Dimensiunile calculatoarelor de toate generațiile. Generații de calculatoare, principalele caracteristici ale calculatoarelor din diferite generații

Generații de calculatoare.

Există 4 generații principale de computere. Dar împărțirea echipamentelor informatice în generații este o clasificare foarte condiționată, nestrictă în funcție de gradul de dezvoltare a hardware-ului și software, precum și modalități de a comunica cu un computer.

Ideea de a împărți mașinile în generații a fost adusă la viață de faptul că de-a lungul timpului poveste scurta dezvoltarea acestuia tehnologia calculatoarelor a suferit o mare evolutie, atat in ceea ce priveste baza elementului (lampi, tranzistori, microcircuite etc.), cat si in sensul schimbarii structurii acestuia, aparitia de noi oportunitati, extinderea domeniului aplicatiilor si a naturii de utilizare. Acest progres este prezentat în acest tabel:

GENERAREA EVM	CARACTERISTICI
eu	II	III	IV
Ani de utilizare	1946-1958	1958-1964	1964-1972	1972 - prezent
Element principal	Lampa electrica	tranzistor	IP	BIS
Numărul de calculatoare din lume (buc.)	Zeci	Mii	Zeci de mii	Milioane
Performanță (operații pe secundă)	10 3 -14 4	10 4 -10 6	10 5 -10 7	10 6 -10 8
Mediu de stocare	Card perforat, bandă perforată	Banda magnetica	Disc	Dischetă și disc laser
Dimensiunile computerului	Mare	Semnificativ mai puțin	Minicalculator	microcalculator

Au trecut puțin peste 50 de ani de când a apărut primul computer electronic. În această perioadă scurtă de dezvoltare a societății, mai multe generații de calculatoare s-au schimbat, iar primele computere de astăzi sunt o raritate muzeală. Istoria dezvoltării în sine tehnologia calculatoarelor prezintă un interes considerabil, arătând relația strânsă dintre matematică și fizică (în primul rând fizica stării solide, semiconductori, electronică) și tehnologie moderna, al cărui nivel de dezvoltare determină în mare măsură progresul în producția de echipamente informatice.

La noi, calculatoarele electronice sunt de obicei împărțite pe generații. Tehnologia calculatoarelor se caracterizează, în primul rând, prin schimbarea rapidă a generațiilor - în timpul scurtei sale istorii de dezvoltare, patru generații s-au schimbat deja, iar acum lucrăm la calculatoare de generația a cincea. Care este caracteristica definitorie atunci când clasificăm un computer ca o anumită generație? Aceasta este, în primul rând, baza lor elementară (din care elementele sunt construite în principal) și caracteristici atât de importante precum viteza, capacitatea de memorie, metodele de gestionare și procesare a informațiilor. Desigur, împărțirea calculatoarelor în generații este într-o anumită măsură arbitrară. Există multe modele care, după unele caracteristici, aparțin unei generații, iar după altele, unei alte generații. Și totuși, în ciuda acestei convenții, generațiile de calculatoare pot fi considerate salturi calitative în dezvoltarea tehnologiei de calcul electronic.

Prima generație de calculatoare (1948 - 1958)

Baza elementară a mașinilor din această generație au fost tuburile cu vid - diode și triode. Mașinile erau menite să rezolve probleme științifice și tehnice relativ simple. Această generație de computere include: MESM, BESM-1, M-1, M-2, M-Z, „Strela”, „Minsk-1”, „Ural-1”, „Ural-2”, „Ural-3”, M-20, „Setun”, BESM-2, „Hrazdan”. Erau de dimensiuni considerabile, consumau multă putere, aveau fiabilitate scăzută și software slab. Performanța lor nu a depășit 2-3 mii de operații pe secundă, capacitatea RAM a fost de 2K sau 2048 de cuvinte mașină (1K = 1024) cu o lungime de 48 de caractere binare. În 1958, a apărut mașina M-20 cu memorie 4K și o viteză de aproximativ 20 de mii de operații pe secundă. Mașinile de prima generație au implementat baza principii logice construcția calculatoarelor electronice și conceptele lui John von Neumann privind funcționarea unui calculator cu ajutorul unui program introdus în memorie și a datelor inițiale (numerele). Această perioadă a marcat începutul utilizării comerciale a calculatoarelor electronice pentru prelucrarea datelor. Calculatoarele din acea vreme foloseau tuburi cu vid și memorie externă pe un tambur magnetic. Erau încurcate în fire și aveau un timp de acces de 1x10-3 s. Sistemele de producție și compilatoarele nu au apărut încă. La sfârșitul acestei perioade, au început să fie produse dispozitive de memorie miezuri magnetice. Fiabilitatea calculatoarelor din această generație a fost extrem de scăzută.

