαν τόσο σωλήνες κενού όσο και τρανζίστορ. Η μνήμη RAM χτίστηκε σε μαγνητικούς πυρήνες. Εκείνη την εποχή εμφανίστηκαν τα μαγνητικά τύμπανα και οι πρώτοι μαγνητικοί δίσκοι. Έχουν εμφανιστεί οι λεγόμενες γλώσσες υψηλού επιπέδου, τα μέσα των οποίων επιτρέπουν την περιγραφή ολόκληρης της ακολουθίας υπολογισμών σε οπτική, εύκολα κατανοητή μορφή. Έχει εμφανιστεί ένα μεγάλο σύνολο προγραμμάτων βιβλιοθήκης για την επίλυση διαφόρων μαθηματικών προβλημάτων. Οι μηχανές δεύτερης γενιάς χαρακτηρίζονταν από ασυμβατότητα λογισμικού, γεγονός που καθιστούσε δύσκολη την οργάνωση μεγάλων συστημάτων πληροφοριών, έτσι στα μέσα της δεκαετίας του '60 έγινε μια μετάβαση στη δημιουργία υπολογιστών που ήταν συμβατοί με λογισμικό και βασίστηκαν σε μικροηλεκτρονική τεχνολογική βάση.

Τρίτη γενιά υπολογιστών. Πρόκειται για μηχανές που δημιουργήθηκαν μετά τη δεκαετία του '60 που έχουν ενιαία αρχιτεκτονική, δηλ. συμβατό λογισμικό. Έχουν εμφανιστεί δυνατότητες πολυπρογραμματισμού, π.χ. ταυτόχρονη εκτέλεση πολλών προγραμμάτων. Οι υπολογιστές τρίτης γενιάς χρησιμοποιούσαν ολοκληρωμένα κυκλώματα.

Τέταρτη γενιά υπολογιστών. Αυτή είναι η τρέχουσα γενιά υπολογιστών που αναπτύχθηκαν μετά το 1970. Οι μηχανές 4ης γενιάς σχεδιάστηκαν για να χρησιμοποιούν αποτελεσματικά σύγχρονες γλώσσες υψηλού επιπέδου και να απλοποιούν τη διαδικασία προγραμματισμού για τον τελικό χρήστη.

Από πλευράς υλικού, χαρακτηρίζονται από τη χρήση μεγάλων ολοκληρωμένων κυκλωμάτων ως στοιχειώδους βάσης και την παρουσία συσκευών αποθήκευσης τυχαίας πρόσβασης υψηλής ταχύτητας, χωρητικότητας πολλών MB.

Οι μηχανές 4ης γενιάς είναι συγκροτήματα πολλαπλών επεξεργαστών και πολυμηχανημάτων που λειτουργούν με εξωτερική ισχύ. μνήμη και γενικό πεδίο εξωτ. συσκευές. Η απόδοση φτάνει τις δεκάδες εκατομμύρια λειτουργίες ανά δευτερόλεπτο, η μνήμη - αρκετά εκατομμύρια λέξεις.

Η μετάβαση στην πέμπτη γενιά υπολογιστών έχει ήδη ξεκινήσει. Συνίσταται σε μια ποιοτική μετάβαση από την επεξεργασία δεδομένων στην επεξεργασία γνώσης και στη βελτίωση των βασικών παραμέτρων ενός υπολογιστή. Η κύρια έμφαση θα δοθεί στην «ευφυΐα».

Μέχρι σήμερα, η πραγματική «νοημοσύνη» που επιδεικνύεται από τα πιο πολύπλοκα νευρωνικά δίκτυα είναι κάτω από το επίπεδο ενός γαιοσκώληκα, ωστόσο, όσο περιορισμένες και αν είναι οι δυνατότητες των νευρωνικών δικτύων σήμερα, πολλές επαναστατικές ανακαλύψεις μπορεί να βρίσκονται προ των πυλών.

1. Πρώτη γενιά υπολογιστών 1950-1960

Τα λογικά κυκλώματα δημιουργήθηκαν χρησιμοποιώντας διακριτά εξαρτήματα ραδιοφώνου και ηλεκτρονικούς σωλήνες κενού με νήμα. Οι συσκευές μνήμης τυχαίας πρόσβασης χρησιμοποιούσαν μαγνητικά τύμπανα, ακουστικές γραμμές υπερήχων υδραργύρου και ηλεκτρομαγνητικής καθυστέρησης και σωλήνες καθοδικών ακτίνων (CRT). Ως εξωτερικές συσκευές αποθήκευσης χρησιμοποιήθηκαν δίσκοι σε μαγνητικές ταινίες, διάτρητες κάρτες, διάτρητες ταινίες και διακόπτες plug-in.

Ο προγραμματισμός αυτής της γενιάς υπολογιστών πραγματοποιήθηκε στο δυαδικό σύστημα αριθμών στη γλώσσα μηχανής, δηλαδή τα προγράμματα επικεντρώθηκαν αυστηρά σε ένα συγκεκριμένο μοντέλο της μηχανής και «πέθαναν» μαζί με αυτά τα μοντέλα.

