Εργαλεία μέτρησης και επίλυσης πριν από την εμφάνιση των υπολογιστών
Μία από τις πρώτες συσκευές (V - IV αι. π.Χ.) που διευκόλυνε τους υπολογισμούς ήταν ο άβακας. Αυτός είναι ένας ειδικός πίνακας με εσοχές· οι υπολογισμοί πάνω του έγιναν με κίνηση βότσαλων ή οστών.

Με την πάροδο του χρόνου, αυτές οι σανίδες άρχισαν να χωρίζονται σε πολλές λωρίδες και στήλες. Στην Ελλάδα, ο άβακας υπήρχε ήδη από τον 5ο αιώνα π.Χ.· στους Ιάπωνες ονομαζόταν "serobyan", μεταξύ των Κινέζων - "suanpan". ΣΕ αρχαία ΡωσίαΚατά την καταμέτρηση, χρησιμοποιήθηκε μια συσκευή παρόμοια με έναν άβακα, που ονομαζόταν «Ρωσική καταμέτρηση». Τον 17ο αιώνα, αυτή η συσκευή πήρε την εμφάνιση του γνωστού ρωσικού άβακα.

Ιστορία της ανάπτυξης της τεχνολογίας των υπολογιστών.Σημειώσεις για την επιστήμη των υπολογιστών.

Στις αρχές του 17ου αιώνα, ο Γάλλος μαθηματικός και φυσικός Blaise Pascal δημιούργησε την πρώτη «μηχανή πρόσθεσης, που ονομάζεται Pascalina, η οποία εκτελούσε πρόσθεση και αφαίρεση. Στα έτη 1670-1680, ο Γερμανός μαθηματικός Leibniz σχεδίασε μια μηχανή πρόσθεσης που εκτελούσε και τις 4 αριθμητικές πράξεις.
Το 1874, ο μηχανικός της Αγίας Πετρούπολης Όντνερ σχεδίασε μια συσκευή που ονομάζεται αριθμόμετρο, η οποία εκτελούσε και τις τέσσερις αριθμητικές πράξεις σε πολυψήφιους αριθμούς αρκετά γρήγορα. Στη δεκαετία του '30 του 20ου αιώνα, αναπτύχθηκε στη χώρα μας μια πιο προηγμένη μηχανή προσθήκης "Felix". Αυτές οι συσκευές μέτρησης ήταν τα κύρια τεχνικά μέσα που διευκόλυναν την εργασία των ανθρώπων που εμπλέκονταν στην επεξεργασία μεγάλων ποσοτήτων αριθμητικών πληροφοριών.
Ένα σημαντικό γεγονός του 19ου αιώνα ήταν η εφεύρεση του Άγγλου μαθηματικού Charles Babbage, ο οποίος έμεινε στην ιστορία ως ο δημιουργός του πρώτου υπολογιστή - του πρωτοτύπου των πραγματικών υπολογιστών. Το 1812 άρχισε να εργάζεται για τη «μηχανή διαφοράς» του. Ο Babbage ήθελε να σχεδιάσει μια μηχανή που όχι μόνο θα εκτελούσε υπολογισμούς, αλλά θα μπορούσε επίσης να λειτουργήσει σύμφωνα με ένα προ-μεταγλωττισμένο πρόγραμμα, για παράδειγμα, να υπολογίσει την αριθμητική τιμή μιας δεδομένης συνάρτησης. Το κύριο στοιχείο της μηχανής του ήταν ένας οδοντωτός τροχός - για την αποθήκευση ενός ψηφίου ενός δεκαδικού αριθμού. Ως αποτέλεσμα, ήταν δυνατή η λειτουργία με αριθμούς 18 bit. Μέχρι το 1822, ο επιστήμονας κατασκεύασε ένα μικρό μοντέλο εργασίας και υπολόγισε έναν πίνακα τετραγώνων σε αυτό. Βελτιώνοντας τον κινητήρα διαφοράς, ο Babbage άρχισε το 1833 να αναπτύσσει την «αναλυτική μηχανή». Έπρεπε να είναι διαφορετική μεγαλύτερη ταχύτηταμε απλούστερο σχεδιασμό και κινητήρια δύναμη ατμού. Η Αναλυτική Μηχανή είχε τρία κύρια μπλοκ. Το πρώτο μπλοκ είναι για την αποθήκευση αριθμών (μνήμη, που ονομάζεται "αποθήκη"), το δεύτερο μπλοκ εκτελεί αριθμητικές πράξεις ("μύλος"), το τρίτο μπλοκ είναι για τον έλεγχο της ακολουθίας ενεργειών της μηχανής. Υπήρχαν επίσης συσκευές για την εισαγωγή αρχικών δεδομένων και την εκτύπωση των αποτελεσμάτων. Το μηχάνημα έπρεπε να λειτουργεί σύμφωνα με ένα πρόγραμμα που καθόριζε τη σειρά των εργασιών και τη μεταφορά των αριθμών από τη μνήμη στο μύλο και πίσω. Η μαθηματικός Ada Liveles (κόρη του ποιητή Byron) ανέπτυξε τα πρώτα προγράμματα για τη μηχανή του Babbage. Λόγω της ανεπαρκούς ανάπτυξης της τεχνολογίας, το έργο του Babbage δεν υλοποιήθηκε, αλλά πολλοί εφευρέτες εκμεταλλεύτηκαν τις ιδέες του. Έτσι, το 1888, ο Αμερικανός Hollerith δημιούργησε έναν πίνακα που κατέστησε δυνατή την αυτοματοποίηση των υπολογισμών κατά την απογραφή πληθυσμού. Το 1924, ο Hollerith ίδρυσε την IBM για να παράγει ταμπελοποιητές μαζικής παραγωγής.

Περίληψη - Ιστορία της ανάπτυξης της τεχνολογίας των υπολογιστών.

Το 1941, ο Γερμανός μηχανικός Zuse κατασκεύασε έναν μικρό υπολογιστή βασισμένο σε ηλεκτρομηχανικά ρελέ, αλλά λόγω του πολέμου τα έργα του δεν δημοσιεύτηκαν. Το 1943, στις ΗΠΑ, σε μια από τις επιχειρήσεις της IBM, ο Aiken δημιούργησε έναν πιο ισχυρό υπολογιστή, τον "Mark-1", ο οποίος χρησιμοποιήθηκε για στρατιωτικούς υπολογισμούς. Αλλά τα ηλεκτρομηχανικά ρελέ ήταν αργά και αναξιόπιστα.
Πρώτη γενιά υπολογιστών (1946 - μέσα της δεκαετίας του '50) Η γενιά των υπολογιστών αναφέρεται σε όλους τους τύπους και τα μοντέλα υπολογιστών που αναπτύχθηκαν από διαφορετικές ομάδες σχεδιασμού, αλλά βασίζονται στις ίδιες επιστημονικές και τεχνικές αρχές.
Η εμφάνιση του σωλήνα κενού ηλεκτρονίων οδήγησε στη δημιουργία του πρώτου υπολογιστή. Το 1946, ένας υπολογιστής για την επίλυση προβλημάτων που ονομάζεται ENIAC (Electronic Numerical Integrator and Calculator) εμφανίστηκε στις ΗΠΑ. Αυτός ο υπολογιστής δούλευε χίλιες φορές πιο γρήγορα από τον Mark 1. Αλλά τις περισσότερες φορές ήταν αδρανές, γιατί... Για να ολοκληρωθεί το πρόγραμμα, χρειάστηκαν αρκετές ώρες για να συνδεθούν τα καλώδια με τον σωστό τρόπο.
Το σύνολο των στοιχείων που συνθέτουν έναν υπολογιστή ονομάζεται βάση στοιχείων. Η στοιχειώδης βάση των υπολογιστών πρώτης γενιάς είναι οι σωλήνες κενού ηλεκτρονίων, οι αντιστάσεις και οι πυκνωτές. Τα στοιχεία συνδέθηκαν με καλώδια χρησιμοποιώντας εναέρια τοποθέτηση. Ο υπολογιστής αποτελούνταν από πολλά ογκώδη ερμάρια και καταλάμβανε μια ειδική αίθουσα υπολογιστών, ζύγιζε εκατοντάδες τόνους και κατανάλωνε εκατοντάδες κιλοβάτ ηλεκτρικής ενέργειας. Η ENIAC είχε 20 χιλιάδες σωλήνες κενού. Σε 1 δευτερόλεπτο. Το μηχάνημα εκτέλεσε 300 πράξεις πολλαπλασιασμού ή 5000 πράξεις πρόσθεσης πολυψήφιων αριθμών.
Το 1945, ο διάσημος Αμερικανός μαθηματικός John von Neumann παρουσίασε μια έκθεση στη γενική επιστημονική κοινότητα, στην οποία ήταν σε θέση να περιγράψει την επίσημη λογική οργάνωση ενός υπολογιστή, αφηρημένη από κυκλώματα και ραδιοσωλήνες.

Ιστορία της ανάπτυξης της τεχνολογίας των υπολογιστών. Κλασικές αρχέςλειτουργική οργάνωση και λειτουργία υπολογιστή:
1. Διαθεσιμότητα κύριων συσκευών: μονάδα ελέγχου (CU), αριθμητική-λογική μονάδα (ALU), συσκευή αποθήκευσης (RAM), συσκευές εισόδου-εξόδου.
2. Αποθήκευση δεδομένων και εντολών στη μνήμη.
3. Η αρχή του ελέγχου του προγράμματος.
4. Διαδοχική εκτέλεση λειτουργιών.
5. Δυαδική κωδικοποίηση πληροφοριών (ο πρώτος υπολογιστής "Mark-1" έκανε υπολογισμούς στο σύστημα δεκαδικών αριθμών, αλλά μια τέτοια κωδικοποίηση είναι δύσκολο να εφαρμοστεί τεχνικά και αργότερα εγκαταλείφθηκε).
6. Χρήση ηλεκτρονικών στοιχείων και ηλεκτρικών κυκλωμάτων για μεγαλύτερη αξιοπιστία (αντί ηλεκτρομηχανικών ρελέ).

Ο πρώτος οικιακός υπολογιστής δημιουργήθηκε το 1951 υπό την ηγεσία του ακαδημαϊκού S.A. Lebe-maiden, και ονομαζόταν MESM (μικρή ηλεκτρονική μηχανή υπολογισμού). Αργότερα δημιουργήθηκε το BESM-2 (μεγάλη ηλεκτρονική μηχανή υπολογισμού). Ο ισχυρότερος υπολογιστής πρώτης γενιάς στην Ευρώπη ήταν ο σοβιετικός υπολογιστής M-20 με ταχύτητα 20 χιλιάδες op/sec και χωρητικότητα RAM 4000 λέξεων μηχανής. Κατά μέσο όρο, η ταχύτητα ενός υπολογιστή πρώτης γενιάς είναι 10-20 χιλιάδες ops/sec. Η λειτουργία των υπολογιστών πρώτης γενιάς είναι πολύ περίπλοκη λόγω συχνών βλαβών: οι ηλεκτρονικοί σωλήνες συχνά καίγονταν και έπρεπε να αντικατασταθούν χειροκίνητα. Ένα ολόκληρο επιτελείο μηχανικών συμμετείχε στην εξυπηρέτηση ενός τέτοιου υπολογιστή. Τα προγράμματα για τέτοιες μηχανές γράφτηκαν σε κώδικα μηχανής· έπρεπε να γνωρίζει κανείς όλες τις εντολές του μηχανήματος και τη δυαδική τους αναπαράσταση. Επιπλέον, τέτοιοι υπολογιστές κοστίζουν εκατομμύρια δολάρια.

Ιστορία της ανάπτυξης της τεχνολογίας των υπολογιστών. Δεύτερη γενιά υπολογιστών (τέλη δεκαετίας '50 - δεκαετία του '60)

Η εφεύρεση του τρανζίστορ το 1948 κατέστησε δυνατή την αλλαγή της βάσης στοιχείων του υπολογιστή σε στοιχεία ημιαγωγών (τρανζίστορ και δίοδοι), καθώς και σε πιο προηγμένες αντιστάσεις και πυκνωτές. Ένα τρανζίστορ αντικατέστησε 40 σωλήνες κενού, δούλευε πιο γρήγορα, ήταν φθηνότερο και πιο αξιόπιστο. Η τεχνολογία για τη σύνδεση της βάσης του στοιχείου έχει αλλάξει: εμφανίστηκαν οι πρώτες πλακέτες τυπωμένων κυκλωμάτων - πλάκες μονωτικού υλικού στις οποίες τοποθετήθηκαν τρανζίστορ, δίοδοι, αντιστάσεις και πυκνωτές. Οι πλακέτες τυπωμένων κυκλωμάτων συνδέθηκαν χρησιμοποιώντας επιφανειακή τοποθέτηση. Η κατανάλωση ηλεκτρικής ενέργειας έχει μειωθεί και οι διαστάσεις έχουν μειωθεί εκατοντάδες φορές. Η παραγωγικότητα τέτοιων υπολογιστών είναι έως και 1 εκατομμύριο op./sec. Εάν αποτύγχανε πολλά στοιχεία, αντικαταστάθηκε ολόκληρη η πλακέτα και όχι κάθε στοιχείο ξεχωριστά. Μετά την εμφάνιση των τρανζίστορ, η πιο εντατική εργασία στην κατασκευή υπολογιστών ήταν η σύνδεση και η συγκόλληση τρανζίστορ για τη δημιουργία ηλεκτρονικών κυκλωμάτων. Η έλευση των αλγοριθμικών γλωσσών έχει κάνει τη διαδικασία σύνταξης προγραμμάτων ευκολότερη. Εισήχθη η αρχή της κοινής χρήσης χρόνου - διάφορες συσκευές υπολογιστών άρχισαν να λειτουργούν ταυτόχρονα. Το 1965, η Digital Equipment κυκλοφόρησε τον πρώτο μικροϋπολογιστή, τον PDP-8, στο μέγεθος ενός ψυγείου και κοστίζει μόνο 20.000 δολάρια.