A doua generație de calculatoare (1959 - 1967)

Baza elementară a mașinilor din această generație au fost dispozitivele semiconductoare. Mașinile au fost destinate să rezolve diverse probleme științifice și tehnice care necesită multă muncă, precum și să controleze procesele tehnologice în producție. Apariția elementelor semiconductoare în circuite electronice a crescut semnificativ capacitatea RAM, fiabilitatea și viteza computerului. Dimensiunile, greutatea și consumul de energie au scăzut. Odată cu apariția mașinilor de a doua generație, domeniul de utilizare a tehnologiei informatice electronice s-a extins semnificativ, în principal datorită dezvoltării software. Au apărut și mașini specializate, de exemplu, calculatoare pentru rezolvarea problemelor economice, pentru gestionare Procese de producție, sistemele de transmitere a informațiilor etc. Calculatoarele din a doua generație includ:

Calculator M-40, -50 pentru sisteme de apărare antirachetă;

Ural -11, -14, -16 - calculator scop general orientat spre rezolvarea problemelor de inginerie, planificare tehnică și economică;

Minsk -2, -12, -14 pentru rezolvarea problemelor de inginerie, științifice și de proiectare de natură matematică și logică;

Minsk-22 concepute pentru a rezolva probleme de planificare științifică, tehnică și economică;

BESM-3 -4, -6 mașini de uz general destinate rezolvării problemelor complexe ale științei și tehnologiei;

M-20, -220, -222 o mașină de uz general axată pe rezolvarea complexului probleme matematice;

MIR-1 un mic computer digital electronic conceput pentru a rezolva o gamă largă de probleme de inginerie și matematică,

"Nairi" o mașină de uz general concepută pentru a rezolva o gamă largă de probleme inginerești, științifice și tehnice, precum și unele tipuri de probleme de planificare economică și contabilitate și statistică;

Ruta-110 mini calculator de uz general;

și o serie de alte computere.

CALCULATOR BESM-4, M-220, M-222 avea o viteză de aproximativ 20-30 de mii de operaţii pe secundă şi RAM-8K, 16K și, respectiv, 32K. Dintre mașinile de a doua generație se remarcă în mod deosebit BESM-6 , care are o viteză de aproximativ un milion de operații pe secundă și RAM de la 32K la 128K (majoritatea mașinilor folosesc două segmente de memorie de 32K fiecare).

Această perioadă este caracterizată de utilizarea pe scară largă a tranzistorilor și a circuitelor avansate de memorie pe nuclee. A început să se acorde multă atenție creării de software de sistem, compilatoare și instrumente de intrare-ieșire. La sfârșitul acestei perioade, au apărut compilatoare universale și destul de eficiente pentru Cobol, Fortran și alte limbi.

Se atinsese deja un timp de acces de 1x10-6 s, deși majoritatea elementelor computerului erau încă conectate prin fire.

Calculatoarele din această perioadă au fost folosite cu succes în domenii legate de prelucrarea seturilor de date și rezolvarea problemelor care necesită de obicei operațiuni de rutinăîn fabrici, instituții și bănci. Aceste calculatoare au funcționat pe principiul prelucrării datelor în lot. În esență, au copiat metode manuale procesarea datelor. Noile posibilități oferite de computere nu au fost practic folosite.

În această perioadă a apărut profesia de informatician, iar multe universități au început să ofere oportunități educaționale în acest domeniu.

Manualul este format din două secțiuni: teoretică și practică. Partea teoretică a manualului conturează bazele informaticii moderne ca disciplină științifică și tehnică complexă, inclusiv studiul structurii și proprietăților generale ale informațiilor și procesele informaţionale, principii generale se au în vedere construcția dispozitivelor de calcul, problemele de organizare și funcționare a rețelelor informatice și informatice, Securitatea calculatorului, prezentat concepte cheie algoritmizare și programare, baze de date și SGBD. Pentru controlul cunoștințelor teoretice dobândite, sunt oferite întrebări și teste de autotestare. Partea practică acoperă algoritmi pentru acțiunile de bază atunci când lucrați cu procesor de cuvinte Microsoft Word, tabelar Editor Microsoft Excel, un program de prezentare Microsoft Power point, programe de arhivare și programe antivirus. Pentru consolidarea cursului practic finalizat, la finalul fiecărei secțiuni se propune finalizarea unei lucrări independente.

Carte:

În conformitate cu baza elementului și nivelul de dezvoltare a software-ului, se disting patru generații reale de computere: o scurtă descriere a care sunt prezentate în tabelul 1.

tabelul 1

Calculatoarele din prima generație aveau o viteză scăzută de câteva zeci de mii de operațiuni/sec. Miezurile de ferită au fost folosite ca memorie internă.

Principalul dezavantaj al acestor calculatoare este nepotrivirea dintre performanța memoriei interne și ALU și unitatea de control din cauza diferitelor baze de elemente. Performanța generală a fost determinată de componenta mai lentă - memoria internă - și a redus efectul general. Deja la calculatoarele de prima generație s-a încercat eliminarea acestui dezavantaj prin asincronizarea funcționării dispozitivelor și introducerea tamponării de ieșire, atunci când informația transmisă este „turnată” în buffer, eliberând dispozitivul pentru munca in continuare(principiul autonomiei). Astfel, propria sa memorie a fost folosită pentru a opera dispozitivele I/O.

O limitare funcțională semnificativă a computerului de prima generație a fost concentrarea pe execuție operatii aritmetice. Când s-a încercat să le adapteze la sarcinile de analiză, s-au dovedit a fi ineficiente.

Nu existau încă limbaje de programare ca atare, iar programatorii foloseau instrucțiuni ale mașinii sau asamblatori pentru a-și codifica algoritmii. Acest lucru a complicat și a întârziat procesul de programare. Până la sfârșitul anilor '50, instrumentele de programare sufereau schimbări fundamentale: s-a făcut o tranziție către automatizarea programării folosind limbi universaleși biblioteci de programe standard. Utilizarea limbilor universale a dus la apariția traducătorilor.

Programele au fost executate sarcină cu sarcină, adică operatorul trebuia să monitorizeze progresul rezolvării problemei și, când s-a ajuns la final, să inițieze execuția următoarei sarcini.