Στα μέσα της δεκαετίας του 1950, εμφανίστηκαν γλώσσες προσανατολισμένες στη μηχανή, όπως οι συμβολικές γλώσσες κωδικοποίησης (SCL), οι οποίες κατέστησαν δυνατή τη χρήση της συντομευμένης λεκτικής (γράμματος) σημειογραφίας και των δεκαδικών αριθμών αντί για δυαδική σημείωση εντολών και διευθύνσεων. Το 1956, δημιουργήθηκε η πρώτη γλώσσα προγραμματισμού υψηλού επιπέδου για μαθηματικά προβλήματα - η γλώσσα Fortran και το 1958 - η καθολική γλώσσα προγραμματισμού Algol.

Οι υπολογιστές, ξεκινώντας από το UNIVAC και τελειώνουν με το BESM-2 και τα πρώτα μοντέλα υπολογιστών "Minsk" και "Ural", ανήκουν στην πρώτη γενιά υπολογιστών.

2. Δεύτερη γενιά υπολογιστών: 1960-1970

Τα λογικά κυκλώματα κατασκευάστηκαν σε διακριτά ημιαγωγικά και μαγνητικά στοιχεία (δίοδοι, διπολικά τρανζίστορ, μικρομετασχηματιστές σπειροειδούς φερρίτη). Ως σχεδιαστική και τεχνολογική βάση χρησιμοποιήθηκαν κυκλώματα τυπωμένων κυκλωμάτων (πλακέτες από φύλλο getinax). Η αρχή του μπλοκ σχεδιασμού μηχανής έχει γίνει ευρέως διαδεδομένη, η οποία σας επιτρέπει να συνδέσετε μεγάλο αριθμό διαφορετικών εξωτερικών συσκευών στις κύριες συσκευές, γεγονός που παρέχει μεγαλύτερη ευελιξία στη χρήση υπολογιστών. Οι συχνότητες ρολογιού των ηλεκτρονικών κυκλωμάτων έχουν αυξηθεί σε εκατοντάδες kilohertz.

Άρχισαν να χρησιμοποιούνται εξωτερικές μονάδες σε σκληρούς μαγνητικούς δίσκους1 και δισκέτες - ένα ενδιάμεσο επίπεδο μνήμης μεταξύ των μονάδων μαγνητικής ταινίας και της μνήμης RAM.

Το 1964, εμφανίστηκε η πρώτη οθόνη υπολογιστή - η IBM 2250. Ήταν μια μονόχρωμη οθόνη με οθόνη 12 x 12 ιντσών και ανάλυση 1024 x 1024 pixel. Είχε ρυθμό καρέ 40 Hz.

Τα συστήματα ελέγχου που δημιουργήθηκαν με βάση υπολογιστές απαιτούσαν υψηλότερη απόδοση από τους υπολογιστές, και το πιο σημαντικό, αξιοπιστία. Οι κωδικοί ανίχνευσης και διόρθωσης σφαλμάτων και τα ενσωματωμένα κυκλώματα ελέγχου έχουν γίνει ευρέως χρησιμοποιούμενα στους υπολογιστές.

Σε μηχανές δεύτερης γενιάς, εφαρμόστηκαν για πρώτη φορά τρόποι επεξεργασίας κατά παρτίδες και τηλεεπεξεργασίας πληροφοριών.

Ο πρώτος υπολογιστής που χρησιμοποίησε εν μέρει συσκευές ημιαγωγών αντί για σωλήνες κενού ήταν η μηχανή SEAC (Standard Eastern Automatic Computer), που δημιουργήθηκε το 1951.

Στις αρχές της δεκαετίας του '60, οι μηχανές ημιαγωγών άρχισαν να παράγονται στην ΕΣΣΔ.

3. Τρίτη γενιά υπολογιστών: 1970-1980

Το 1958, ο Robert Noyce εφηύρε το μικρό ολοκληρωμένο κύκλωμα πυριτίου, το οποίο θα μπορούσε να φιλοξενήσει δεκάδες τρανζίστορ σε μια μικρή περιοχή. Αυτά τα κυκλώματα αργότερα έγιναν γνωστά ως ολοκληρωμένα κυκλώματα μικρής κλίμακας (SSI). Και ήδη στα τέλη της δεκαετίας του '60, τα ολοκληρωμένα κυκλώματα άρχισαν να χρησιμοποιούνται σε υπολογιστές.

Τα λογικά κυκλώματα των υπολογιστών 3ης γενιάς είχαν ήδη κατασκευαστεί εξ ολοκλήρου σε μικρά ολοκληρωμένα κυκλώματα. Οι συχνότητες ρολογιού των ηλεκτρονικών κυκλωμάτων έχουν αυξηθεί σε αρκετά megahertz. Η τάση τροφοδοσίας (μονάδες βολτ) και η ισχύς που καταναλώνεται από το μηχάνημα έχουν μειωθεί. Η αξιοπιστία και η απόδοση των υπολογιστών έχουν αυξηθεί σημαντικά.