Ιστορία της ανάπτυξης της τεχνολογίας των υπολογιστών. Τρίτη γενιά υπολογιστών(τέλη δεκαετίας 60-70)

Το 1958, ο John Kilby δημιούργησε για πρώτη φορά ένα πρωτότυπο ολοκληρωμένο κύκλωμα ή τσιπ. Το ολοκληρωμένο κύκλωμα εκτελούσε τις ίδιες λειτουργίες με το ηλεκτρονικό κύκλωμα στον υπολογιστή δεύτερης γενιάς. Ήταν μια γκοφρέτα πυριτίου πάνω στην οποία ήταν τοποθετημένα τρανζίστορ και όλες οι μεταξύ τους συνδέσεις. Βάση στοιχείων - ολοκληρωμένα κυκλώματα. Απόδοση: εκατοντάδες χιλιάδες - εκατομμύρια λειτουργίες ανά δευτερόλεπτο. Ο πρώτος υπολογιστής που κατασκευάστηκε σε ολοκληρωμένα κυκλώματα ήταν ο IBM-360 το 1968 από την IBM, ο οποίος σηματοδότησε την αρχή μιας ολόκληρης σειράς (όσο μεγαλύτερος είναι ο αριθμός, τόσο μεγαλύτερες οι δυνατότητες του υπολογιστή). Το 1970, η Intel άρχισε να πουλά ολοκληρωμένα κυκλώματα μνήμης. Στη συνέχεια, ο αριθμός των τρανζίστορ ανά μονάδα επιφάνειας του ολοκληρωμένου κυκλώματος διπλασιάστηκε περίπου ετησίως. Αυτό εξασφάλιζε συνεχή μείωση του κόστους και αύξηση της ταχύτητας του υπολογιστή. Η χωρητικότητα της μνήμης έχει αυξηθεί. Εμφανίστηκαν οθόνες και plotter και διάφορες γλώσσες προγραμματισμού συνέχισαν να αναπτύσσονται. Στη χώρα μας, παράγονται δύο οικογένειες υπολογιστών: μεγάλοι (για παράδειγμα, ES-1022, ES-1035) και μικροί (για παράδειγμα, SM-2, SM-3). Εκείνη την εποχή, το κέντρο υπολογιστών ήταν εξοπλισμένο με ένα ή δύο μοντέλα υπολογιστών EC και μια κατηγορία οθόνης, όπου κάθε προγραμματιστής μπορούσε να συνδεθεί στον υπολογιστή σε λειτουργία χρονομερισμού.

Ιστορία της ανάπτυξης της τεχνολογίας των υπολογιστών. Τέταρτη γενιά υπολογιστών (τέλη δεκαετίας 70 - σήμερα)

Το 1970, ο Marchian Edward Hoff της Intel σχεδίασε ένα ολοκληρωμένο κύκλωμα παρόμοιο σε λειτουργία με την κεντρική μονάδα επεξεργασίας ενός μεγάλου υπολογιστή. Κάπως έτσι εμφανίστηκε ο πρώτος μικροεπεξεργαστής Intel-4004, ο οποίος κυκλοφόρησε προς πώληση το 1971. Αυτός ο μικροεπεξεργαστής, με μέγεθος μικρότερο από 3 εκατοστά, ήταν πιο παραγωγικός από ένα γιγάντιο μηχάνημα. Ήταν δυνατή η τοποθέτηση 2250 τρανζίστορ σε έναν κρύσταλλο πυριτίου. Είναι αλήθεια ότι λειτούργησε πολύ πιο αργά και μπορούσε να επεξεργαστεί μόνο 4 bit πληροφοριών τη φορά (αντί για 16-32 bit για μεγάλους υπολογιστές), αλλά κόστιζε επίσης δεκάδες χιλιάδες φορές λιγότερο (περίπου 500 $). Σύντομα ξεκίνησε γρήγορη ανάπτυξηαπόδοση μικροεπεξεργαστή. Οι μικροεπεξεργαστές χρησιμοποιήθηκαν για πρώτη φορά σε διάφορες υπολογιστικές συσκευές (όπως αριθμομηχανές). Το 1974, αρκετές εταιρείες ανακοίνωσαν τη δημιουργία ενός προσωπικού υπολογιστή βασισμένου στον μικροεπεξεργαστή Intel-8008, δηλ. συσκευή σχεδιασμένη για έναν χρήστη.
Οι εκτεταμένες πωλήσεις προσωπικών υπολογιστών (PC) στην αγορά συνδέονται με τα ονόματα των νεαρών Αμερικανών S. Jobs και V. Wozniak, ιδρυτών της Apple Computer, η οποία άρχισε να παράγει προσωπικούς υπολογιστές Apple το 1977. Η αύξηση των πωλήσεων προήλθε από πολυάριθμα προγράμματα σχεδιασμένα για επιχειρηματικές εφαρμογές (επεξεργασία λέξεων, υπολογιστικά φύλλα για λογιστικά).
Στα τέλη της δεκαετίας του 1970, η άνοδος των Η/Υ οδήγησε σε μείωση της ζήτησης για μεγάλους υπολογιστές. Αυτό ανησύχησε τη διοίκηση της IBM, μιας κορυφαίας εταιρείας στην παραγωγή μεγάλων υπολογιστών, και αποφάσισε να δοκιμάσει τις δυνάμεις της στην αγορά υπολογιστών ως πείραμα. Για να μην ξοδέψουν πολλά χρήματα σε αυτό το πείραμα, το τμήμα που ήταν υπεύθυνο για αυτό το έργο επετράπη να μην σχεδιάσει έναν υπολογιστή από την αρχή, αλλά να χρησιμοποιήσει μπλοκ που κατασκευάζονται από άλλες εταιρείες. Έτσι, ο πιο πρόσφατος μικροεπεξεργαστής 16-bit Intel-8088 επιλέχθηκε ως ο κύριος μικροεπεξεργαστής. Το λογισμικό ανατέθηκε να αναπτυχθεί από μια μικρή εταιρεία, τη Microsoft. Τον Αύγουστο του 1981 νέο Υπολογιστής IBMΟ υπολογιστής ήταν έτοιμος και κέρδισε μεγάλη δημοτικότητα μεταξύ των χρηστών. Η IBM δεν έκανε τον υπολογιστή της μια ενιαία συσκευή all-in-one και δεν προστάτευσε το σχεδιασμό της με διπλώματα ευρεσιτεχνίας. Αντίθετα, συναρμολόγησε τον υπολογιστή από ανεξάρτητα κατασκευασμένα εξαρτήματα και δεν κράτησε μυστικό πώς συναρμολογήθηκαν τα εξαρτήματα. Τα σχέδια υπολογιστών της IBM ήταν διαθέσιμα σε όλους. Αυτό επέτρεψε σε άλλες εταιρείες να αναπτύξουν τόσο υλικό όσο και λογισμικό. Πολύ σύντομα, αυτές οι εταιρείες έπαψαν να αρκούνται στον ρόλο των κατασκευαστών εξαρτημάτων για τον υπολογιστή IBM και άρχισαν να συναρμολογούν οι ίδιες υπολογιστές που ήταν συμβατοί με τον υπολογιστή IBM. Ο ανταγωνισμός μεταξύ των κατασκευαστών έχει οδηγήσει σε φθηνότερους υπολογιστές. Επειδή αυτές οι εταιρείες δεν χρειάστηκε να επιβαρυνθούν με τεράστιο κόστος έρευνας, μπορούσαν να πουλήσουν τους υπολογιστές τους πολύ φθηνότερα από παρόμοιους υπολογιστές IBM. Οι υπολογιστές που ήταν συμβατοί με το IBM PC ονομάζονταν «κλώνοι» (διπλοί). Ένα κοινό χαρακτηριστικό της οικογένειας υπολογιστών IBM και των συμβατών υπολογιστών της είναι η συμβατότητα λογισμικόκαι την αρχή της ανοιχτής αρχιτεκτονικής, δηλ. τη δυνατότητα προσθήκης και αντικατάστασης υπάρχοντος υλικού με πιο σύγχρονο χωρίς αντικατάσταση ολόκληρου του υπολογιστή.
Μία από τις πιο σημαντικές ιδέες των υπολογιστών τέταρτης γενιάς είναι ότι πολλοί επεξεργαστές χρησιμοποιούνται ταυτόχρονα για την επεξεργασία πληροφοριών (πολυεπεξεργασία).

Ιστορία της ανάπτυξης της τεχνολογίας των υπολογιστών. Υπηρέτης.

Ένας διακομιστής είναι ένας ισχυρός υπολογιστής σε δίκτυα υπολογιστών που παρέχει υπηρεσίες σε υπολογιστές που είναι συνδεδεμένοι σε αυτόν και πρόσβαση σε άλλα δίκτυα. Οι υπερυπολογιστές εμφανίστηκαν στη δεκαετία του '70. Σε αντίθεση με τους υπολογιστές της δομής Neumann, χρησιμοποιούν μια μέθοδο επεξεργασίας πολλαπλών επεξεργαστών. Με αυτή τη μέθοδο, το πρόβλημα που επιλύεται χωρίζεται σε πολλά μέρη, καθένα από τα οποία λύνεται παράλληλα στον δικό του επεξεργαστή. Αυτό αυξάνει δραματικά την παραγωγικότητα. Η ταχύτητά τους είναι δισεκατομμύρια λειτουργίες ανά δευτερόλεπτο. Αλλά τέτοιοι υπολογιστές κοστίζουν εκατομμύρια δολάρια.
Οι προσωπικοί υπολογιστές (PC) χρησιμοποιούνται παντού και έχουν προσιτή τιμή. Ένας μεγάλος αριθμός εργαλείων λογισμικού έχει αναπτυχθεί για αυτές για διάφορες εφαρμογές που βοηθούν ένα άτομο να επεξεργάζεται πληροφορίες. Τώρα το PC έχει γίνει πολυμέσα, δηλ. επεξεργάζεται όχι μόνο αριθμητικές πληροφορίες και πληροφορίες κειμένου, αλλά λειτουργεί αποτελεσματικά με ήχο και εικόνα.
Οι φορητοί υπολογιστές (η λατινική λέξη "porto" σημαίνει "μεταφέρω") είναι φορητοί υπολογιστές. Το πιο συνηθισμένο από αυτά είναι ένα σημειωματάριο ("σημειωματάριο") - ένας φορητός προσωπικός υπολογιστής.
Οι βιομηχανικοί υπολογιστές έχουν σχεδιαστεί για χρήση σε βιομηχανικές ρυθμίσεις (για παράδειγμα, για έλεγχο εργαλειομηχανών, αεροπλάνων και τρένων). Υπόκεινται σε αυξημένες απαιτήσεις για αξιοπιστία απρόσκοπτης λειτουργίας, αντοχή σε αλλαγές θερμοκρασίας, κραδασμούς κ.λπ. Επομένως, οι συνηθισμένοι προσωπικοί υπολογιστές δεν μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως βιομηχανικοί.

Ιστορία της ανάπτυξης της τεχνολογίας των υπολογιστών. v. 1.0.

Η πρώτη συσκευή που σχεδιάστηκε για να διευκολύνει την καταμέτρηση ήταν ο άβακας. Με τη βοήθεια των ντόμινο του άβακα ήταν δυνατή η εκτέλεση πράξεων πρόσθεσης και αφαίρεσης και απλοί πολλαπλασιασμοί.

1642 - Ο Γάλλος μαθηματικός Blaise Pascal σχεδίασε την πρώτη μηχανή μηχανικής πρόσθεσης, την Pascalina, η οποία μπορούσε να εκτελέσει μηχανικά την πρόσθεση αριθμών.

1673 - Ο Gottfried Wilhelm Leibniz σχεδίασε μια μηχανή προσθήκης που μπορούσε να εκτελέσει μηχανικά τις τέσσερις αριθμητικές πράξεις.

Το πρώτο μισό του 19ου αιώνα - Ο Άγγλος μαθηματικός Charles Babbage προσπάθησε να κατασκευάσει μια καθολική υπολογιστική συσκευή, δηλαδή έναν υπολογιστή. Ο Babbage το ονόμασε Analytical Engine. Καθόρισε ότι ένας υπολογιστής πρέπει να περιέχει μνήμη και να ελέγχεται από ένα πρόγραμμα. Σύμφωνα με τον Babbage, ένας υπολογιστής είναι μια μηχανική συσκευή για την οποία τα προγράμματα ρυθμίζονται χρησιμοποιώντας διάτρητες κάρτες - κάρτες από χοντρό χαρτί με πληροφορίες τυπωμένες με τρύπες (εκείνη την εποχή χρησιμοποιούνταν ήδη ευρέως σε αργαλειούς).

1941 - Ο Γερμανός μηχανικός Konrad Zuse κατασκεύασε έναν μικρό υπολογιστή βασισμένο σε πολλά ηλεκτρομηχανικά ρελέ.

1943 - στις ΗΠΑ, σε μια από τις επιχειρήσεις της IBM, ο Howard Aiken δημιούργησε έναν υπολογιστή που ονομάζεται "Mark-1". Επέτρεπε τους υπολογισμούς να εκτελούνται εκατοντάδες φορές πιο γρήγορα από ό,τι με το χέρι (χρησιμοποιώντας μια μηχανή πρόσθεσης) και χρησιμοποιήθηκε για στρατιωτικούς υπολογισμούς. Χρησιμοποιούσε έναν συνδυασμό ηλεκτρικών σημάτων και μηχανικών κινήσεων. Το "Mark-1" είχε διαστάσεις: 15 * 2-5 m και περιείχε 750.000 εξαρτήματα. Το μηχάνημα ήταν ικανό να πολλαπλασιάσει δύο αριθμούς 32-bit σε 4 δευτερόλεπτα.

