V posledních desetiletích lidstvo vstoupilo do věku počítačů. Chytré a výkonné počítače, založené na principech matematických operací, pracují s informacemi, řídí činnost jednotlivých strojů i celých továren, kontrolují kvalitu výrobků a různých výrobků. V naší době je výpočetní technika základem rozvoje lidské civilizace. Na cestě k této pozici bylo třeba projít krátkou, ale velmi turbulentní cestou. A po dlouhou dobu se těmto strojům neříkalo počítače, ale počítače (počítače).
Počítačová klasifikace
Podle obecné klasifikace jsou počítače rozděleny do několika generací. Určujícími vlastnostmi při zařazování zařízení do konkrétní generace jsou jejich jednotlivé struktury a modifikace, takové požadavky na elektronické počítače, jako je rychlost, velikost paměti, metody řízení a metody zpracování dat.
Samozřejmědistribuce počítačů bude v každém případě podmíněna - existuje velké množství strojů, které jsou podle některých znaků považovány za modely jedné generace a podle jiných patří do úplně jiné.
V důsledku toho lze tato zařízení klasifikovat jako neshodující se fáze vytváření modelů elektronického výpočetního typu.
Vylepšování počítačů v každém případě prochází řadou fází. A generace počítačů každé fáze má mezi sebou značné rozdíly, pokud jde o elementární a technické základy, určitou podporu určitého matematického typu.
První generace počítačů
Počítačové stroje 1. generace vyvinuté v raných poválečných letech. Byly vytvořeny nepříliš výkonné elektronické počítače založené na lampách elektronického typu (stejné jako u všech modelů televizorů těch let). Do jisté míry to byla fáze formování takové techniky.
První počítače byly považovány za experimentální typy zařízení, které byly vytvořeny za účelem analýzy stávajících a nových konceptů (v různých vědách a v některých složitých průmyslových odvětvích). Objem a hmotnost počítačových strojů, které byly poměrně velké, často vyžadovaly velmi velké místnosti. Teď to vypadá jako pohádka dávno minulých a ani ne zcela skutečných let.
Zavádění dat do strojů první generace probíhalo metodou načítání děrných štítků a programová správa sekvencí řešení funkcí probíhala např. v ENIACu - metodou zadávání zástrčky a tvary sázecí koule.
Navzdoryna to, že taková programovací metoda zabrala mnoho času na přípravu jednotky, pro spojení na sazebních polích strojových bloků, poskytla všechny příležitosti k prokázání matematických „schopností“ENIACu a s významnými přínosy se liší od programové metody děrné pásky, která je vhodná pro stroje reléového typu.
Princip „myšlení“
Zaměstnanci, kteří pracovali na prvních počítačích, neodcházeli, byli neustále poblíž strojů a monitorovali účinnost stávajících elektronek. Ale jakmile selhala alespoň jedna lampa, ENIAC okamžitě vstal a všichni ve spěchu hledali rozbitou lampu.
Hlavní důvod (byť přibližný) velmi časté výměny lamp byl následující: zahřívání a zářivost lamp přitahovala hmyz, vlétl do vnitřního objemu aparatury a „pomáhal“vytvořit krátký elektrický obvod. To znamená, že první generace těchto strojů byla velmi zranitelná vůči vnějším vlivům.
Pokud si představíme, že by tyto předpoklady mohly být pravdivé, pak pojem „chyby“(„bugy“), které znamenají chyby a omyly v softwarovém a hardwarovém počítačovém vybavení, má zcela jiný význam.
No, pokud byly lampy auta v provozuschopném stavu, pracovníci údržby by mohli vyladit ENIAC pro jiný úkol ručním přeskupením připojení asi šesti tisíc drátů. Všechny tyto kontakty bylo nutné znovu přepnout, když se objevil jiný typ úkolu.
Sériové stroje
Prvním elektronickým počítačem, který se začal masově vyrábět, byl UNIVAC. Stal se prvním druhem víceúčelového elektronického digitálního počítače. UNIVAC, jehož historie sahá až do let 1946-1951, vyžadovala dobu přidávání 120 µs, celkové násobení 1800 µs a dělení 3600 µs.
Takové stroje vyžadovaly velkou plochu, hodně elektřiny a měly značný počet elektronických lamp.
Konkrétně sovětský elektronický počítač "Strela" měl 6400 těchto lamp a 60 tisíc kopií diod polovodičového typu. Rychlost této generace počítačů nebyla vyšší než dva nebo tři tisíce operací za sekundu, velikost paměti RAM nebyla větší než dva Kb. Pouze jednotka M-2 (1958) dosáhla paměti RAM asi čtyř kB a rychlost stroje dosáhla dvaceti tisíc akcí za sekundu.
počítače druhé generace
V roce 1948 získalo několik západních vědců a vynálezců první funkční tranzistor. Jednalo se o bodový kontaktní mechanismus, ve kterém byly tři tenké kovové dráty v kontaktu s proužkem polykrystalického materiálu. V důsledku toho se rodina počítačů zlepšila již v těchto letech.