Οι μνήμες τυχαίας πρόσβασης χρησιμοποιούσαν μικρότερους πυρήνες φερρίτη, πλάκες φερρίτη και μαγνητικά φιλμ με ορθογώνιο βρόχο υστέρησης. Οι μονάδες δίσκου χρησιμοποιούνται ευρέως ως εξωτερικές συσκευές αποθήκευσης.

Έχουν εμφανιστεί δύο ακόμη επίπεδα συσκευών αποθήκευσης: συσκευές μνήμης εξαιρετικά τυχαίας πρόσβασης σε καταχωρητές ενεργοποίησης, οι οποίες έχουν τεράστια ταχύτητα αλλά μικρή χωρητικότητα (δεκάδες αριθμοί) και κρυφή μνήμη υψηλής ταχύτητας.

Δεδομένου ότι η ευρεία χρήση των ολοκληρωμένων κυκλωμάτων στους υπολογιστές, η τεχνολογική πρόοδος στους υπολογιστές μπορεί να παρατηρηθεί χρησιμοποιώντας τον γνωστό νόμο του Moore. Ένας από τους ιδρυτές της Intel, ο Gordon Moore, ανακάλυψε έναν νόμο το 1965 σύμφωνα με τον οποίο ο αριθμός των τρανζίστορ σε ένα τσιπ διπλασιάζεται κάθε 1,5 χρόνο.

Λόγω της σημαντικής πολυπλοκότητας τόσο του υλικού όσο και της λογικής δομής των υπολογιστών 3ης γενιάς, συχνά άρχισαν να αποκαλούνται συστήματα.

Έτσι, οι πρώτοι υπολογιστές αυτής της γενιάς ήταν μοντέλα συστημάτων IBM (ένας αριθμός μοντέλων IBM 360) και PDP (PDP 1). Στη Σοβιετική Ένωση, σε συνεργασία με τις χώρες του Συμβουλίου Αμοιβαίας Οικονομικής Βοήθειας (Πολωνία, Ουγγαρία, Βουλγαρία, Ανατολική Γερμανία κ.λπ.), άρχισαν τα μοντέλα του Ενοποιημένου Συστήματος (ΕΕ) και του συστήματος των μικρών υπολογιστών (SM). να παραχθεί.

Στους υπολογιστές τρίτης γενιάς, δίνεται σημαντική προσοχή στη μείωση της πολυπλοκότητας του προγραμματισμού, στην αποτελεσματικότητα της εκτέλεσης προγραμμάτων σε μηχανές και στη βελτίωση της επικοινωνίας μεταξύ χειριστή και μηχανής. Αυτό διασφαλίζεται από ισχυρά λειτουργικά συστήματα, προηγμένο αυτοματισμό προγραμματισμού, αποτελεσματικά συστήματα διακοπής προγραμμάτων, τρόπους λειτουργίας με κοινή χρήση χρόνου, καταστάσεις λειτουργίας σε πραγματικό χρόνο, λειτουργίες πολλαπλών προγραμμάτων και νέες λειτουργίες διαδραστικής επικοινωνίας. Εμφανίστηκε επίσης μια αποτελεσματική τερματική συσκευή βίντεο για επικοινωνία μεταξύ του χειριστή και του μηχανήματος - μια οθόνη βίντεο ή οθόνη.

Δίνεται μεγάλη προσοχή στην αύξηση της αξιοπιστίας και της αξιοπιστίας της λειτουργίας του υπολογιστή και στη διευκόλυνση της συντήρησής τους. Η αξιοπιστία και η αξιοπιστία διασφαλίζονται με την ευρεία χρήση κωδικών με αυτόματη ανίχνευση και διόρθωση σφαλμάτων (κωδικοί διόρθωσης Hamming και κυκλικοί κωδικοί).

Η αρθρωτή οργάνωση των υπολογιστών και η αρθρωτή κατασκευή των λειτουργικών τους συστημάτων έχουν δημιουργήσει άφθονες ευκαιρίες για αλλαγή της διαμόρφωσης των συστημάτων υπολογιστών. Από αυτή την άποψη, έχει προκύψει μια νέα έννοια της «αρχιτεκτονικής» ενός υπολογιστικού συστήματος, η οποία καθορίζει τη λογική οργάνωση αυτού του συστήματος από τη σκοπιά του χρήστη και του προγραμματιστή.

4. Τέταρτη γενιά υπολογιστών: 1980-1990

Ένα επαναστατικό γεγονός στην ανάπτυξη της τεχνολογίας υπολογιστών της τρίτης γενιάς μηχανών ήταν η δημιουργία μεγάλων και πολύ μεγάλων ολοκληρωμένων κυκλωμάτων (Large Scale Integration - LSI and Very Large Scale Integration - VLSI), ενός μικροεπεξεργαστή (1969) και ενός προσωπικού υπολογιστή. Από το 1980, σχεδόν όλοι οι υπολογιστές άρχισαν να δημιουργούνται με βάση μικροεπεξεργαστές. Ο πιο δημοφιλής υπολογιστής έχει γίνει προσωπικός υπολογιστής.