1943 - στις ΗΠΑ, μια ομάδα ειδικών με επικεφαλής τους John Mauchly και Prosper Eckert άρχισε να κατασκευάζει τον υπολογιστή ENIAC βασισμένο σε σωλήνες κενού.

1945 - ο μαθηματικός John von Neumann προσλήφθηκε για να εργαστεί στο ENIAC και ετοίμασε μια έκθεση σε αυτόν τον υπολογιστή. Στην έκθεσή του, ο von Neumann διατύπωσε γενικές αρχέςτη λειτουργία των υπολογιστών, δηλαδή των καθολικών υπολογιστικών συσκευών. Μέχρι σήμερα, η συντριπτική πλειονότητα των υπολογιστών κατασκευάζεται σύμφωνα με τις αρχές που θέτει ο John von Neumann.

1947 - Οι Eckert και Mauchly ξεκίνησαν την ανάπτυξη της πρώτης ηλεκτρονικής σειριακής μηχανής UNIVAC (Universal Automatic Computer). Το πρώτο μοντέλο της μηχανής (UNIVAC-1) κατασκευάστηκε για το Γραφείο Απογραφής των ΗΠΑ και τέθηκε σε λειτουργία την άνοιξη του 1951. Ο σύγχρονος, διαδοχικός υπολογιστής UNIVAC-1 δημιουργήθηκε με βάση τους υπολογιστές ENIAC και EDVAC. Λειτουργούσε με συχνότητα ρολογιού 2,25 MHz και περιείχε περίπου 5.000 σωλήνες κενού. Η εσωτερική χωρητικότητα αποθήκευσης 1000 δεκαδικών αριθμών 12 bit υλοποιήθηκε σε 100 γραμμές καθυστέρησης υδραργύρου.

1949 - Ο Άγγλος ερευνητής Mornes Wilkes κατασκεύασε τον πρώτο υπολογιστή, ο οποίος ενσωματώνει τις αρχές του von Neumann.

1951 - Ο J. Forrester δημοσίευσε ένα άρθρο σχετικά με τη χρήση μαγνητικών πυρήνων για την αποθήκευση ψηφιακών πληροφοριών.Η μηχανή Whirlwind-1 ήταν η πρώτη που χρησιμοποίησε τη μνήμη μαγνητικού πυρήνα. Αποτελούνταν από 2 κύβους με 32-32-17 πυρήνες, οι οποίοι παρείχαν αποθήκευση 2048 λέξεων για δυαδικούς αριθμούς 16 bit με ένα bit ισοτιμίας.

1952 - Η IBM κυκλοφόρησε τον πρώτο της βιομηχανικό ηλεκτρονικό υπολογιστή, τον IBM 701, ο οποίος ήταν ένας σύγχρονος παράλληλος υπολογιστής που περιείχε 4.000 σωλήνες κενού και 12.000 διόδους. Μια βελτιωμένη έκδοση του μηχανήματος IBM 704 διακρίθηκε για την υψηλή του ταχύτητα, χρησιμοποιούσε καταχωρητές ευρετηρίου και αντιπροσώπευε δεδομένα σε μορφή κινητής υποδιαστολής.

Μετά τον υπολογιστή IBM 704, κυκλοφόρησε το IBM 709, το οποίο από αρχιτεκτονικούς όρους ήταν κοντά στις μηχανές δεύτερης και τρίτης γενιάς. Σε αυτό το μηχάνημα χρησιμοποιήθηκε για πρώτη φορά έμμεση διευθυνσιοδότηση και για πρώτη φορά εμφανίστηκαν κανάλια εισόδου-εξόδου.

1952 - Ο Remington Rand κυκλοφόρησε τον υπολογιστή UNIVAC-t 103, ο οποίος ήταν ο πρώτος που χρησιμοποίησε διακοπές λογισμικού. Οι υπάλληλοι της Remington Rand χρησιμοποίησαν μια αλγεβρική μορφή αλγορίθμων γραφής που ονομάζεται «Σύντομος Κώδικας» (ο πρώτος διερμηνέας, που δημιουργήθηκε το 1949 από τον John Mauchly).

1956 - Η IBM ανέπτυξε πλωτές μαγνητικές κεφαλές σε ένα μαξιλάρι αέρα. Η εφεύρεσή τους κατέστησε δυνατή τη δημιουργία ενός νέου τύπου μνήμης - συσκευών αποθήκευσης δίσκου (SD), η σημασία του οποίου εκτιμήθηκε πλήρως στις επόμενες δεκαετίες της ανάπτυξης της τεχνολογίας υπολογιστών. Οι πρώτες συσκευές αποθήκευσης δίσκου εμφανίστηκαν στις μηχανές IBM 305 και RAMAC. Το τελευταίο είχε μια συσκευασία αποτελούμενη από 50 μεταλλικούς δίσκους με μαγνητική επίστρωση, που περιστρεφόταν με ταχύτητα 12.000 σ.α.λ. /min. Η επιφάνεια του δίσκου περιείχε 100 κομμάτια για την εγγραφή δεδομένων, το καθένα από τα οποία περιείχε 10.000 χαρακτήρες.

1956 - Η Ferranti κυκλοφόρησε τον υπολογιστή Pegasus, στον οποίο εφαρμόστηκε για πρώτη φορά η έννοια των καταχωρητών γενικού σκοπού (GPR). Με την εμφάνιση του RON, η διάκριση μεταξύ καταχωρητών ευρετηρίου και συσσωρευτών καταργήθηκε και ο προγραμματιστής είχε στη διάθεσή του όχι έναν, αλλά πολλούς καταχωρητές συσσωρευτών.

1957 - μια ομάδα με επικεφαλής τον D. Backus ολοκλήρωσε την εργασία για την πρώτη γλώσσα προγραμματισμού υψηλού επιπέδου, που ονομάζεται FORTRAN. Η γλώσσα, που εφαρμόστηκε για πρώτη φορά στον υπολογιστή IBM 704, συνέβαλε στην επέκταση του πεδίου εφαρμογής των υπολογιστών.

δεκαετία του 1960 - Η 2η γενιά υπολογιστών, τα λογικά στοιχεία υπολογιστών υλοποιούνται με βάση συσκευές τρανζίστορ ημιαγωγών, αναπτύσσονται αλγοριθμικές γλώσσες προγραμματισμού όπως Algol, Pascal και άλλες.

δεκαετία του 1970 - 3ης γενιάς υπολογιστών, ολοκληρωμένα κυκλώματα που περιέχουν χιλιάδες τρανζίστορ σε μία γκοφρέτα ημιαγωγών. Το λειτουργικό σύστημα και οι δομημένες γλώσσες προγραμματισμού άρχισαν να δημιουργούνται.

1974 - αρκετές εταιρείες ανακοίνωσαν τη δημιουργία ενός προσωπικού υπολογιστή με βάση τον μικροεπεξεργαστή Intel-8008 - μια συσκευή που εκτελεί τις ίδιες λειτουργίες με έναν μεγάλο υπολογιστή, αλλά έχει σχεδιαστεί για έναν χρήστη.

1975 - εμφανίστηκε ο πρώτος προσωπικός υπολογιστής Altair-8800 που διανεμήθηκε στο εμπόριο βασισμένος στον μικροεπεξεργαστή Intel-8080. Αυτός ο υπολογιστής είχε μόνο 256 byte μνήμης RAM και δεν υπήρχε πληκτρολόγιο ή οθόνη.

Τέλη 1975 - Ο Paul Allen και ο Bill Gates (μελλοντικοί ιδρυτές της Microsoft) δημιούργησαν έναν διερμηνέα βασικής γλώσσας για τον υπολογιστή Altair, ο οποίος επέτρεπε στους χρήστες να επικοινωνούν απλά με τον υπολογιστή και να γράφουν εύκολα προγράμματα για αυτόν.

Αύγουστος 1981 - Η IBM παρουσίασε τον προσωπικό υπολογιστή IBM PC. Ο κύριος μικροεπεξεργαστής του υπολογιστή ήταν ένας μικροεπεξεργαστής 16-bit Intel-8088, ο οποίος επέτρεπε την εργασία με 1 megabyte μνήμης.

δεκαετία του 1980 - 4ης γενιάς υπολογιστών που βασίζονται σε μεγάλα ολοκληρωμένα κυκλώματα. Οι μικροεπεξεργαστές υλοποιούνται με τη μορφή ενός ενιαίου τσιπ, μαζικής παραγωγής προσωπικών υπολογιστών.

δεκαετία του 1990 — 5ης γενιάς υπολογιστών, εξαιρετικά μεγάλα ολοκληρωμένα κυκλώματα. Οι επεξεργαστές περιέχουν εκατομμύρια τρανζίστορ. Η εμφάνιση παγκόσμιων δικτύων υπολογιστών για μαζική χρήση.

δεκαετία του 2000 — 6η γενιά υπολογιστών. Ενοποίηση υπολογιστών και οικιακών συσκευών, ενσωματωμένοι υπολογιστές, ανάπτυξη δικτυακών υπολογιστών.

Η ανάγκη για συσκευές για την επιτάχυνση της διαδικασίας μέτρησης εμφανίστηκε στους ανθρώπους πριν από χιλιάδες χρόνια. Τότε χρησιμοποιούνταν απλά μέσα για αυτό, όπως η καταμέτρηση των ραβδιών. Αργότερα εμφανίστηκε ο άβακας, πιο γνωστός σε εμάς ως άβακας. Επέτρεπε να εκτελούνται μόνο οι απλούστερες αριθμητικές πράξεις. Πολλά έχουν αλλάξει από τότε. Σχεδόν κάθε σπίτι έχει έναν υπολογιστή και ένα smartphone στην τσέπη του. Όλα αυτά μπορούν να συνδυαστούν με τη γενική ονομασία «Τεχνολογία Υπολογιστών» ή «Τεχνολογία Υπολογιστών». Σε αυτό το άρθρο θα μάθετε λίγα περισσότερα για την ιστορία της ανάπτυξής του.

1623 Ο Wilhelm Schickard σκέφτεται: «Γιατί δεν εφεύρω την πρώτη μηχανή προσθήκης;» Και το εφευρίσκει. Τα καταφέρνει μηχανική συσκευή, ικανό να εκτελεί βασικές αριθμητικές πράξεις (πρόσθεση, πολλαπλασιασμό, διαίρεση και αφαίρεση) και λειτουργεί με γρανάζια και κυλίνδρους.

1703 Ο Gottfried Wilhelm Leibniz περιγράφει το δυαδικό σύστημα αριθμών στην πραγματεία του "Explication de l'Arithmtique Binaire", η οποία μεταφράζεται στα ρωσικά ως "Explanation of Binary Arithmetic". Η εφαρμογή υπολογιστών που το χρησιμοποιούν είναι πολύ πιο απλή και ο ίδιος ο Leibniz το γνώριζε. Πίσω στο 1679, δημιούργησε ένα σχέδιο ενός δυαδικού υπολογιστή. Αλλά στην πράξη, η πρώτη τέτοια συσκευή εμφανίστηκε μόνο στα μέσα του 20ου αιώνα.

1804 Οι διάτρητες κάρτες (διάτρητες κάρτες) εμφανίστηκαν για πρώτη φορά. Η χρήση τους συνεχίστηκε μέχρι τη δεκαετία του 1970. Είναι φύλλα από λεπτό χαρτόνι με τρύπες σε ορισμένα σημεία. Οι πληροφορίες καταγράφηκαν από διάφορες ακολουθίες αυτών των οπών.

1820 Ο Charles Xavier Thomas (ναι, σχεδόν όπως ο καθηγητής X) κυκλοφορεί το Thomas Adding Machine, το οποίο έμεινε στην ιστορία ως η πρώτη συσκευή μέτρησης μαζικής παραγωγής.

1835 Ο Charles Babbage θέλει να εφεύρει τη δική του αναλυτική μηχανή και την περιγράφει. Αρχικά, σκοπός της συσκευής ήταν να υπολογίζει λογαριθμικούς πίνακες με μεγάλη ακρίβεια, αλλά ο Babbage αργότερα άλλαξε γνώμη. Τώρα το όνειρό του ήταν ένα αυτοκίνητο γενικής χρήσης. Εκείνη την εποχή, η δημιουργία μιας τέτοιας συσκευής ήταν αρκετά δυνατή, αλλά η συνεργασία με τον Babbage αποδείχθηκε δύσκολη λόγω του χαρακτήρα του. Ως αποτέλεσμα διαφωνιών, το έργο έκλεισε.

1845 Ο Israel Staffel δημιουργεί την πρώτη συσκευή που μπορεί να εξάγει τετραγωνικές ρίζες από αριθμούς.

1905 Ο Percy Ludgert δημοσιεύει ένα σχέδιο για έναν προγραμματιζόμενο μηχανικό υπολογιστή.

1936 Ο Konrad Zuse αποφασίζει να δημιουργήσει τον δικό του υπολογιστή. Το ονομάζει Ζ1.

1941 Ο Konrad Zuse κυκλοφορεί τον Z3, τον πρώτο στον κόσμο υπολογιστή ελεγχόμενο από λογισμικό. Στη συνέχεια, κυκλοφόρησαν αρκετές δεκάδες ακόμη συσκευές της σειράς Z.

1961 Παρουσίαση της ANITA Mark VII, της πρώτης πλήρως ηλεκτρονικής αριθμομηχανής στον κόσμο.

Λίγα λόγια για τις γενιές υπολογιστών.

1η γενιά.Αυτοί είναι οι λεγόμενοι υπολογιστές σωλήνα. Λειτουργούν χρησιμοποιώντας σωλήνες κενού. Η πρώτη τέτοια συσκευή δημιουργήθηκε στα μέσα του 20ού αιώνα.