První modely tranzistorových počítačů uvedené na trh se datují do poslední poloviny 50. let a o pět let později se objevily externí formy digitálního počítače s výrazně vylepšenými funkcemi.
Architekturní prvky
Jedna zDůležitým principem tranzistoru je, že v jediném exempláři zvládne nějakou práci pro 40 běžných lamp a i tak si zachová vyšší rychlost provozu. Stroj vydává minimální množství tepla a téměř nevyužívá elektrické zdroje a energii. V tomto ohledu vzrostly požadavky na osobní elektronické počítače.
Souběžně s postupným nahrazováním konvenčních žárovek elektrického typu účinnými tranzistory došlo k nárůstu zdokonalování techniky ukládání dostupných dat. Rozšiřování paměti probíhá a magnetická modifikovaná páska, která byla poprvé použita v první generaci počítačů UNIVAC, se začala zlepšovat.
Je třeba poznamenat, že v polovině šedesátých let minulého století se používal způsob ukládání dat na disky. Významné pokroky v používání počítačů umožnily dosáhnout rychlosti milionu operací za sekundu! Zejména "Stretch" (Velká Británie), "Atlas" (USA) lze počítat mezi běžné tranzistorové počítače druhé generace elektronických počítačů. V té době SSSR také vyráběl vysoce kvalitní počítačové modely (zejména BESM-6).
Uvedení počítačů na bázi tranzistorů způsobilo snížení jejich objemu, hmotnosti, nákladů na elektřinu a nákladů na stroje, jakož i zvýšení spolehlivosti a účinnosti. To umožnilo zvýšit počet uživatelů a seznam úkolů k řešení. S ohledem na vlastnosti, které odlišovaly druhou generaci počítačů,vývojáři těchto strojů začali konstruovat algoritmické formy jazyků pro inženýrské (zejména ALGOL, FORTRAN) a ekonomické (zejména COBOL) typy výpočtů.
Hygienické požadavky na elektronické počítače se také zvyšují. V padesátých letech došlo k dalšímu průlomu, ale stále to bylo daleko od moderní úrovně.
Význam OS
Ale již v té době bylo hlavním úkolem výpočetní techniky snižovat zdroje – pracovní čas a paměť. Aby tento problém vyřešili, začali navrhovat prototypy současných operačních systémů.
Typy prvních operačních systémů (OS) umožnily zlepšit automatizaci práce uživatelů počítačů, která byla zaměřena na provádění určitých úkolů: zadávání dat programu do stroje, volání potřebných překladačů, volání moderní knihovní podprogramy nezbytné pro program atd.
Proto bylo nutné u počítačů druhé generace kromě programu a různých informací ponechat i speciální instrukci, kde byly uvedeny kroky zpracování a seznam údajů o programu a jeho vývojářích. Poté se do strojů začalo paralelně zavádět určité množství úloh pro operátory (soubory s úlohami), v těchto formách operačních systémů bylo nutné rozdělit typy počítačových zdrojů mezi určité formy úloh - multiprogramovací metoda tzv. objevila se práce pro studium dat.
Třetí generace
Vzhledem k vývojiTechnologie vytváření integrovaných obvodů (IC) počítačů dokázala získat zrychlení rychlosti a míry spolehlivosti stávajících polovodičových obvodů, stejně jako další zmenšení jejich rozměrů, množství použitého výkonu a ceny.
Integrované formy mikroobvodů se nyní začaly vyrábět z pevné sady součástí elektronického typu, které byly dodávány v obdélníkových podlouhlých silikonových destičkách a neměly délku jedné strany větší než 1 cm. Tento typ destičky (krystaly) je umístěn v plastovém pouzdře malých objemů, rozměry v něm lze vypočítat pouze pomocí výběru tzv. "nohy".
Z těchto důvodů se tempo vývoje počítačů začalo rychle zvyšovat. To umožnilo nejen zlepšit kvalitu práce a snížit náklady na takové stroje, ale také vytvořit zařízení malého, jednoduchého, levného a spolehlivého hromadného typu - minipočítače. Tyto stroje byly původně navrženy k řešení vysoce technických problémů v různých cvičeních a technikách.
Za hlavní moment v těchto letech byla považována možnost sjednocení strojů. Třetí generace počítačů je vytvořena s ohledem na kompatibilní jednotlivé modely různých typů. Všechna další zrychlení ve vývoji matematického a různého softwaru přispívají k tvorbě dávkových programů pro řešitelnost standardních problémů problémově orientovaného programovacího jazyka. Poté se poprvé objevují softwarové balíčky - formy operačních systémů, na kterých se vyvíjí třetí generace počítačů.