Începutul erei moderne de utilizare a calculatorului în țara noastră datează din 1950, când la Institutul de Inginerie Electrică al Academiei de Științe a RSS Ucrainei sub conducerea S.A. Lebedev a creat primul computer casnic numit MESM - Small Electronic Calculating Machine. În prima etapă de dezvoltare a tehnologiei informatice în țara noastră au fost create o serie de calculatoare: BESM, Strela, Ural, M-2.

A doua generație de calculatoare este tranziția la o bază de element tranzistor, apariția primelor minicalculatoare.

Principiul autonomiei este dezvoltat în continuare - este deja implementat la nivelul dispozitivelor individuale, ceea ce este exprimat în structura lor modulară. Dispozitivele I/O sunt echipate cu propriile unități de control (numite controlere), ceea ce a făcut posibilă eliberarea unității centrale de control de la gestionarea operațiunilor I/O.

Îmbunătățirea și reducerea costului calculatoarelor au condus la scăderea costului specific al timpului computerului și a resurselor de calcul în costul total solutie automatizata sarcinile de prelucrare a datelor, în timp ce, în același timp, costurile de dezvoltare a programelor (adică de programare) aproape nu au scăzut și, în unele cazuri, au avut tendința de a crește. Astfel, a existat o tendință spre programare eficientă, care a început să se realizeze în a doua generație de calculatoare și se dezvoltă până în zilele noastre.

Dezvoltarea începe pe baza bibliotecilor de programe standard ale sistemelor integrate care au proprietatea de portabilitate, adică de funcționare pe computer. diferite mărci. Cele mai frecvent utilizate instrumente software sunt alocate în software pentru rezolvarea problemelor unei anumite clase.

Tehnologia de executare a programelor pe computer este îmbunătățită: se creează instrumente software speciale - software de sistem.

Scopul creării de software de sistem este de a accelera și simplifica tranziția procesorului de la o sarcină la alta. Au apărut primele sisteme de procesare în lot, care au automatizat pur și simplu lansarea unui program după altul și, prin urmare, au crescut factorul de încărcare a procesorului. Sistemele de procesare în loturi au fost prototipul sistemelor de operare moderne, au devenit primele programe de sistem, conceput pentru a controla procesul de calcul. În timpul implementării sistemelor de procesare în loturi, a fost dezvoltat un limbaj de control al sarcinilor formalizat, cu ajutorul căruia programatorul a informat sistemul și operatorul ce lucrare dorea să efectueze pe computer. O colecție de mai multe sarcini, de obicei sub forma unui pachet de cărți perforate, se numește pachet de sarcini. Acest element este încă în viață: așa-numitele fișiere batch (sau comandă) MS DOS nu sunt altceva decât pachete de sarcini (extensia din numele lor bat este o abreviere pentru cuvânt englezesc lot, ceea ce înseamnă pachet).

Calculatoarele domestice de a doua generație includ „Promin”, „Minsk”, „Hrazdan”, „Mir”.

În anii 70 au apărut și s-au dezvoltat computerele de a treia generație. La noi in tara este vorba despre ES Computers, ASVT, SM Computers. Această etapă– trecerea la o bază de elemente integrate și crearea de sisteme multi-mașină, deoarece nu mai era posibilă obținerea unei creșteri semnificative a vitezei pe baza unui singur computer. Prin urmare, calculatoarele din această generație au fost create pe baza principiului unificării, ceea ce a făcut posibilă integrarea sistemelor de calcul arbitrare în diverse domenii de activitate.

Extinderea funcționalității computerelor a mărit sfera de aplicare a acestora, ceea ce a determinat o creștere a volumului de informații prelucrate și a pus sarcina stocării datelor în baze de date speciale și menținerii acestora. Așa au apărut primele sisteme de gestionare a bazelor de date - SGBD.

Formele de utilizare a computerului s-au schimbat: introducerea terminalelor de la distanță (afișaje) a făcut posibilă introducerea pe scară largă și eficientă a modului de partajare a timpului și, prin urmare, aducerea computerului mai aproape de utilizator și extinderea gamei de sarcini de rezolvat.

Asigurarea unui regim de partajare a timpului permis noul fel sisteme de operare care suportă multiprogramare. Multiprogramarea este o modalitate de organizare a unui proces de calcul în care mai multe programe sunt executate alternativ pe un procesor. În timp ce un program efectuează o operație I/O, procesorul nu este inactiv, așa cum sa întâmplat când executie secventiala programe (modul cu un singur program) și execută un alt program (modul cu mai multe programe). În acest caz, fiecare program este încărcat în propria sa secțiune de memorie internă, numită partiție. Multiprogramarea urmărește să creeze pentru fiecare utilizator individual iluzia utilizării unice a unui computer, prin urmare astfel de sisteme de operare erau de natură interactivă, atunci când utilizatorul își rezolva problemele în procesul de dialog cu computerul.

Calculator electronic (calculator) este un dispozitiv de procesare a informațiilor. Procesarea informațiilor se referă la procesul de conversie a datelor sursă în rezultate.

Caracteristica fundamentală calculatoare moderne Ceea ce îi deosebește de toate tehnologiile computerizate utilizate anterior este capacitatea lor de a lucra automat conform unui anumit program, fără participarea umană directă la procesul de calcul.

Computerul este cel mai mult remediu eficient pentru rezolvarea problemelor economice. Utilizarea calculatoarelor permite: creșterea nivelului de automatizare a muncii manageriale; reducerea timpului pentru obținerea deciziilor necesare; reduce dramatic numărul de erori în calcule; creșterea fiabilității personalului de conducere; face posibilă creșterea volumului de informații prelucrate; cautarea solutiilor optime; efectuează funcții de control al rezultatelor; transmite date la distanță; crea bănci automatizate date; efectuează analize de date în procesul de prelucrare a informațiilor etc.