2η γενιά.Όλοι χρησιμοποιούσαν υπολογιστές 1ης γενιάς, ώσπου ξαφνικά το 1947 ο Walter Brattain και ο John Bardeen επινόησαν ένα πολύ σημαντικό πράγμα - το τρανζίστορ. Κάπως έτσι εμφανίστηκε η δεύτερη γενιά υπολογιστών. Κατανάλωναν πολύ λιγότερη ενέργεια και ήταν πιο παραγωγικοί. Αυτές οι συσκευές ήταν κοινές τις δεκαετίες του '50 και του '60 του 20ου αιώνα, έως ότου εφευρέθηκε το ολοκληρωμένο κύκλωμα το 1958.

3η γενιά.Η λειτουργία αυτών των υπολογιστών βασιζόταν σε ολοκληρωμένα κυκλώματα. Κάθε τέτοιο κύκλωμα περιέχει εκατοντάδες εκατομμύρια τρανζίστορ. Ωστόσο, η δημιουργία της τρίτης γενιάς δεν σταμάτησε την παραγωγή υπολογιστών δεύτερης γενιάς.

4η γενιά.Το 1969, ο Ted Hoff σκέφτηκε την αντικατάσταση πολλών ολοκληρωμένων κυκλωμάτων με μια μικρή συσκευή. Αργότερα ονομάστηκε μικροκύκλωμα. Χάρη σε αυτό, κατέστη δυνατή η δημιουργία πολύ μικρών μικροϋπολογιστών. Η πρώτη τέτοια συσκευή κυκλοφόρησε από την Intel. Και στη δεκαετία του '80, οι μικροεπεξεργαστές και οι μικροϋπολογιστές αποδείχτηκαν οι πιο συνηθισμένοι. Τα χρησιμοποιούμε ακόμα τώρα.

Αυτή ήταν μια σύντομη ιστορία της ανάπτυξης της τεχνολογίας των υπολογιστών και της τεχνολογίας υπολογιστών. Ελπίζω να κατάφερα να σε ενδιαφέρω. Αντιο σας!

Δημοτικό δημοσιονομικό και εκπαιδευτικό ίδρυμα

"Γυμνάσιο Νο. 30"

Εκτελέστηκε:

Μαθητής της 8ης τάξης

Ντμίτριεβα Ντάρια

Δάσκαλος:

Demchenko E.E.

Κουρσκ, 2014

«Ιστορία της ανάπτυξης της τεχνολογίας των υπολογιστών»

Εκθεση ΙΔΕΩΝ

Εισαγωγή

Καθώς η ανθρώπινη κοινωνία αναπτύχθηκε, κατέκτησε όχι μόνο την ύλη και την ενέργεια, αλλά και τις πληροφορίες. Με την έλευση και την ευρεία διανομή των υπολογιστών, οι άνθρωποι έλαβαν ένα ισχυρό εργαλείο για την αποτελεσματική χρήση των πόρων πληροφοριών και την ενίσχυση της πνευματικής τους δραστηριότητας. Από εδώ και πέρα ​​(μέσαXXαιώνα) ξεκίνησε η μετάβαση από μια βιομηχανική κοινωνία σε μια κοινωνία της πληροφορίας, στην οποία η πληροφορία γίνεται ο κύριος πόρος.

Η ικανότητα των μελών της κοινωνίας να χρησιμοποιούν πλήρεις, έγκαιρες και αξιόπιστες πληροφορίες εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από τον βαθμό ανάπτυξης και κυριαρχίας των νέων τεχνολογιών πληροφοριών, η βάση των οποίων είναι οι υπολογιστές. Ας εξετάσουμε τα κύρια ορόσημα στην ιστορία της ανάπτυξής τους.

Μηχανικός ηλεκτρονικών υπολογιστών αποτελεί βασικό συστατικό της διαδικασίας υπολογισμού και επεξεργασίας δεδομένων. Οι πρώτες συσκευές για υπολογιστές ήταν μάλλον οι γνωστέςμπαστούνια μέτρησης, τα οποία χρησιμοποιούνται ακόμη και σήμερα στις δημοτικές τάξεις πολλών σχολείων για τη διδασκαλία της μέτρησης. Καθώς αναπτύχθηκαν αυτές οι συσκευές, έγιναν πιο πολύπλοκες, όπως π.χφοινικικόςπήλινα ειδώλια, που προορίζονται επίσης να αναπαριστούν οπτικά τον αριθμό των αντικειμένων που καταμετρώνται. Τέτοιες συσκευές φαίνεται ότι χρησιμοποιούσαν έμποροι και λογιστές της εποχής.

Σταδιακά, από τις πιο απλές συσκευές μέτρησης, γεννήθηκαν όλο και πιο πολύπλοκες συσκευές: ( ), , , . Παρά την απλότητα των πρώιμων υπολογιστικών συσκευών, ένας έμπειρος λογιστής μπορεί να έχει αποτελέσματα με απλό άβακα ακόμα πιο γρήγορα από τον νωθρό ιδιοκτήτη μιας σύγχρονης αριθμομηχανής. Φυσικά, η απόδοση και η ταχύτητα υπολογισμού των σύγχρονων υπολογιστικών συσκευών έχουν ξεπεράσει εδώ και καιρό τις δυνατότητες της πιο εξαιρετικής ανθρώπινης αριθμομηχανής.

Η ανθρωπότητα έμαθε να χρησιμοποιεί τις πιο απλές συσκευές μέτρησης πριν από χιλιάδες χρόνια. Το πιο δημοφιλές ήταν η ανάγκη προσδιορισμού του αριθμού των αντικειμένων που χρησιμοποιούνται στο εμπόριο ανταλλαγής. Μία από τις απλούστερες λύσεις ήταν η χρήση του ισοδύναμου βάρους του αντικειμένου που αλλάζονταν, κάτι που δεν απαιτούσε ακριβή επανυπολογισμό του αριθμού των συστατικών του. Για τους σκοπούς αυτούς χρησιμοποιήθηκαν οι απλούστερες συσκευές εξισορρόπησηςζυγαριές, οι οποίες έγιναν μια από τις πρώτες συσκευές για ποσοτικό προσδιορισμόμάζες. Η αρχή της ισοδυναμίας χρησιμοποιήθηκε ευρέως σε μια άλλη απλή συσκευή υπολογισμού - τον άβακα ή άβακα. Ο αριθμός των στοιχείων που καταμετρήθηκαν αντιστοιχούσε στον αριθμό των ντόμινο αυτού του οργάνου που μετακινήθηκαν. Μια σχετικά πολύπλοκη συσκευή για μέτρηση θα μπορούσε να είναι ένα κομπολόι, που χρησιμοποιείται στην πρακτική πολλών θρησκειών. Ο πιστός, σαν πάνω σε άβακα, μέτρησε τον αριθμό των προσευχών που ειπώθηκαν στους κόκκους του κομποσχοινιού και περνώντας έναν πλήρη κύκλο του κομποσχοινιού, μετακινούσε ειδικούς κόκκους κόντρα σε ξεχωριστή ουρά, υποδεικνύοντας τον αριθμό των μετρημένων κύκλων.Με την εφεύρεση των γραναζιών, εμφανίστηκαν πολύ πιο σύνθετες συσκευές για την εκτέλεση υπολογισμών.

Σχετικά με όλες τις γενιές υπολογιστών,Θέλω να μιλήσω για την ιστορία της ανάπτυξης της τεχνολογίας των υπολογιστών στο δοκίμιό μου.

Η αρχή της εποχής των υπολογιστών

Πρώτος υπολογιστήςENIACδημιουργήθηκε στα τέλη του 1945 στις Η.Π.Α.

Οι βασικές ιδέες στις οποίες αναπτύχθηκε η τεχνολογία των υπολογιστών για πολλά χρόνια διατυπώθηκαν το 1946 από τον Αμερικανό μαθηματικό John von Neumann. Ονομάστηκαν αρχιτεκτονική von Neumann.

Το 1949 κατασκευάστηκε ο πρώτος υπολογιστής με αρχιτεκτονική von Neumann - η αγγλική μηχανήEDSAC. Ένα χρόνο αργότερα, εμφανίστηκε ο αμερικανικός υπολογιστήςEDVAC.

Στη χώρα μας, ο πρώτος υπολογιστής δημιουργήθηκε το 1951. Ονομάστηκε MESM - μικρή ηλεκτρονική μηχανή υπολογισμού. Ο σχεδιαστής του MESM ήταν ο Sergei Alekseevich Lebedev.

Η σειριακή παραγωγή υπολογιστών ξεκίνησε τη δεκαετία του '50XXαιώνας.

Η τεχνολογία ηλεκτρονικών υπολογιστών συνήθως χωρίζεται σε γενιές που σχετίζονται με μια αλλαγή στη βάση στοιχείων. Εκτός,αυτοκίνητα διαφορετικών γενεών διαφέρουνλογική αρχιτεκτονική και λογισμικόπαροχή, γρήγοραδράση, RAM, μέθοδος εισαγωγής και εσείςπληροφορίες για το νερό κ.λπ.

Ο πρώτος υπολογιστής - μια γενική μηχανή που χρησιμοποιεί σωλήνες κενού - κατασκευάστηκε στις ΗΠΑ το 1945.

Αυτό το μηχάνημα ονομαζόταν ENIAC (σημαίνει: ηλεκτρονικός ψηφιακός ολοκληρωτής και υπολογιστής). Οι σχεδιαστές της ENIAC ήταν οι J. Mauchly και J. Eckert. Η ταχύτητα μέτρησης αυτής της μηχανής ξεπέρασε την ταχύτητα των μηχανών ρελέ εκείνης της εποχής κατά χίλιες φορές.

Πρώτη ηλεκτρονικήυπολογιστή Το ENIAC προγραμματίστηκε χρησιμοποιώντας τη μέθοδο βύσματος μεταγωγής, δηλαδή το πρόγραμμα κατασκευάστηκε συνδέοντας μεμονωμένα μπλοκ της μηχανής με αγωγούς σε μια πλακέτα patch. Αυτή η περίπλοκη και κουραστική διαδικασία προετοιμασίας του μηχανήματος για εργασία το έκανε άβολο στη χρήση του.

Οι βασικές ιδέες στις οποίες αναπτύχθηκε η τεχνολογία των υπολογιστών για πολλά χρόνια αναπτύχθηκαν από τον μεγαλύτερο Αμερικανό μαθηματικό John von Neumann.

Το 1946, το περιοδικό Nature δημοσίευσε ένα άρθρο των J. von Neumann, G. Goldstein και A. Burks, «A Preliminary Consideration of the Logical Design of an Electronic Computing Device». Αυτό το άρθρο περιγράφει τις αρχές του σχεδιασμού και της λειτουργίας ενός υπολογιστή. Η κύρια είναι η αρχή της αποθήκευσης στη μνήμηπρογράμματα , σύμφωνα με την οποία τα δεδομένα και το πρόγραμμα τοποθετούνται στη γενική μνήμη του μηχανήματος.

Η θεμελιώδης περιγραφή της δομής και της λειτουργίας ενός υπολογιστή συνήθως ονομάζεται αρχιτεκτονική υπολογιστή. Οι ιδέες που παρουσιάστηκαν στο προαναφερθέν άρθρο ονομάστηκαν «Η αρχιτεκτονική του υπολογιστή του J. von Neumann».

Το 1949 κατασκευάστηκε ο πρώτος υπολογιστής με αρχιτεκτονική Neumann - η αγγλική μηχανή EDSAC. Ένα χρόνο αργότερα, εμφανίστηκε ο αμερικανικός υπολογιστής EDVAC. Οι ονομαζόμενες μηχανές υπήρχαν σε μεμονωμένα αντίγραφα. Η σειριακή παραγωγή υπολογιστών ξεκίνησε στις ανεπτυγμένες χώρες τη δεκαετία του '50 του 20ου αιώνα.

Στη χώρα μας, ο πρώτος υπολογιστής δημιουργήθηκε το 1951. Ονομάστηκε MESM - μικρή ηλεκτρονική μηχανή υπολογισμού. Ο σχεδιαστής του MESM ήταν ο Sergei Alekseevich Lebedev

Ο μεγάλος ρόλος του Ακαδημαϊκού S. A. Lebedev στη δημιουργία οικιακών υπολογιστών. Υπό την ηγεσία του, στη δεκαετία του '50, κατασκευάστηκαν υπολογιστές σειριακού σωλήνα BESM-1 (ηλεκτρονική μηχανή υπολογισμού υψηλής ταχύτητας), BESM-2, M-20. Εκείνη την εποχή, αυτά τα αυτοκίνητα ήταν από τα καλύτερα στον κόσμο.

Στη δεκαετία του '60 του 20ου αιώνα, ο S. A. Lebedev ηγήθηκε της ανάπτυξης υπολογιστών ημιαγωγών BESM-ZM, BESM-4, M-220, M-222. Η μηχανή BESM-6 ήταν ένα εξαιρετικό επίτευγμα εκείνης της περιόδου. Αυτός είναι ο πρώτος εγχώριος και ένας από τους πρώτους υπολογιστές στον κόσμο με ταχύτητα 1 εκατομμυρίου λειτουργιών ανά δευτερόλεπτο.

Οι μεταγενέστερες ιδέες και εξελίξεις του S. A. Lebedev συνέβαλαν στη δημιουργία πιο προηγμένων μηχανών των επόμενων γενεών.