Čtvrtá generace
Aktivní zlepšování elektronických zařízení počítačůpřispěl ke vzniku velkých integrovaných obvodů (LSI), kde každý krystal obsahoval několik tisíc dílů elektrického typu. Díky tomu se začaly vyrábět další generace počítačů, jejichž elementární základ dostal větší množství paměti a redukoval cykly pro realizaci příkazů: výrazně se začalo snižovat využití paměťových bytů v jedné operaci stroje. Protože se však náklady na programování téměř nesnížily, do popředí se dostaly úkoly snižování zdrojů čistě lidského typu a nikoli strojového typu jako dříve.
Byly vyrobeny operační systémy dalších typů, které umožnily operátorům vylepšovat své programy přímo za displeji počítače, což zjednodušilo práci uživatelů, v důsledku čehož se brzy objevily první vývoj nové softwarové základny. Tato metoda absolutně odporovala teorii počátečních fází vývoje informací, která využívala počítače první generace. Nyní se počítače začaly používat nejen pro záznam velkého množství informací, ale také pro automatizaci a mechanizaci různých oblastí činnosti.
Změny na začátku sedmdesátých let
V roce 1971 byl vydán velký integrovaný obvod počítačů, kde byl umístěn celý procesor počítače konvenčních architektur. Nyní je možné uspořádat do jednoho velkého integrovaného obvodu téměř všechny obvody elektronického typu, které nebyly složité v typické počítačové architektuře. Tedy možnosti hromadné výroby konvenčních zařízení pro maléceny. Toto byla nová, čtvrtá generace počítačů.
Od té doby bylo vyrobeno mnoho levných (používaných v počítačích s kompaktní klávesnicí) a řídicích obvodů, které se vešly na jednu nebo několik velkých desek s integrovanými obvody s procesory, dostatečnou RAM a strukturou spojení s výkonným typem senzory v ovládacích mechanismech.
Programy, které pracovaly s regulací benzinu v motorech automobilů, s přenosem určitých elektronických informací nebo s pevnými režimy mytí, byly zavedeny do paměti počítače nebo pomocí různých typů ovladačů nebo přímo v podnicích.
V sedmdesátých letech začala výroba univerzálních výpočetních systémů, které kombinovaly procesor, velké množství paměti, obvody různých rozhraní se vstupně-výstupním mechanismem umístěným ve společném velkém integrovaném obvodu (tzv. jednočipové počítače) nebo v jiných verzích velké integrované obvody umístěné na společné desce plošných spojů. V důsledku toho, když se rozšířila čtvrtá generace počítačů, začala se opakovat situace, která se vyvinula v šedesátých letech, kdy část práce ve velkých sálových počítačích vykonávaly skromné minipočítače.
Vlastnosti počítače čtvrté generace
Elektronické počítače čtvrté generace byly složité a měly rozvětvené možnosti:
- normální víceprocesorový režim;
- programy paralelně-sekvenčního typu;
- typy počítačových jazyků na vysoké úrovni;
- vznikprvní počítačové sítě.
Vývoj technických možností těchto zařízení byl poznamenán následujícími ustanoveními:
- Typické zpoždění signálu o 0,7 ns/v.
- Předním typem paměti je typický polovodič. Perioda generování informace z tohoto typu paměti je 100–150 ns. Paměť – 1012–1013 znaků.
Použití hardwarové implementace operačních systémů
Pro nástroje softwarového typu se začaly používat modulární systémy.
První osobní elektronický počítač byl vytvořen na jaře roku 1976. Na základě integrovaných 8bitových ovladačů běžného elektronického herního obvodu vyrobili vědci konvenční herní stroj Apple naprogramovaný v BASICu, který si získal velkou oblibu. Počátkem roku 1977 se objevila společnost Apple Comp., a začala výroba prvních osobních počítačů Apple na Zemi. Historie této počítačové úrovně zdůrazňuje tuto událost jako nejdůležitější.
Apple dnes vyrábí osobní počítače Macintosh, které v mnoha ohledech předčí modely IBM PC. Nové modely společnosti Apple se vyznačují nejen mimořádnou kvalitou, ale také rozsáhlými (na moderní standardy) schopnostmi. Pro počítače od společnosti Apple byl vyvinut také speciální operační systém, který zohledňuje všechny jejich výjimečné vlastnosti.
Pátá generace počítačů
V osmdesátých letech vstupuje proces vývoje počítačů (generací počítačů) do nové fáze - strojů páté generace. Vzhled těchto zařízeníspojené s vývojem mikroprocesorů. Z hlediska systémových konstrukcí je charakteristická naprostá decentralizace práce a s ohledem na softwarové a matematické základy je charakteristický posun na úroveň práce v programové struktuře. Organizace práce elektronických počítačů roste.
Účinnost páté generace počítačů je sto osm až sto devět operací za sekundu. Tento typ stroje se vyznačuje víceprocesorovým systémem, který je založen na mikroprocesorech oslabených typů, které se ihned používají v množném čísle. Nyní existují typy elektronických výpočetních strojů, které jsou zaměřeny na typy počítačových jazyků na vysoké úrovni.