Există 4 generații principale de calculatoare: . Dar împărțirea tehnologiei computerelor în generații este o clasificare foarte condiționată, liberă, în funcție de gradul de dezvoltare a hardware-ului și software-ului, precum și a metodelor de comunicare cu un computer. Ideea împărțirii mașinilor în generații a fost adusă la viață de faptul că în scurta istorie a dezvoltării sale, tehnologia informatică a suferit o mare evoluție, atât în ​​sensul bazei elementare (lămpi, tranzistori, microcircuite etc. ), și în sensul modificărilor în structura sa, apariția de noi capacități, extinderea domeniului de aplicare și a naturii de utilizare.

LA PRIMA GENERATIE (1945-1955) includ vehicule construite lămpi electronice cu incandescență. Aceste mașini erau foarte scumpe, ocupau suprafețe uriașe, nu erau în întregime fiabile în funcționare, aveau o viteză scăzută de procesare a informațiilor și puteau stoca foarte puține date. Fiecare mașină are propriul său limbaj, fără sistem de operare. Au fost folosite cărți perforate, benzi perforate și benzi magnetice. Au fost create în exemplare unice și au fost utilizate în principal în scopuri militare și științifice. Exemplele tipice de mașini de prima generație includ: calculatoare americane UNIVAC, IBM-701, IBM-704, precum și vehiculele sovietice BESM și M-20. Viteza tipică de procesare a datelor pentru mașinile de prima generație a fost de 10-20 de mii de operații pe secundă.

Co. LA GENERATIA A DOUA (1955-1965) includ mașini construite pe elemente tranzistoare. Aceste mașini au redus semnificativ costurile și dimensiunile, au crescut fiabilitatea, viteza și volumul informațiilor stocate. Viteza de procesare a datelor a mașinilor de a doua generație a crescut la 1 milion de operațiuni pe secundă. Au apărut primele sisteme de operare și primele limbaje de programare: Forton (1957), Algon (1959). Suporturi de stocare a informațiilor: tobe magnetice, discuri magnetice. Reprezentanți: IBM 604, 608, 702.

Mașini A TREIA GENERATIE (1965-1980) interpretat pe circuite integrate. Aria unui astfel de circuit este de ordinul unu milimetru pătrat, dar în ceea ce privește funcționalitatea sa, un circuit integrat este echivalent cu sute și mii de elemente tranzistoare. Datorită dimensiunilor și grosimii sale foarte mici, uneori se numește un circuit integrat microcircuit, și cip(chip - bucată subțire). Trecerea de la tranzistori la circuite integrate a schimbat costul, dimensiunea, fiabilitatea, viteza și capacitatea mașinilor. Acestea sunt mașini din familia IBM/360. Popularitatea acestor mașini s-a dovedit a fi atât de mare încât peste tot în lume au început să fie copiate sau produse cu funcționalități similare și aceleași metode de codificare și procesare a informațiilor. Mai mult, programele pregătite pentru execuție pe mașinile IBM au fost executate cu succes pe analogii lor, la fel cum programele scrise pentru execuție pe mașinile analogice puteau fi executate pe mașinile IBM. Astfel de modele de mașini sunt de obicei numite compatibile cu software. La noi, seria de calculatoare EC, care includea aproximativ două duzini de modele de putere diferită, era un astfel de software compatibil cu familia IBM/360. Începând cu a treia generație, computerele devin universal disponibile și sunt utilizate pe scară largă pentru a rezolva cele mai multe diverse sarcini. Caracteristica acestui timp este utilizarea colectivă a mașinilor, deoarece acestea sunt încă destul de scumpe, ocupă suprafețe mari și necesită întreținere complexă și costisitoare. Purtătorii de informații inițiale sunt încă carduri perforate și benzi perforate, deși o cantitate semnificativă de informații este deja concentrată pe mediile magnetice - discuri și benzi. Viteza de procesare a informațiilor a mașinilor din a treia generație a atins câteva milioane de operațiuni pe secundă. A apărut RAM - sute de KB. Limbaje de programare: BASIC (1965), Pascal (1970), C (1972). Compatibilitatea cu programele a apărut.

A PATRA GENERAȚIE (1980-prezent). Există o tranziție de la circuite integrate convenționale la circuite integrate la scară mare și circuite integrate la scară ultra-largă (LSI și VLSI). Dacă circuitele integrate convenționale sunt echivalente cu mii de elemente tranzistoare, atunci circuitele integrate mari înlocuiesc deja zeci și sute de mii de astfel de elemente. Printre acestea trebuie menționată familia de mașini IBM/370, precum și modelul IBM 196, a cărui viteză a ajuns la 15 milioane de operații pe secundă. Reprezentanții interni ai mașinilor din a patra generație sunt mașini din familia Elbrus. O trăsătură distinctivă a celei de-a patra generații este prezența într-o singură mașină a mai multor dispozitive centrale, principale de procesare a informațiilor (de obicei 2-6, uneori până la câteva sute sau chiar mii) - procesoare care se pot duplica între ele sau pot efectua independent calcule. Această structură vă permite să creșteți dramatic fiabilitatea mașinilor și viteza calculelor. Alte caracteristică importantă- apariția unor instrumente puternice care asigură funcționarea rețelelor de calculatoare. Acest lucru a făcut posibilă crearea și dezvoltarea ulterioară pe baza lor globală, la nivel mondial retele de calculatoare. Au apărut supercalculatoarele ( nava spatiala), calculatoare personale. Au apărut utilizatori neprofesioniști. RAM de până la câțiva GB. Sisteme multiprocesor, rețele de calculatoare, multimedia (grafică, animație, sunet).