Πρώτη γενιά υπολογιστών

Πρώτη γενιά υπολογιστών - μηχανές σωλήνων από τη δεκαετία του '50.Η ταχύτητα καταμέτρησης των ταχύτερων μηχανών της πρώτης γενιάς έφτασε τις 20 χιλιάδες λειτουργίες ανά δευτερόλεπτο. Διάτρητες ταινίες και διάτρητες κάρτες χρησιμοποιήθηκαν για την εισαγωγή προγραμμάτων και δεδομένων. Δεδομένου ότι η εσωτερική μνήμη αυτών των μηχανών ήταν μικρή (μπορούσε να χωρέσει αρκετές χιλιάδες αριθμούς και εντολές προγράμματος), χρησιμοποιήθηκαν κυρίως για μηχανικούς και επιστημονικούς υπολογισμούς που δεν σχετίζονται με την επεξεργασία μεγάλου όγκου δεδομένων. Αυτές ήταν μάλλον ογκώδεις κατασκευές, που περιείχαν χιλιάδες λαμπτήρες, που μερικές φορές καταλάμβαναν εκατοντάδες τετραγωνικά μέτρα, καταναλώνοντας εκατοντάδες κιλοβάτ ηλεκτρικής ενέργειας. Προγράμματα για τέτοιες μηχανές είχαν μεταγλωττιστεί σε γλώσσες εντολών μηχανής, έτσι ο προγραμματισμός εκείνη την εποχή ήταν προσβάσιμος σε λίγους. Είναι γενικά αποδεκτό ότι η πρώτη γενιά υπολογιστών εμφανίστηκε κατά τον Δεύτερο Παγκόσμιο Πόλεμο μετά1943 Conrad Zuse, που εμφανίζεται σε φίλους και συγγενείς στο1938 ρελέ) είναι ένα μηχάνημα που είναι ιδιότροπο στο χειρισμό και αναξιόπιστο στους υπολογισμούς. Τον Μάιο1941 έτος μέσαΒερολίνο

Είναι γενικά αποδεκτό ότι η πρώτη γενιά υπολογιστών εμφανίστηκε κατά τον Δεύτερο Παγκόσμιο Πόλεμο μετά1943 έτος, αν και ο πρώτος εργαζόμενος εκπρόσωπος θα πρέπει να θεωρείται ο V-1 (Z1)Κόνραντ Ζούζεεπίδειξη σε φίλους και συγγενείς σε1938 έτος. Ήταν το πρώτο ηλεκτρονικό (χτισμένο σε σπιτικά ανάλογααναμετάδοση) ένα μηχάνημα που είναι ιδιότροπο στη χρήση και αναξιόπιστο στους υπολογισμούς. Τον Μάιο1941 έτος μέσαΒερολίνο, Ο Zuse παρουσίασε το αυτοκίνητο Z3, το οποίο προκάλεσε χαρά στους ειδικούς. Παρά μια σειρά από ελλείψεις, ήταν ο πρώτος υπολογιστής που, υπό διαφορετικές συνθήκες, θα μπορούσε να έχει εμπορική επιτυχία.

Ωστόσο, οι πρώτοι υπολογιστές θεωρούνται αγγλικοίΚολοσσός(1943) και ΑμερικανόςENIAC(1945). Ο ENIAC ήταν ο πρώτος υπολογιστής με σωλήνα κενού.

Οι υπολογιστές πρώτης γενιάς χρησιμοποιούσαν σωλήνες κενού και ρελέ ως στοιχειώδη βάση τους. Η μνήμη RAM εκτελέστηκε σε flip-flops, αργότερα σε πυρήνες φερρίτη.Η στοιχειώδης βάση των πρώτων υπολογιστών -σωλήνες κενού- καθόρισε τις μεγάλες τους διαστάσεις, τη σημαντική κατανάλωση ενέργειας, τη χαμηλή αξιοπιστία και, κατά συνέπεια, τους μικρούς όγκους παραγωγής και έναν στενό κύκλο χρηστών, κυρίως από τον κόσμο της επιστήμης. Σε τέτοιες μηχανές δεν υπήρχαν πρακτικά μέσα συνδυασμού των λειτουργιών του προγράμματος που εκτελείται και παραλληλισμού της λειτουργίας διαφόρων συσκευών. Οι εντολές εκτελούνταν η μία μετά την άλλη, η ALU ήταν σε αδράνεια κατά την ανταλλαγή δεδομένων με εξωτερικές συσκευές, το σύνολο των οποίων ήταν πολύ περιορισμένο. Η χωρητικότητα RAM BESM-2, για παράδειγμα, ήταν 2048 λέξεις 39-bit· μαγνητικά τύμπανα και μονάδες μαγνητικής ταινίας χρησιμοποιήθηκαν ως εξωτερική μνήμη. Η διαδικασία επικοινωνίας μεταξύ ενός ατόμου και ενός μηχανήματος πρώτης γενιάς ήταν πολύ απαιτητική και αναποτελεσματική. Κατά κανόνα, ο ίδιος ο προγραμματιστής, ο οποίος έγραψε το πρόγραμμα σε κώδικα μηχανής, το εισήγαγε στη μνήμη του υπολογιστή χρησιμοποιώντας διάτρητες κάρτες και στη συνέχεια έλεγχε χειροκίνητα την εκτέλεσή του. Για ορισμένο χρονικό διάστημα, το ηλεκτρονικό τέρας δόθηκε στον προγραμματιστή για αδιαίρετη χρήση και η αποτελεσματικότητα της επίλυσης ενός υπολογιστικού προβλήματος εξαρτιόταν σε μεγάλο βαθμό από το επίπεδο των δεξιοτήτων του, την ικανότητα γρήγορης εύρεσης και διόρθωσης σφαλμάτων και την ικανότητα πλοήγησης στον υπολογιστή. κονσόλα. Η εστίαση στον χειροκίνητο έλεγχο καθόρισε την απουσία οποιασδήποτε δυνατότητας προσωρινής αποθήκευσης προγράμματος.

Οι υπολογιστές πρώτης γενιάς χαρακτηρίζονταν από χαμηλή αξιοπιστία, απαιτούσαν σύστημα ψύξης και είχαν σημαντικές διαστάσεις. Η διαδικασία προγραμματισμού απαιτούσε σημαντικές δεξιότητες, καλή γνώση της αρχιτεκτονικής των υπολογιστών και των δυνατοτήτων λογισμικού του. Αρχικά χρησιμοποιήθηκε προγραμματισμός σε κωδικούς υπολογιστών (κωδικός μηχανής), στη συνέχεια εμφανίστηκαν αυτοκώδικες και συναρμολογητές, οι οποίοι σε κάποιο βαθμό αυτοματοποιούν τη διαδικασία προγραμματιστικών εργασιών. Οι υπολογιστές πρώτης γενιάς χρησιμοποιήθηκαν για επιστημονικούς και τεχνικούς υπολογισμούς. Η διαδικασία προγραμματισμού έμοιαζε περισσότερο με μια τέχνη, την οποία ασκούσε ένας πολύ στενός κύκλος μαθηματικών, ηλεκτρονικών και φυσικών.

Όλοι οι υπολογιστές 1ης γενιάςλειτούργησεμε βάση τους σωλήνες κενού, γεγονός που τους έκανε αναξιόπιστους - οι σωλήνες έπρεπε να αλλάζονται συχνά. Αυτοί οι υπολογιστές ήταν τεράστιες, αδέξιες και υπερβολικά ακριβές μηχανές που μπορούσαν να αγοραστούν μόνο από μεγάλες εταιρείες και κυβερνήσεις. Οι λάμπες κατανάλωναν τεράστιες ποσότητες ηλεκτρικής ενέργειας και παρήγαγαν πολλή θερμότητα.

Επιπλέον, κάθε μηχανή χρησιμοποιούσε τη δική του γλώσσα προγραμματισμού. Το σύνολο των οδηγιών ήταν μικρό, το κύκλωμα της αριθμητικής-λογικής συσκευής και της συσκευής ελέγχου ήταν αρκετά απλό και πρακτικά δεν υπήρχε λογισμικό. Οι δείκτες χωρητικότητας και απόδοσης RAM ήταν χαμηλοί. Για την είσοδο και την έξοδο, χρησιμοποιήθηκαν διατρητικές ταινίες, διάτρητες κάρτες, μαγνητικές ταινίες και συσκευές εκτύπωσης· συσκευές μνήμης τυχαίας πρόσβασης εφαρμόστηκαν με βάση τις γραμμές καθυστέρησης υδραργύρου των καθοδικών λυχνιών.

Αυτές οι ταλαιπωρίες άρχισαν να ξεπερνιούνται με την εντατική ανάπτυξη εργαλείων προγραμματισμού αυτοματισμού, τη δημιουργία συστημάτων προγραμμάτων σέρβις που απλοποιούν την εργασία στο μηχάνημα και αυξάνουν την αποτελεσματικότητα της χρήσης του. Αυτό, με τη σειρά του, απαιτούσε σημαντικές αλλαγές στη δομή των υπολογιστών, με στόχο να τον φέρουν πιο κοντά στις απαιτήσεις που προέκυψαν από την εμπειρία στη λειτουργία υπολογιστών.

Δεύτερη γενιά υπολογιστών

Το 1949 δημιουργήθηκε στις ΗΠΑ η πρώτη συσκευή ημιαγωγών, η οποία αντικατέστησε τον σωλήνα κενού. Ονομάστηκε τρανζίστορ.Στη δεκαετία του '60 τα τρανζίστορ έχουν γίνει η στοιχειώδης βάση για Υπολογιστής δεύτερης γενιάς. Η μετάβαση στα στοιχεία ημιαγωγών έχει βελτιώσει την ποιότητα των υπολογιστών από όλες τις απόψεις: έχουν γίνει πιο συμπαγείς, πιο αξιόπιστοι και λιγότερο ενεργοβόροι. Η ταχύτητα των περισσότερων μηχανών έχει φτάσει δεκάδες και εκατοντάδες χιλιάδες λειτουργίες ανά δευτερόλεπτο. Ο όγκος της εσωτερικής μνήμης έχει αυξηθεί εκατοντάδες φορές σε σύγκριση με τον υπολογιστή πρώτης γενιάς. Οι εξωτερικές (μαγνητικές) συσκευές μνήμης έχουν λάβει μεγάλη ανάπτυξη: μαγνητικά τύμπανα, μηχανισμοί μαγνητικής ταινίας. Χάρη σε αυτό, κατέστη δυνατή η δημιουργία συστημάτων πληροφοριών, αναφοράς και αναζήτησης σε υπολογιστή (αυτό οφείλεται στην ανάγκη αποθήκευσης μεγάλων ποσοτήτων πληροφοριών σε μαγνητικά μέσα για μεγάλο χρονικό διάστημα).Κατά τη δεύτερη γενιά, οι γλώσσες προγραμματισμού υψηλού επιπέδου άρχισαν να αναπτύσσονται ενεργά. Τα πρώτα από αυτά ήταν τα FORTRAN, ALGOL, COBOL. Ο προγραμματισμός ως στοιχείο αλφαβητισμού έχει γίνει ευρέως διαδεδομένος, κυρίως μεταξύ ατόμων με τριτοβάθμια εκπαίδευση.

Η δεύτερη γενιά υπολογιστών είναι η μετάβαση σε μια βάση στοιχείων τρανζίστορ, η εμφάνιση των πρώτων μίνι υπολογιστών.

Οι υπολογιστές δεύτερης γενιάς αποτελούνταν συνήθως από μεγάλο αριθμό πλακών κυκλωμάτων, η καθεμία από τις οποίες περιείχε μία έως τέσσεριςλογικές πύλεςήεναύσματα. Συγκεκριμένα,IBM Standard Modular Systemκαθόρισε το πρότυπο για τέτοιες πλακέτες και συνδέσμους για αυτές. ΣΕ1959βασισμένη σε τρανζίστορ, η IBM κυκλοφόρησε ένα mainframeIBM 7090και ένα αυτοκίνητο μεσαίας κατηγορίαςIBM 1401. Το τελευταίο που χρησιμοποιήθηκεδιάτρητη κάρταεισόδου και έγινε ο πιο δημοφιλής υπολογιστής γενικής χρήσης της εποχής: την περίοδο 1960-1964. Παρήχθησαν περισσότερα από 100 χιλιάδες αντίγραφα αυτού του αυτοκινήτου. Χρησιμοποιούσε μνήμη 4.000 χαρακτήρων (αργότερα αυξήθηκε σε 16.000 χαρακτήρες). Πολλές πτυχές αυτού του έργου βασίστηκαν στην επιθυμία να αντικατασταθούν οι μηχανές με κάρτες διάτρησης, οι οποίες είχαν χρησιμοποιηθεί ευρέως από τότεδεκαετία του 1920μέχρι τις αρχές της δεκαετίας του 1970. ΣΕ1960Η IBM κυκλοφόρησε ένα τρανζίστορΤο IBM 1620, αρχικά μόνο διάτρητη ταινία, αλλά σύντομα αναβαθμίστηκε σε διάτρητες κάρτες. Το μοντέλο έγινε δημοφιλές ως επιστημονικός υπολογιστής, με περίπου 2.000 αντίγραφα να παράγονται. Το μηχάνημα χρησιμοποιούσε μνήμη μαγνητικού πυρήνα με χωρητικότητα έως και 60.000 δεκαδικά ψηφία.

Επίσης το 1960ΔΕΚκυκλοφόρησε το πρώτο της μοντέλο -PDP-1, που προορίζεται για χρήση από τεχνικό προσωπικό σε εργαστήρια και για έρευνα.

ΣΕ1961Burroughs CorporationαπελευθερώθηκεB5000, ο πρώτος υπολογιστής διπλού επεξεργαστή μεεικονική μνήμη. Άλλα μοναδικά χαρακτηριστικά ήταναρχιτεκτονική στοίβας,Διευθυνσιοδότηση που βασίζεται σε περιγραφείς και χωρίς προγραμματισμό απευθείας σεσυμβολική γλώσσα.

Υπολογιστής δεύτερης γενιάςΤο IBM 1401, που κατασκευάστηκε στις αρχές της δεκαετίας του 1960, κατέλαβε περίπου το ένα τρίτο της παγκόσμιας αγοράς υπολογιστών, με περισσότερες από 10.000 πωλήσεις μηχανημάτων.

Η χρήση ημιαγωγών έχει βελτιωθεί όχι μόνοκεντρικό επεξεργαστή, αλλά και περιφερειακές συσκευές. Η δεύτερη γενιά συσκευών αποθήκευσης δεδομένων κατέστησε δυνατή την αποθήκευση δεκάδων εκατομμυρίων χαρακτήρων και αριθμών. Μια διαίρεση εμφανίστηκε σε άκαμπτα σταθερά (σταθερός ) συσκευές αποθήκευσης συνδεδεμένες στον επεξεργαστή μέσω σύνδεσης δεδομένων υψηλής ταχύτητας και αφαιρούμενες (μεταθέσιμος ) συσκευές. Η αντικατάσταση μιας κασέτας δίσκου σε μια αφαιρούμενη συσκευή χρειάστηκε μόνο λίγα δευτερόλεπτα. Αν και η χωρητικότητα των αφαιρούμενων μέσων ήταν συνήθως μικρότερη, η δυνατότητα αντικατάστασής τους επέτρεψε την εξοικονόμηση σχεδόν απεριόριστης ποσότητας δεδομένων.Μαγνητική ταινίασυνήθως χρησιμοποιείται για την αρχειοθέτηση δεδομένων επειδή παρέχει μεγαλύτερη χωρητικότητα με χαμηλότερο κόστος.

Σε πολλά μηχανήματα δεύτερης γενιάς, οι λειτουργίες της επικοινωνίας με περιφερειακές συσκευές ανατέθηκαν σε εξειδικευμένεςσυνεπεξεργαστές. Για παράδειγμα, ενώπεριφερειακός επεξεργαστήςεκτελεί ανάγνωση ή διάτρηση καρτών με διάτρηση, ο κύριος επεξεργαστής εκτελεί υπολογισμούς ή διακλάδωση σύμφωνα με το πρόγραμμα. Ένας δίαυλος δεδομένων μεταφέρει δεδομένα μεταξύ της μνήμης και του επεξεργαστή κατά τη διάρκεια του κύκλου ανάκτησης και εκτέλεσης εντολών, και τυπικά άλλοι δίαυλοι δεδομένων εξυπηρετούν περιφερειακές συσκευές. ΕπίPDP-1Ο κύκλος πρόσβασης στη μνήμη χρειάστηκε 5 μικροδευτερόλεπτα. Οι περισσότερες εντολές απαιτούσαν 10 μικροδευτερόλεπτα: 5 για την ανάκτηση της εντολής και άλλα 5 για την ανάκτηση του τελεστή.

"Setun"ήταν ο πρώτος υπολογιστήςτριμερής λογική, που αναπτύχθηκε σε1958VΣοβιετική Ένωση. Οι πρώτοι σοβιετικοί υπολογιστές ημιαγωγών ήτανΤο "Spring" και το "Snow", που κυκλοφόρησε με1964 Με1972 Η μέγιστη απόδοση του υπολογιστή Snow ήταν 300.000 λειτουργίες ανά δευτερόλεπτο. Τα μηχανήματα κατασκευάστηκαν με βάση τρανζίστορ με συχνότητα ρολογιού 5 MHz. Κατασκευάστηκαν συνολικά 39 υπολογιστές.

Ο καλύτερος οικιακός υπολογιστής 2ης γενιάς θεωρείταιBESM-6, δημιουργήθηκε το1966

Η αρχή της αυτονομίας αναπτύσσεται περαιτέρω - εφαρμόζεται ήδη σε επίπεδο μεμονωμένων συσκευών, κάτι που εκφράζεται στη σπονδυλωτή δομή τους. Οι συσκευές I/O είναι εξοπλισμένες με τις δικές τους μονάδες ελέγχου (που ονομάζονται ελεγκτές), οι οποίες κατέστησαν δυνατή την απελευθέρωση της κεντρικής μονάδας ελέγχου από τη διαχείριση των λειτουργιών I/O.

Η βελτίωση και η μείωση του κόστους των υπολογιστών οδήγησε σε μείωση του ειδικού κόστους χρόνου και υπολογιστικών πόρων στο συνολικό κόστος μιας αυτοματοποιημένης λύσης σε ένα πρόβλημα επεξεργασίας δεδομένων, ενώ ταυτόχρονα το κόστος ανάπτυξης προγραμμάτων (δηλ. προγραμματισμός) σχεδόν δεν μειώθηκε και σε ορισμένες περιπτώσεις έτεινε να αυξηθεί. Έτσι, υπήρξε μια τάση για αποτελεσματικό προγραμματισμό, η οποία άρχισε να υλοποιείται στη δεύτερη γενιά υπολογιστών και αναπτύσσεται μέχρι σήμερα.

Η ανάπτυξη ξεκινά με βάση βιβλιοθήκες τυπικών προγραμμάτων για ολοκληρωμένα συστήματα που έχουν την ιδιότητα της φορητότητας, δηλ. λειτουργούν σε υπολογιστές διαφορετικών εμπορικών σημάτων. Τα πιο συχνά χρησιμοποιούμενα εργαλεία λογισμικού διατίθενται στο λογισμικό για την επίλυση προβλημάτων μιας συγκεκριμένης κατηγορίας.

Η τεχνολογία για την εκτέλεση προγραμμάτων σε υπολογιστή βελτιώνεται: δημιουργούνται ειδικά εργαλεία λογισμικού - λογισμικό συστήματος.

Ο σκοπός της δημιουργίας λογισμικού συστήματος είναι να επιταχύνει και να απλοποιήσει τη μετάβαση του επεξεργαστή από τη μια εργασία στην άλλη. Εμφανίστηκαν τα πρώτα συστήματα επεξεργασίας παρτίδας, τα οποία απλώς αυτοματοποίησαν την εκκίνηση του ενός προγράμματος μετά το άλλο και έτσι αύξησαν τον συντελεστή φόρτου του επεξεργαστή. Τα συστήματα επεξεργασίας κατά παρτίδες ήταν το πρωτότυπο των σύγχρονων λειτουργικών συστημάτων· έγιναν τα πρώτα προγράμματα συστημάτων που σχεδιάστηκαν για τη διαχείριση της υπολογιστικής διαδικασίας. Κατά την εφαρμογή συστημάτων επεξεργασίας παρτίδας, αναπτύχθηκε μια επίσημη γλώσσα ελέγχου εργασιών, με τη βοήθεια της οποίας ο προγραμματιστής ενημέρωσε το σύστημα και τον χειριστή ποια εργασία ήθελε να εκτελέσει στον υπολογιστή. Μια συλλογή πολλών εργασιών, συνήθως με τη μορφή μιας τράπουλας με διάτρητες κάρτες, ονομάζεται πακέτο εργασιών. Αυτό το στοιχείο είναι ακόμα ζωντανό: τα λεγόμενα αρχεία δέσμης (ή εντολής) του MS DOS δεν είναι τίποτα άλλο από πακέτα εργασιών (η επέκταση στο όνομά τους bat είναι συντομογραφία της αγγλικής λέξης batch, που σημαίνει πακέτο).

Οι οικιακούς υπολογιστές δεύτερης γενιάς περιλαμβάνουν τους Promin, Minsk, Hrazdan και Mir.

Τρίτη γενιά υπολογιστών

Τρίτη γενιά υπολογιστώνδημιουργήθηκε σε μια νέα βάση στοιχείων- ολοκληρωμένα κυκλώματα: σε μια μικρή γκοφρέτα από ημιαγωγικό υλικό, επιφάνειας μικρότερης από 1 cm 2 εγκαταστάθηκαν πολύπλοκα ηλεκτρονικά κυκλώματα. Ονομάστηκαν ολοκληρωμένα κυκλώματα (ICs). Τα πρώτα IC περιείχαν δεκάδες και μετά εκατοντάδες στοιχεία (τρανζίστορ, αντιστάσεις κ.λπ.). Όταν ο βαθμός ολοκλήρωσης (αριθμός στοιχείων) πλησίασε τα χίλια, άρχισαν να ονομάζονται μεγάλα ολοκληρωμένα κυκλώματα - LSI. τότε εμφανίστηκαν ολοκληρωμένα κυκλώματα εξαιρετικά μεγάλης κλίμακας (VLSI). Οι υπολογιστές τρίτης γενιάς άρχισαν να παράγονται στο δεύτερο μισό της δεκαετίας του '60, όταν η αμερικανική εταιρείαIBMξεκίνησε την παραγωγή συστημάτων μηχανώνIBM-360. Στη Σοβιετική Ένωση, στη δεκαετία του '70, ξεκίνησε η παραγωγή μηχανών της σειράς ES EVM (Unified Computer System). Η μετάβαση στην τρίτη γενιά συνδέεται με σημαντικές αλλαγές στην αρχιτεκτονική των υπολογιστών. Κατέστη δυνατή η εκτέλεση πολλών προγραμμάτων ταυτόχρονα σε ένα μηχάνημα. Αυτός ο τρόπος λειτουργίας ονομάζεται λειτουργία πολλαπλών προγραμμάτων (πολλαπλών προγραμμάτων). Η ταχύτητα λειτουργίας των πιο ισχυρών μοντέλων υπολογιστών έχει φτάσει σε πολλά εκατομμύρια λειτουργίες ανά δευτερόλεπτο. Σε μηχανήματα τρίτης γενιάς, εμφανίστηκε ένας νέος τύπος εξωτερικής συσκευής αποθήκευσης - μαγνητικοί δίσκοι. Νέοι τύποι συσκευών εισόδου/εξόδου χρησιμοποιούνται ευρέως: οθόνες, plotter. Την περίοδο αυτή οι τομείς εφαρμογής των υπολογιστών διευρύνθηκαν σημαντικά. Άρχισαν να δημιουργούνται βάσεις δεδομένων, τα πρώτα συστήματα τεχνητής νοημοσύνης, σχεδιασμός με τη βοήθεια υπολογιστή (CAD) και συστήματα ελέγχου (ACS). Στη δεκαετία του '70, η σειρά μικρών (μίνι) υπολογιστών έλαβε ισχυρή ανάπτυξη.

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.

Ολοκληρωμένο κύκλωμα, τσιπ - «μικροηλεκτρονικό προϊόν που έχει υψηλή πυκνότητα συσκευασίας ηλεκτρικά συνδεδεμένων στοιχείων και θεωρείται ως ένα ενιαίο δομικό σύνολο». (Gorokhov P.K. Επεξηγηματικό λεξικό ραδιοηλεκτρονικής. Βασικοί όροι. Μ.: Ρωσική γλώσσα, 1993). Πριν από την εφεύρεση του ολοκληρωμένου κυκλώματος (το 1958), κάθε εξάρτημα ενός ηλεκτρονικού κυκλώματος κατασκευαζόταν ξεχωριστά και στη συνέχεια τα εξαρτήματα συνδέονταν με συγκόλληση. Η εμφάνιση των ολοκληρωμένων κυκλωμάτων άλλαξε ολόκληρη την τεχνολογία. Ταυτόχρονα, ο ηλεκτρονικός εξοπλισμός έχει γίνει φθηνότερος. Το μικροκύκλωμα είναι μια πολυεπίπεδη πολυπλοκότητα εκατοντάδων κυκλωμάτων, τόσο μικροσκοπικά που δεν φαίνονται με γυμνό μάτι. Αυτά τα κυκλώματα περιέχουν επίσης παθητικά εξαρτήματα - αντιστάσεις που δημιουργούν αντίσταση στο ηλεκτρικό ρεύμα και πυκνωτές που μπορούν να αποθηκεύσουν φορτίο. Ωστόσο, τα πιο σημαντικά στοιχεία των ολοκληρωμένων κυκλωμάτων είναι τα τρανζίστορ - συσκευές που μπορούν και να ενισχύσουν την τάση και να την ενεργοποιήσουν και να την απενεργοποιήσουν, «μιλώντας» σε μια δυαδική γλώσσα. Η τρίτη γενιά συνδέεται με την εμφάνιση των υπολογιστών με στοιχειώδη βάση σε ολοκληρωμένα κυκλώματα (IC). Τον Ιανουάριο του 1959, ο D. Kilby δημιούργησε το πρώτο ολοκληρωμένο κύκλωμα, το οποίο ήταν μια λεπτή πλάκα γερμανίου μήκους 1 εκ. Για να επιδείξει τις δυνατότητες της ολοκληρωμένης τεχνολογίας, η Texas Instruments δημιούργησε έναν ενσωματωμένο υπολογιστή για την Πολεμική Αεροπορία των ΗΠΑ, που περιείχε 587 ολοκληρωμένα κυκλώματα και έναν τόμο 150 φορές μικρότερο από έναν παρόμοιο υπολογιστή παλαιού τύπου. Όμως το ολοκληρωμένο κύκλωμα του Kilby είχε μια σειρά από σημαντικές ελλείψεις, οι οποίες εξαλείφθηκαν με την εμφάνιση των επίπεδων ολοκληρωμένων κυκλωμάτων από τον R. Noyce την ίδια χρονιά. Από εκείνη τη στιγμή, η τεχνολογία IC ξεκίνησε τη θριαμβευτική της πορεία, καταγράφοντας όλο και περισσότερα νέα τμήματα της σύγχρονης ηλεκτρονικής και, πρώτα απ 'όλα, της τεχνολογίας των υπολογιστών.
Οι πρώτοι ειδικοί ενσωματωμένοι υπολογιστές που χρησιμοποιούν τεχνολογία IP έχουν σχεδιαστεί και κατασκευαστεί σύμφωνα με παραγγελίες από το στρατιωτικό τμήμα των ΗΠΑ. Η νέα τεχνολογία εξασφάλισε μεγαλύτερη αξιοπιστία, δυνατότητα κατασκευής και ταχύτητα του υπολογιστικού εξοπλισμού ενώ μείωσε σημαντικά τις διαστάσεις του. Αποδείχθηκε ότι ήταν δυνατή η τοποθέτηση χιλιάδων λογικών στοιχείων σε ένα τετραγωνικό χιλιοστό ενός ολοκληρωμένου κυκλώματος. Ωστόσο, όχι μόνο η τεχνολογία IP καθόρισε την εμφάνιση μιας νέας γενιάς υπολογιστών - οι υπολογιστές τρίτης γενιάς, κατά κανόνα, σχηματίζουν μια σειρά μοντέλων που είναι συμβατά με λογισμικό από κάτω προς τα πάνω και έχουν δυνατότητες που αυξάνονται από μοντέλο σε μοντέλο. Ταυτόχρονα, αυτή η τεχνολογία κατέστησε δυνατή την εφαρμογή πολύ πιο σύνθετων λογικών αρχιτεκτονικών των υπολογιστών και του περιφερειακού εξοπλισμού τους, γεγονός που επέκτεινε σημαντικά τις λειτουργικές και υπολογιστικές δυνατότητες του υπολογιστή.