În calculatoare GENERATIA A V-A Va exista o tranziție calitativă de la prelucrarea datelor la procesarea cunoștințelor. Arhitectura calculatoarelor din generația viitoare va conține două blocuri principale. Unul dintre ele este un computer tradițional. Dar acum este lipsit de comunicare cu utilizatorul. Această conexiune este realizată de un bloc numit „interfață inteligentă”. Sarcina sa este de a înțelege textul scris în limbaj natural și care conține starea problemei și de a-l traduce într-un program de calculator funcțional.

Cunoștințele informatice presupune o înțelegere a celor cinci generații de calculatoare, pe care o veți primi după citirea acestui articol.

Când vorbesc despre generații, vorbesc în primul rând despre portretul istoric al calculatoarelor electronice (calculatoare).

Fotografiile dintr-un album foto după o anumită perioadă de timp arată cum aceeași persoană s-a schimbat în timp. În același mod, generațiile de calculatoare reprezintă o serie de portrete ale tehnologiei de calcul aflate în diferite etape ale dezvoltării acesteia.

Întreaga istorie a dezvoltării tehnologiei electronice de calcul este de obicei împărțită în generații. Schimbările generaționale au fost asociate cel mai adesea cu schimbări în baza elementelor informatice, cu progres tehnologie electronică. Acest lucru a condus întotdeauna la creșterea performanței și la creșterea capacității de memorie. În plus, de regulă, s-au produs modificări în arhitectura computerului, s-a extins gama de sarcini rezolvate pe un computer și s-a schimbat metoda de interacțiune între utilizator și computer.

Calculatoare de prima generatie

Erau mașini cu tuburi din anii 50. Baza lor elementară erau tuburile electrice cu vid. Aceste calculatoare erau structuri foarte voluminoase, conținând mii de lămpi, uneori ocupând sute de metri pătrați de teritoriu, consumând sute de kilowați de energie electrică.

De exemplu, unul dintre primele computere a fost o unitate uriașă, de peste 30 de metri lungime, conținea 18 mii de tuburi vid și consuma aproximativ 150 de kilowați de electricitate.

Benzi perforate și carduri perforate au fost folosite pentru a introduce programe și date. Nu exista monitor, tastatură sau mouse. Aceste mașini au fost utilizate în principal pentru calcule inginerești și științifice care nu au legătură cu prelucrare volume mari date. În 1949, primul dispozitiv semiconductor a fost creat în SUA, înlocuind tubul cu vid. A primit numele tranzistor.

Calculatoare de a doua generatie

Tranzistoare

În anii 60, tranzistoarele au devenit baza elementară pentru calculatoarele din a doua generație. Mașinile au devenit mai compacte, mai fiabile și mai puțin consumatoare de energie. Performanța și capacitatea memoriei interne au crescut. Dispozitivele de memorie externe (magnetice) au primit o mare dezvoltare: tobe magnetice, unități de bandă magnetică.

În această perioadă, limbajele de programare au început să se dezvolte nivel inalt: FORTRAN, ALGOL, COBOL. Programarea nu mai depinde de model specific mașinile au devenit mai simple, mai clare, mai accesibile.

În 1959, a fost inventată o metodă care a făcut posibilă crearea de tranzistori pe o singură placă și toate conexiunile necesareîntre ele. Circuitele obţinute în acest fel au devenit cunoscute sub denumirea de circuite integrate sau cipuri. Invenția circuitelor integrate a servit drept bază pentru miniaturizarea ulterioară a computerelor.

Ulterior, numărul de tranzistori care ar putea fi plasați pe unitate de suprafață a unui circuit integrat s-a dublat aproximativ în fiecare an.

Calculatoare de generația a treia

Această generație de computere a fost creată pe o bază de elemente noi - circuite integrate (CI).

Microcircuite

Calculatoarele de generația a treia au început să fie produse în a doua jumătate a anilor '60, când compania americană IBM a început să producă sistemul de mașini IBM-360. Puțin mai târziu, au apărut mașinile din seria IBM-370.

În Uniunea Sovietică, în anii 70, a început producția de mașini din seria ES (Unified Computer System), modelate după IBM 360/370. Viteza de operare a celor mai puternice modele de computer a atins deja câteva milioane de operații pe secundă. A apărut pe mașinile din a treia generație tip nou dispozitive de stocare externe – discuri magnetice.

Progresele în dezvoltarea electronicii au dus la crearea circuite integrate mari (LSI), unde câteva zeci de mii de elemente electrice au fost plasate într-un singur cristal.

Microprocesor

În 1971, compania americană Intel a anunțat crearea unui microprocesor. Acest eveniment a fost revoluționar în electronică.

Microprocesor este un creier în miniatură care funcționează conform unui program încorporat în memoria sa.

Prin conectarea microprocesorului la dispozitivele de intrare/ieșire și memorie externa, a primit un nou tip de computer: un microcomputer.

Calculatoare de generația a patra

Microcalculatoarele sunt mașini de a patra generație. Calculatoarele personale (PC-urile) sunt cele mai răspândite. Apariția lor este asociată cu numele a doi specialiști americani: și Steve Wozniak. În 1976, s-a născut primul lor PC de producție, Apple-1, iar în 1977, Apple-2.