Το πιο σημαντικό κριτήριο για τη διαφορά μεταξύ υπολογιστών δεύτερης και τρίτης γενιάς είναι η σημαντική ανάπτυξη της αρχιτεκτονικής των υπολογιστών που ικανοποιεί τις απαιτήσεις τόσο των προβλημάτων που επιλύονται όσο και των προγραμματιστών που εργάζονται σε αυτά. Με την ανάπτυξη των πειραματικών υπολογιστών Stretch από την IBM και του Atlas από το Πανεπιστήμιο του Μάντσεστερ, μια παρόμοια ιδέα αρχιτεκτονικής υπολογιστών έγινε πραγματικότητα. Εφαρμόστηκε σε εμπορική βάση από την IBM με τη δημιουργία της γνωστής σειράς IBM/360. Τα λειτουργικά συστήματα γίνονται μέρος των υπολογιστών, έχουν εμφανιστεί δυνατότητες πολυπρογραμματισμού. πολλές εργασίες διαχείρισης της μνήμης, των συσκευών εισόδου/εξόδου και άλλων πόρων άρχισαν να αναλαμβάνονται από τα λειτουργικά συστήματα ή απευθείας από το υλικό του υπολογιστή.

Η πρώτη τέτοια σειρά, με την οποία συνήθως υπολογίζεται η τρίτη γενιά, είναι η γνωστή σειρά μοντέλων IBM Series/360 (ή IBM/360 για συντομία), η σειριακή παραγωγή της οποίας ξεκίνησε στις ΗΠΑ το 1964. και μέχρι το 1970 η σειρά περιελάμβανε 11 μοντέλα. Αυτή η σειρά είχε μεγάλη επιρροή στην περαιτέρω ανάπτυξη των υπολογιστών γενικής χρήσης σε όλες τις χώρες ως σημείο αναφοράς και πρότυπο για πολλές σχεδιαστικές λύσεις στον τομέα της τεχνολογίας υπολογιστών. Μεταξύ άλλων υπολογιστών τρίτης γενιάς, μπορούμε να σημειώσουμε μοντέλα όπως τα PDP-8, PDP-11, B3500 και πολλά άλλα. Στην ΕΣΣΔ και σε άλλες χώρες της CMEA, το 1972, ξεκίνησε η παραγωγή της Unified Series of Computers (ES COMPUTER), αντιγράφοντας (όσο είναι τεχνολογικά εφικτό) τη σειρά IBM/360. Μαζί με τη σειρά υπολογιστών ES, στις χώρες της CMEA και στην ΕΣΣΔ, ξεκίνησε το 1970 η παραγωγή μιας σειράς μικρών υπολογιστών (SM computers), συμβατών με τη γνωστή σειρά PDP.

Εάν τα μοντέλα της σειράς IBM/360 δεν χρησιμοποιούσαν πλήρως την τεχνολογία IC (χρησιμοποιήθηκαν επίσης μέθοδοι σμίκρυνσης διακριτών στοιχείων τρανζίστορ), τότε η νέα σειρά IBM/370 υλοποιήθηκε χρησιμοποιώντας τεχνολογία 100% IC, διατήρησε τη συνέχεια με τη σειρά 360, αλλά τα μοντέλα είχαν σημαντικά καλύτερα τεχνικά χαρακτηριστικά, ένα πιο ανεπτυγμένο σύστημα εντολών και μια σειρά από σημαντικές αρχιτεκτονικές καινοτομίες.

Το λογισμικό που διασφαλίζει τη λειτουργία του υπολογιστή σε διάφορους τρόπους λειτουργίας γίνεται σημαντικά πιο ισχυρό. Εμφανίζονται ανεπτυγμένα συστήματα διαχείρισης βάσεων δεδομένων (DBMS), συστήματα αυτοματισμού σχεδιασμού (CAD) για διάφορους σκοπούς, βελτιώνονται αυτοματοποιημένα συστήματα ελέγχου, συστήματα ελέγχου διεργασιών κ.λπ. Μεγάλη προσοχή δίνεται στη δημιουργία πακέτων προγραμμάτων εφαρμογών (APP) για διάφορους σκοποί. Συνεχίζουν να εμφανίζονται νέες γλώσσες και συστήματα προγραμματισμού και αναπτύσσονται υπάρχοντα, ο αριθμός των οποίων έχει ήδη φτάσει περίπου τις 3000. Η πιο διαδεδομένη χρήση υπολογιστών τρίτης γενιάς έχει βρεθεί ως η τεχνική βάση για τη δημιουργία μεγάλων και υπερ- μεγάλα πληροφοριακά συστήματα. Σημαντικό ρόλο στην επίλυση αυτού του προβλήματος έπαιξε η δημιουργία λογισμικού (DBMS), το οποίο διασφαλίζει τη δημιουργία και τη συντήρηση βάσεων δεδομένων και τραπεζών δεδομένων για διάφορους σκοπούς. Η ποικιλία των υπολογιστικών και λογισμικών εργαλείων, καθώς και του περιφερειακού εξοπλισμού, έχει θέσει στην ημερήσια διάταξη τα θέματα της αποτελεσματικής επιλογής λογισμικού και υπολογιστικών εργαλείων για ορισμένες εφαρμογές.

Ιδιαίτερη αναφορά πρέπει να γίνει για την ανάπτυξη της τρίτης γενιάς VT στην ΕΣΣΔ. Για την ανάπτυξη μιας ενιαίας τεχνικής πολιτικής στον τομέα της τεχνολογίας των υπολογιστών, το 1969, με πρωτοβουλία της Ένωσης, δημιουργήθηκε μια Διακυβερνητική Επιτροπή με ένα Κέντρο Συντονισμού και στη συνέχεια το Συμβούλιο των Κύριων Σχεδιαστών. Αποφασίστηκε να δημιουργηθεί ένα ανάλογο της σειράς IBM/360 ως βάση της τεχνολογίας υπολογιστών στις χώρες της CMEA. Για το σκοπό αυτό, συγκεντρώθηκαν οι προσπάθειες μεγάλων ομάδων έρευνας και σχεδιασμού, προσελκύθηκαν περισσότεροι από 20 χιλιάδες επιστήμονες και ειδικοί υψηλής ειδίκευσης, δημιουργήθηκε ένα μεγάλο ερευνητικό κέντρο για την τεχνολογία υπολογιστών (NICEVT), το οποίο κατέστησε δυνατή τη μαζική παραγωγή του πρώτα μοντέλα στις αρχές της δεκαετίας του '70 ES COMPUTER. Θα πρέπει να σημειωθεί αμέσως ότι τα μοντέλα υπολογιστών ES (ειδικά τα πρώτα) απείχαν πολύ από τα καλύτερα αντίγραφα των αντίστοιχων πρωτοτύπων της σειράς IBM/360.

Το τέλος της δεκαετίας του '60 στην ΕΣΣΔ χαρακτηρίστηκε από μια μεγάλη ποικιλία ασυμβίβαστης τεχνολογίας υπολογιστών, σοβαρά κατώτερη σε βασικούς δείκτες από τα καλύτερα ξένα μοντέλα, η οποία απαιτούσε την ανάπτυξη μιας πιο λογικής τεχνικής πολιτικής σε αυτό το στρατηγικά σημαντικό ζήτημα. Λαμβάνοντας υπόψη την πολύ σοβαρή υστέρηση σε αυτό το θέμα από τις ανεπτυγμένες από υπολογιστές χώρες (και, πρώτα απ 'όλα, από τον αιώνιο ανταγωνιστή - τις Ηνωμένες Πολιτείες), λήφθηκε η παραπάνω απόφαση, η οποία φαινόταν πολύ δελεαστική - να χρησιμοποιηθεί το ανεπτυγμένο και δοκιμασμένο για 5 χρόνια και ήδη αποδεδειγμένη σειρά IBM με στόχο τη γρήγορη και φθηνή εισαγωγή της στην εθνική οικονομία, ανοίγοντας ευρεία πρόσβαση σε πολύ πλούσιο λογισμικό που δημιουργήθηκε εκείνη την εποχή στο εξωτερικό. Αλλά όλα αυτά ήταν μόνο ένα τακτικό κέρδος και η στρατηγική για την ανάπτυξη της εγχώριας τεχνολογίας υπολογιστών δέχτηκε ένα ισχυρό χτύπημα νοκ-άουτ.

Τέταρτη γενιά υπολογιστών

Ένα άλλο επαναστατικό γεγονός στα ηλεκτρονικά συνέβη το 1971, όταν μια αμερικανική εταιρείαIntelανακοίνωσε τη δημιουργία μικροεπεξεργαστή.Μικροεπεξεργαστήςείναι ένα εξαιρετικά μεγάλο ολοκληρωμένο κύκλωμα ικανό να εκτελεί τις λειτουργίες της κύριας μονάδας ενός υπολογιστή - του επεξεργαστή. Αρχικά, οι μικροεπεξεργαστές άρχισαν να ενσωματώνονται σε διάφορα τεχνικές συσκευές: μηχανήματα, αυτοκίνητα, αεροπλάνα. Συνδέοντας έναν μικροεπεξεργαστή με συσκευές εισόδου-εξόδου και εξωτερική μνήμη, αποκτήσαμε έναν νέο τύπο υπολογιστή: έναν μικροϋπολογιστή. Οι μικροϋπολογιστές ταξινομούνται ως μηχανέςτέταρτη γενιά. Μια σημαντική διαφορά μεταξύ των μικροϋπολογιστών και των προκατόχων τους είναι το μικρό τους μέγεθος (το μέγεθος μιας οικιακής τηλεόρασης) και το συγκριτικό χαμηλό κόστος. Αυτός είναι ο πρώτος τύπος υπολογιστή που εμφανίστηκε στις λιανικές πωλήσεις. Ο πιο δημοφιλής τύπος υπολογιστή σήμερα είναιπροσωπικούς υπολογιστές (PC).Το πρώτο PC γεννήθηκε το 1976 στις Η.Π.Α. Από το 1980, μια αμερικανική εταιρεία έχει γίνει πρωτοπόρος στην αγορά των Η/Υ.IBM. Οι σχεδιαστές του κατάφεραν να δημιουργήσουν μια αρχιτεκτονική που έχει γίνει, στην πραγματικότητα, διεθνές πρότυπο για επαγγελματικούς υπολογιστές. Τα αυτοκίνητα αυτής της σειράς ονομάζοντανIBMΗ/Υ ( ΠροσωπικόςΥπολογιστή). Η εμφάνιση και η εξάπλωση του προσωπικού υπολογιστή στη σημασία του για την κοινωνική ανάπτυξη είναι συγκρίσιμη με την εμφάνιση της εκτύπωσης βιβλίων. Οι υπολογιστές ήταν αυτοί που έκαναν την παιδεία στους υπολογιστές μαζικό φαινόμενο. Με την ανάπτυξη αυτού του τύπου μηχανών, εμφανίστηκε η έννοια της «τεχνολογίας πληροφοριών», χωρίς την οποία έχει καταστεί αδύνατο να γίνει χωρίς στους περισσότερους τομείς της ανθρώπινης δραστηριότητας.Μια άλλη γραμμή στην ανάπτυξη υπολογιστών τέταρτης γενιάς είναι -υπερυπολογιστής. Οι μηχανές αυτής της κατηγορίας έχουν ταχύτητες εκατοντάδων εκατομμυρίων και δισεκατομμυρίων λειτουργιών ανά δευτερόλεπτο. Ένας υπερυπολογιστής είναι ένα υπολογιστικό σύμπλεγμα πολλαπλών επεξεργαστών.

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.

Η τέταρτη γενιά είναι η τρέχουσα γενιά εξοπλισμού υπολογιστών που αναπτύχθηκε μετά το 1970.

Για πρώτη φορά χρησιμοποιήθηκαν ολοκληρωμένα κυκλώματα μεγάλης κλίμακας (LSI), τα οποία αντιστοιχούσαν περίπου σε ισχύ σε 1000 IC. Αυτό οδήγησε σε μείωση του κόστους παραγωγής υπολογιστών.

ΣΕΤο 1980, ήταν δυνατή η τοποθέτηση του κεντρικού επεξεργαστή ενός μικρού υπολογιστή σε ένα τσιπ με εμβαδόν 1/4 ίντσας (0,635 cm 2 .). Τα LSI χρησιμοποιούνταν ήδη σε υπολογιστές όπως ο Illiak, ο Elbrus και ο Macintosh. Η ταχύτητα τέτοιων μηχανών είναι χιλιάδες εκατομμύρια λειτουργίες ανά δευτερόλεπτο. Η χωρητικότητα RAM έχει αυξηθεί στα 500 εκατομμύρια bit. Σε τέτοιες μηχανές, πολλές εντολές εκτελούνται ταυτόχρονα σε διάφορα σύνολα τελεστών.