Cu toate acestea, din 1980, compania americană IBM a devenit un trendsetter pe piața PC-urilor. Arhitectura sa a devenit de fapt standard international pentru PC-uri profesionale. Mașinile din această serie au fost numite IBM PC (Personal Computer). Apariția și răspândirea computerului personal în semnificația sa pentru dezvoltarea socială este comparabilă cu apariția tipăririi cărților.

Odată cu dezvoltarea acestui tip de mașină, conceptul de „ tehnologia de informație„, fără de care este imposibil de făcut în majoritatea domeniilor de activitate umană. A apărut o nouă disciplină - informatica.

Calculator de generația a cincea

Ele se vor baza pe o bază de elemente fundamental nouă. Principala lor calitate ar trebui să fie un nivel intelectual ridicat, în special recunoașterea vorbirii și a imaginii. Acest lucru necesită o tranziție de la arhitecturile tradiționale von Neumann la arhitecturi care țin cont de cerințele sarcinilor de creare a inteligenței artificiale.

Astfel, pentru alfabetizare computer este necesar să se înțeleagă că acest moment au fost create patru generații de calculatoare:

• Prima generație: 1946 crearea mașinii ENIAC cu tuburi vidate.
• A doua generație: anii 60. Calculatoarele sunt construite pe tranzistori.
• A 3-a generație: anii 70. Calculatoarele sunt construite pe circuite integrate(ESTE).
• Generația a 4-a: A început să fie creată în 1971 odată cu inventarea microprocesorului (MP). Construit pe baza de circuite integrate mari (LSI) și super LSI (VLSI).

A cincea generație de computere este construită pe principiu creier uman, controlat de voce. În consecință, este de așteptat utilizarea unor tehnologii fundamental noi. Eforturi uriașe au fost făcute de Japonia în dezvoltarea computerului de generația a 5-a cu inteligenţă artificială, dar încă nu au avut succes.

Primele proiecte de calculatoare electronice (calculatoare) au apărut la sfârșitul anilor 30 - începutul anilor 40 ai secolului XX. Să remarcăm că premisele tehnice pentru aceasta au fost deja create, electronica și tehnologia informatică și analitică se dezvoltau. În 1904, a fost inventată prima diodă cu tub, iar în 1906, prima triodă (ϲᴏᴏᴛʙᴇᴛϲᴛʙtub de vid cu doi și trei electrozi); în 1918 - releu electronic (declanșare cu tub) Circuitele de declanșare au început să fie utilizate pe scară largă în electronică pentru comutare și comutare relee.

O altă condiție tehnică pentru crearea unui computer a fost dezvoltarea echipamentelor de calcul electromecanice și analitice. Datorită experienței acumulate în dezvoltarea tehnologiei informatice la mijlocul anilor 30, a devenit posibilă crearea de calculatoare controlate de software, iar construcția computerelor pe circuite electronice a deschis perspective largi asociate cu o fiabilitate și o viteză crescute.

Calculatoarele au apărut atunci când a existat o nevoie urgentă de a efectua calcule precise și intensive în muncă. Nivelul de progres în astfel de domenii ale științei și tehnologiei, cum ar fi energia nucleară și cercetarea aerospațială, depindea în mare măsură de capacitatea de a efectua calcule complexe care nu puteau fi efectuate în cadrul mașinilor de calcul electromecanice. A fost necesară o tranziție la computere care funcționează cu o productivitate mai mare.

În istoria dezvoltării computerelor, există cinci etape care acoperă cinci generații de computere.

Perioada mașinii prima generatieîncepe cu trecerea la producția de masă a computerelor la începutul anilor 50 ai secolului XX. Ei au implementat principiile de bază propuse de John von Neumann.

1. Principiul unui program stocat. Mașina are o memorie în care sunt stocate programul, datele și rezultatele calculelor intermediare. Programul este introdus în mașină, la fel ca datele, sub formă de coduri binare (și nu prin metoda plug-in, adică prin comutarea firelor într-o anumită secvență)

2. Principiul adresei. Comanda nu indică numerele în sine, asupra cărora trebuie efectuate operații aritmetice, ci adresele celulelor de memorie în care se află aceste numere.

3. Automatism. Odată introduse programul și datele, mașina funcționează automat, executând instrucțiunile programului fără intervenția omului. Merită spus că, în acest scop, mașina își amintește adresa comenzii care se execută și fiecare comandă conține o indicație a adresei comenzii următoare. Instrucțiunea poate fi unul din trei tipuri: implicită (mergi la comanda următoare la adresa de după cea care se execută), necondiționată (mergi la comanda la adresa dată), condiționată (bifează condiție dată iar in functie de executia ei, mergi la comanda la una sau alta adresa)

4. Redirecționare. Adresele de memorie specificate în comandă pot fi calculate și convertite ca numere.

Structura computerului, în care sunt implementate principiile von Neumann, a fost numită ulterior structura „von Neumann” (sau clasică) Orice dezvoltare ulterioară a computerului a urmat două căi: îmbunătățirea structurii von Neumann și căutarea de noi structuri.

Rețineți că baza tehnică a bazei elementare a procesoarelor primelor computere au fost tuburile electronice cu vid (EVL) și au fost folosite ca dispozitive de memorie cu acces aleatoriu. tuburi catodice(CRT) Acestea erau mașini voluminoase care ocupau mult spațiu și consumau multă energie electrică. Este de remarcat faptul că au efectuat câteva mii de operații pe secundă și aveau o memorie de câteva mii de cuvinte mașină. Aceste mașini au presupus un mod exclusiv de utilizare, adică. Utilizatorul avea la dispoziție toate resursele mașinii și controlul acesteia. Programatorul și-a povestit programul în codurile mașiniiși l-a depanat la panoul de control al mașinii, care i-a fost complet la dispoziție pe durata depanării. La ϶ᴛᴏm în 90% din timp, aparatul era inactiv în așteptarea comenzilor, de ex. utilizarea resurselor mașinii a fost ineficientă din cauza lipsei unui sistem de operare dezvoltat. Calculatoarele de prima generație au fost folosite în principal pentru calcule științifice. Primul computer casnic a fost MESM (mică mașină de calcul electronică), dezvoltată în 1947 - 1951. sub conducerea unui academician S.A. Lebedeva. În 1952 a fost dat în funcțiune BESM (mașină de calcul electronic mare), creată sub conducerea S.A. Lebedeva. În 1955, a început producția micului computer „Ural-1” (managerul de proiect B.I. Rameev Un exemplu de model de computer serial străin ar fi IBM-701 (SUA).

A doua generație Calculatorul (sfârșitul anilor 50 - mijlocul anilor 60) se numește tranzistor-ferită, deoarece tranzistorii (diode și triode solide) au înlocuit tuburile cu vid în procesoare, iar miezurile de ferită (magnetizabile) au înlocuit tuburile cu raze catodice în dispozitivele de memorie cu acces aleatoriu.

Utilizarea tranzistoarelor a influențat semnificativ caracteristicile și structura mașinilor. Circuitele tranzistoare au făcut posibilă creșterea densității de instalare a echipamentelor electronice cu un ordin de mărime și reducerea semnificativă (cu mai multe ordine de mărime) a consumului de energie electrică. Durata de viață a tranzistoarelor a fost cu două până la trei ordine de mărime mai mare decât durata de viață a tuburilor vidate. Viteza computerelor a crescut la sute de mii de operații pe secundă, iar memoria - la zeci de mii de cuvinte mașină.

Creare memorie pe termen lung pe discuri magneticeși casete, precum și capacitatea de a se conecta la un computer cu compoziție variabilă dispozitive externe a extins semnificativ funcționalitatea computerelor.

În organizarea procesului de calcul, o realizare majoră a fost combinarea în timp a calculelor și intrare/ieșire a informațiilor, trecerea de la utilizarea exclusivă a resurselor mașinii la procesarea în loturi. Sarcinile computerizate (pe carduri perforate, benzi magnetice sau discuri) au fost colectate într-un pachet, care a fost procesat fără întrerupere între sarcini. Acest lucru a permis o utilizare mai economică a resurselor mașinii.

În programare, s-au dezvoltat metode de programare în notație simbolică, au fost create primele limbaje algoritmice și traducători din aceste limbi și au fost create biblioteci de programe standard.

Calculatoarele domestice, cum ar fi BESM-4, M-220 și Minsk-32, au găsit cea mai răspândită utilizare. Un reprezentant tipic al unui computer străin de a doua generație va fi IBM-7090.

A treia generatie Calculatorul (sfârșitul anilor 60 - începutul anilor 70) se caracterizează prin apariția circuitelor semiconductoare integrate (în loc de tranzistoare individuale) ca bază elementară a procesorului, ceea ce a dus la o creștere suplimentară a vitezei la un milion de operații pe secundă și a memoriei la sute. de mii de cuvinte.

Calculatoarele din a treia generație sunt, de asemenea, caracterizate de schimbări majore în arhitectura computerelor, software-ul lor și organizarea interacțiunii om-mașină. Aceasta este, în primul rând, prezența unei configurații dezvoltate de dispozitive externe (terminale alfanumerice, plotere etc.) folosind mijloace standardîmperechere, dezvoltat sistem de operare, asigurând funcționarea în modul multiprogram (mai multe programe plasate simultan în RAM partajează resursele procesorului) Metoda de utilizare a resurselor computerului este modul de partajare a timpului împreună cu procesare în lot. Viteza mare permite ca timpul de service al utilizatorului să fie împărțit în cuantice, procesând fiecare sarcină în timpul cuantumului, revenind la utilizator într-un timp atât de scurt încât în ​​spatele afișajului are iluzia că este singurul care folosește resursele mașinii.

Crearea unei familii de calculatoare cu circuit integrat cu o gamă largă de putere de calculși compatibil de jos în sus la nivel limbaje mașină, dispozitive externe, module structurale și sisteme de elemente. Compatibilitatea software de jos în sus a mașinilor din aceeași familie implică faptul că orice program executat pe o mașină mai tânără ar trebui să fie executat pe una mai veche fără nicio modificare.

Familiile de minicalculatoare au devenit, de asemenea, răspândite. Esența soluției lor de proiectare a fost o astfel de minimizare a echipamentelor procesor central, care a făcut posibilă, la nivelul tehnologiei de atunci, crearea unor calculatoare universale capabile să efectueze controlul în timp real, la care rata de emitere a acțiunilor de control asupra obiectului de control este coordonată cu viteza proceselor din acel obiect. .

La noi, în perioada mașinilor de generația a treia, a fost creat Un singur sistem Un computer (ES COMPUTER), care copiază practic IBM-360 și IBM-370, precum și o serie de minicalculatoare SM COMPUTER, orientate spre modele străine. Contribuția științei interne la dezvoltarea globală a tehnologiei de calcul electronice în această perioadă este asociată cu implementarea industrială a computerului multiprocesor M-10.

În perioada mașinilor din a treia generație a avut loc o schimbare majoră în domeniul aplicațiilor computerelor. Dacă computerele anterioare erau folosite în principal pentru calcule științifice și tehnice, atunci în anii 60 și 70 primul loc a început să fie ocupat de prelucrarea informațiilor simbolice, în principal economice.

Mașinile din seria ES de calculatoare au scop universal, iar principala zonă de aplicare a computerului SM va fi automatizarea procese tehnologice, experimente științifice și instalații de testare, lucrări de proiectare.

Trecerea la mașini a patra generație- Calculatoare pe circuite integrate la scară largă (LSI) - a avut loc în a doua jumătate a anilor '70 și s-a încheiat aproximativ în 1980. Rețineți că acum sute de mii de elemente electronice. Viteza și capacitatea de memorie au crescut de zeci de mii de ori în comparație cu mașinile de prima generație și s-au ridicat la aproximativ 10 9 op/s și 10 7 cuvinte ϲᴏᴏᴛʙᴇᴛϲᴛʙ.

Caracteristicile caracteristice ale mașinilor din a patra generație vor fi o legătură strânsă între implementările hardware și software în structura mașinii, o abatere de la principiul minimizării hardware-ului și al atribuirii funcțiilor programului acestuia, ceea ce a devenit posibil datorită costului relativ scăzut al LSI. .

Dezvoltarea arhitecturii calculatoarelor în perioada mașinilor de generația a patra a dus la apariția unor structuri în care procesul de calcul poate decurge prin mai multe ramuri în paralel, ceea ce duce la creșterea performanței calculatoarelor. Ideea paralelismului a fost implementată din punct de vedere tehnic în sistemele multiprocesor, constând din două sau mai multe procesoare interconectate care împărtășesc memoria și sunt controlate de un sistem de operare comun.

Ca urmare a vitezei crescute a computerului, a devenit posibilă extinderea memoriei RAM prin introducere memorie virtuala bazat pe schimbul de informații între pagina externă și memoria principală.

Cea mai mare realizare asociată cu utilizarea LSI-urilor a fost crearea de microprocesoare și apoi a acestora bazat pe microcalculator. Dacă generațiile anterioare de computere au necesitat spații speciale, un sistem de ventilație și echipamente speciale pentru alimentarea cu energie pentru locația sa, atunci cerințele pentru funcționarea unui microcomputer nu diferă de condițiile de funcționare. aparate electrocasnice. În același timp, au o productivitate destul de ridicată, sunt economice de exploatat și sunt ieftine. Microcalculatoarele pot fi utilizate în complexe de măsurare, sisteme de control numeric controlul programului, în sisteme de control în diverse scopuri.

Dezvoltarea ulterioară a microcalculatoarelor a condus la crearea computerelor personale (PC), a căror utilizare pe scară largă a început în 1975, când IBM a lansat primul său Calculator personal PC IBM. Acum astfel de computere (compatibile cu IBM PC) reprezintă aproximativ 90% din toate computerele produse în lume. PC-ul implementează principiul arhitectura deschisa, ceea ce înseamnă că, pe măsură ce caracteristicile unităților principale de PC se îmbunătățesc, piesele învechite pot fi înlocuite cu ușurință, iar unitatea modernizată va fi compatibilă cu echipamentele utilizate anterior. Alte avantaje ale unui PC vor fi dezvoltate instrumentele de dialog, fiabilitatea ridicată, ușurința în utilizare și disponibilitatea unui software care acoperă aproape toate domeniile activității umane.

În perioada mașinilor din a patra generație, supercalculatoarele au început să fie produse în serie. Creșterea gradului de integrare a LSI a devenit baza tehnologică a productivității computerelor. În câteva modele de serie S-a realizat o performanță de peste 1 miliard de operațiuni pe secundă. Printre cele mai semnificative dezvoltări ale mașinilor din a patra generație se numără computerul Krey-3, proiectat pe baza principiilor fundamentale tehnologie nouă— înlocuirea unui cristal de siliciu cu arseniură de galiu, cu o productivitate de până la 16 miliarde de operații pe secundă. Un exemplu de supercomputer domestic va fi complexul de calcul multiprocesor Elbrus cu o viteză de până la 1,2-10 8 op/s.

De la sfârșitul anilor 80, a venit momentul în istoria dezvoltării tehnologiei computerelor a cincea generație CALCULATOR. Rețineți că ideile tehnologice, de design, structurale și arhitecturale ale mașinilor din generația a cincea sunt fundamental diferite de mașinile din generațiile anterioare. În primul rând, structura și arhitectura lor diferă de von Neumann (clasic) Viteză mare de execuție calcule aritmetice completate de viteze mari inferență logică. Chiar și viteza ar trebui să fie exprimată în unități de inferență. Mașina este formată din mai multe blocuri. Blocul de comunicare oferă o interfață între utilizator și computer în limbaj natural, iar disciplina programării ca știință pentru utilizator va înceta să mai fie relevantă în viitor. Nu uita asta loc importantîn structura calculatorului ocupă un bloc reprezentând baza de cunoștințe în care cunoștințele acumulate de umanitate în diverse domeniile subiectului, care se extind și se completează în mod constant. Următorul bloc, numit rezolutor, organizează pregătirea unui program de rezolvare a problemei pe baza cunoștințelor obținute din baza de cunoștințe și a datelor inițiale obținute din blocul de comunicare. Miez sistem de calcul constituie un calculator performant. Materialul a fost publicat pe http://site

În legătură cu apariția unei noi structuri de computer de bază, modelele și instrumentele dezvoltate în domeniul inteligenței artificiale pot fi utilizate pe scară largă în mașinile de generația a cincea.