Από δομική άποψη, οι μηχανές αυτής της γενιάς είναι σύμπλοκα πολυεπεξεργαστών και πολυμηχανημάτων που λειτουργούν σε μια κοινή μνήμη και ένα κοινό πεδίο εξωτερικές συσκευές. Η χωρητικότητα RAM είναι περίπου 1 - 64 MB.

Η εξάπλωση των προσωπικών υπολογιστών μέχρι τα τέλη της δεκαετίας του '70 οδήγησε σε μια ελαφρά μείωση της ζήτησης για μεγάλους υπολογιστές και μικρούς υπολογιστές. Αυτό έγινε θέμα σοβαρής ανησυχίας για την IBM (International Business Machines Corporation), μια κορυφαία εταιρεία στην παραγωγή μεγάλων υπολογιστών και1979 Η IBM αποφάσισε να δοκιμάσει τις δυνάμεις της στην αγορά προσωπικών υπολογιστών, δημιουργώντας τους πρώτους προσωπικούς υπολογιστές -IBMΗ/Υ.

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.

Συγκριτικά χαρακτηριστικά γενεών υπολογιστών

Χαρακτηριστικά

Γενιές υπολογιστών

III

Χρόνια χρήσης

1948 - 1958

1959 - 1967

1968 - 1973

1974 - σήμερα χρόνος.

Βάση στοιχείου

Ηλεκτρονικοί σωλήνες – δίοδοι και τρίοδοι.

Συσκευές ημιαγωγών.

Μικρά ολοκληρωμένα κυκλώματα (MIC) που περιέχουν εκατοντάδες ή χιλιάδες τρανζίστορ σε ένα μόνο wafer.

Ολοκληρωμένα κυκλώματα μεγάλης κλίμακας (LSI).

Διαστάσεις

Οι υπολογιστές στεγάζονταν σε πολλά μεγάλα μεταλλικά ντουλάπια που καταλάμβαναν ολόκληρα δωμάτια.

Ο υπολογιστής είναι κατασκευασμένος με τη μορφή πανομοιότυπων ραφιών. Επίσης, οι υπολογιστές στεγάζονταν σε πολλά μεγάλα μεταλλικά ντουλάπια, αλλά σεIIγενιά, το μέγεθος και το βάρος τους έχουν μειωθεί.

Ο υπολογιστής είναι κατασκευασμένος με τη μορφή πανομοιότυπων ραφιών.

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. Συμπαγείς υπολογιστές -προσωπικούς υπολογιστές.

Αριθμός υπολογιστών στον κόσμο

Ντουζίνες.

Χιλιάδες.

Δεκάδες χιλιάδες.

Εκατομμύρια.

Εκτέλεση

10 - 20 χιλιάδες λειτουργίες ανά δευτερόλεπτο.

100 - 1000 χιλιάδες λειτουργίες ανά δευτερόλεπτο.

1 - 10 εκατομμύρια λειτουργίες ανά δευτερόλεπτο.

10 - 100 εκατομμύρια λειτουργίες ανά δευτερόλεπτο.

Χωρητικότητα RAM

1:2 kbyte.

2 - 32 kbyte.

64 kbyte.

2 - 5 MB.

Τυπικά μοντέλα

MESM, BESM-2.

BESM-6, Μινσκ-2.

IBM-360, IBM-370, ES COMPUTER, SM COMPUTER.

IBM-PC, Apple.

Αποθηκευτικό μέσο

Τρυπημένη κάρτα, διάτρητη ταινία.

Μαγνητική ταινία.

Δίσκος.

Ευέλικτοι δίσκοι και δίσκοι λέιζερ.

συμπέρασμα

Οι εξελίξεις στον τομέα της τεχνολογίας των υπολογιστών συνεχίζονται. Υπολογιστής πέμπτης γενιάς Αυτά είναι αυτοκίνητα του εγγύς μέλλοντος. Η κύρια ποιότητά τους θα πρέπει να είναι το υψηλό πνευματικό επίπεδο. Θα επιτρέπουν τη φωνητική εισαγωγή, τη φωνητική επικοινωνία, την «όραση» της μηχανής και την «αφή» της μηχανής.

Οι μηχανές πέμπτης γενιάς είναι τεχνητή νοημοσύνη.

ΣΕΣύμφωνα με τη γενικά αποδεκτή μεθοδολογία για την αξιολόγηση της ανάπτυξης της τεχνολογίας υπολογιστών, εξετάστηκε η πρώτη γενιά , και το τέταρτο - χρησιμοποιώντας . Σε αυτόΕνώ οι προηγούμενες γενιές βελτιώθηκαν αυξάνοντας τον αριθμό των στοιχείων ανά μονάδα επιφάνειας (μικρογραφία), οι υπολογιστές πέμπτης γενιάς υποτίθεται ότι ήταν το επόμενο βήμα και για να επιτύχουν υπερ-απόδοση, αλληλεπιδρούν με ένα απεριόριστο σύνολο μικροεπεξεργαστών.

Ένας υπολογιστής είναι ένας επιτραπέζιος ή φορητός υπολογιστής που χρησιμοποιεί έναν μικροεπεξεργαστή ως τη μοναδική κεντρική μονάδα επεξεργασίας που εκτελεί όλες τις λογικές και αριθμητικές λειτουργίες. Αυτοί οι υπολογιστές ταξινομούνται ως υπολογιστές τέταρτης και πέμπτης γενιάς. Εκτός από φορητούς υπολογιστές, οι φορητοί μικροϋπολογιστές περιλαμβάνουν και φορητούς υπολογιστές - παλάμες. Τα κύρια χαρακτηριστικά ενός Η/Υ είναι η οργάνωση διαύλου του συστήματος, η υψηλή τυποποίηση του υλικού και του λογισμικού και η εστίαση σε ένα ευρύ φάσμα καταναλωτών.

Με την ανάπτυξη της τεχνολογίας ημιαγωγών, ο προσωπικός υπολογιστής, έχοντας λάβει συμπαγή ηλεκτρονικά εξαρτήματα, αύξησε την ικανότητά του να υπολογίζει και να θυμάται. Και η βελτίωση του λογισμικού έχει διευκολύνει την εργασία με υπολογιστές για άτομα με πολύ αδύναμη κατανόηση της τεχνολογίας των υπολογιστών. Κύρια εξαρτήματα: κάρτα μνήμης και πρόσθετη μνήμη τυχαίας πρόσβασης (RAM). κύριος πίνακας με μικροεπεξεργαστή (κεντρική μονάδα επεξεργασίας) και χώρο για RAM. Διασύνδεση PCB; Διεπαφή πλακέτας κίνησης. μια συσκευή μονάδας δίσκου (με καλώδιο) που σας επιτρέπει να διαβάζετε και να γράφετε δεδομένα σε μαγνητικούς δίσκους. αφαιρούμενες μαγνητικές ή δισκέτες για αποθήκευση πληροφοριών εκτός του υπολογιστή. πίνακα για την εισαγωγή κειμένου και δεδομένων.

Επί του παρόντος βρίσκεται σε εξέλιξη εντατική ανάπτυξη υπολογιστών γενιάς V. Η ανάπτυξη των επόμενων γενεών υπολογιστών βασίζεται σε μεγάλα ολοκληρωμένα κυκλώματα με αυξημένο βαθμό ολοκλήρωσης και χρήση οπτοηλεκτρονικών αρχών (λέιζερ, ολογραφία). Τίθενται τελείως διαφορετικές εργασίες από ό,τι κατά την ανάπτυξη όλων των προηγούμενων υπολογιστών. Εάν οι προγραμματιστές υπολογιστών από την 1η έως την 4η γενιά αντιμετώπισαν καθήκοντα όπως η αύξηση της παραγωγικότητας στον τομέα των αριθμητικών υπολογισμών, η επίτευξη μεγάλης χωρητικότητας μνήμης, τότε το κύριο καθήκον των προγραμματιστών υπολογιστών 5ης γενιάς είναι η δημιουργία τεχνητής νοημοσύνης η μηχανή (η ικανότητα εξαγωγής λογικών συμπερασμάτων από τα παρουσιαζόμενα γεγονότα), η ανάπτυξη της «διανοητικής επεξεργασίας» των υπολογιστών - εξαλείφοντας το εμπόδιο μεταξύ ανθρώπου και υπολογιστή. Οι υπολογιστές θα μπορούν να αντιλαμβάνονται πληροφορίες από χειρόγραφο ή έντυπο κείμενο, από φόρμες, από την ανθρώπινη φωνή, να αναγνωρίζουν τον χρήστη με φωνή και να μεταφράζουν από τη μια γλώσσα στην άλλη. Αυτό θα επιτρέψει σε όλους τους χρήστες να επικοινωνούν με τον υπολογιστή, ακόμη και σε αυτούς που δεν έχουν ΕΙΔΙΚΕΣ ΓΝΩΣΕΙΣσε αυτήν την περιοχή. Ο υπολογιστής θα είναι βοηθός του ανθρώπου σε όλους τους τομείς. .

Αφού μελετήσετε αυτό το θέμα, θα μάθετε:

Πώς αναπτύχθηκαν τα εργαλεία υπολογισμού και επίλυσης πριν από τη δημιουργία των υπολογιστών;
- ποια είναι η βάση στοιχείων και πώς η αλλαγή της επηρέασε τη δημιουργία νέων τύπων υπολογιστών.
- Πώς αναπτύχθηκε η τεχνολογία των υπολογιστών από γενιά σε γενιά.

Εργαλεία μέτρησης και επίλυσης πριν από την εμφάνιση των υπολογιστών

Η ιστορία των υπολογιστών πηγαίνει αιώνες πίσω, όπως και η ιστορία της ανθρώπινης ανάπτυξης. Συσσώρευση αποθεματικών, διαίρεση λαφύρων, ανταλλαγή - όλες αυτές οι ενέργειες συνδέονται με υπολογισμούς. Για τους υπολογισμούς, οι άνθρωποι χρησιμοποιούσαν τα δικά τους δάχτυλα, βότσαλα, ραβδιά, κόμπους κ.λπ.

Η ανάγκη για εξεύρεση λύσεων είναι ολοένα και μεγαλύτερη σύνθετες εργασίεςκαι, ως αποτέλεσμα, οι ολοένα και πιο περίπλοκοι και χρονοβόροι υπολογισμοί έφεραν σε ένα άτομο την ανάγκη να αναζητήσει τρόπους και να εφεύρει συσκευές που θα μπορούσαν να τον βοηθήσουν σε αυτό. Ιστορικά, σε διαφορετικές χώρεςεμφανίστηκαν οι δικές τους νομισματικές μονάδες, μέτρα βάρους, μήκους, όγκου, απόστασης κ.λπ. Για τη μετατροπή από ένα σύστημα μετρήσεων σε άλλο, απαιτούνταν υπολογισμοί, οι οποίοι συνήθως μπορούσαν να εκτελεστούν μόνο από ειδικά εκπαιδευμένα άτομα που γνώριζαν καλά ολόκληρη την ακολουθία Ενέργειες. Συχνά ήταν καλεσμένοι ακόμη και από άλλες χώρες. Και φυσικά, προέκυψε η ανάγκη να εφευρεθούν συσκευές που θα βοηθήσουν στην καταμέτρηση. Έτσι άρχισαν σταδιακά να εμφανίζονται μηχανικοί βοηθοί. Τα στοιχεία πολλών τέτοιων εφευρέσεων, που έχουν εισέλθει για πάντα στην ιστορία της τεχνολογίας, έχουν επιβιώσει μέχρι σήμερα.

Μια από τις πρώτες συσκευές (V-IV αιώνες π.Χ.) που διευκόλυνε τους υπολογισμούς μπορεί να θεωρηθεί μια ειδική συσκευή, που αργότερα ονομάστηκε άβακας (Εικόνα 24.1). Αρχικά ήταν μια σανίδα πασπαλισμένη με ένα λεπτό στρώμα λεπτής άμμου ή μπλε σκόνη αργίλου. Θα μπορούσατε να γράψετε γράμματα και αριθμούς πάνω του με ένα μυτερό ραβδί. Στη συνέχεια, ο άβακας βελτιώθηκε και οι υπολογισμοί έγιναν ήδη σε αυτόν μετακινώντας κόκαλα και βότσαλα σε διαμήκεις εσοχές και οι ίδιες οι σανίδες άρχισαν να είναι κατασκευασμένες από μπρούτζο, πέτρα, ελεφαντόδοντο κ.λπ. Με την πάροδο του χρόνου, αυτές οι σανίδες άρχισαν να χωρίζονται σε αρκετές ρίγες και κολώνες. Στην Ελλάδα ο άβακας υπήρχε τον 5ο αιώνα π.Χ. ε., οι Ιάπωνες ονόμασαν αυτή τη συσκευή "Serobyan", οι Κινέζοι την ονόμασαν "suan-pan".

Ρύζι. 24.1. Αβακας

Στην Αρχαία Ρωσία, κατά την καταμέτρηση, χρησιμοποιήθηκε μια συσκευή παρόμοια με έναν άβακα και ονομαζόταν "Ρωσική Σκωτία". Τον 17ο αιώνα, αυτή η συσκευή είχε ήδη την εμφάνιση του γνωστού ρωσικού άβακα, που μπορεί να βρεθεί ακόμα και σήμερα.

Στις αρχές του 17ου αιώνα, όταν τα μαθηματικά άρχισαν να παίζουν βασικό ρόλο στην επιστήμη, η ανάγκη για την εφεύρεση μιας υπολογιστικής μηχανής γινόταν όλο και περισσότερο αισθητή. Μέχρι εκείνη τη στιγμή, ο νεαρός Γάλλος μαθηματικός και φυσικός Blaise Pascal δημιούργησε την πρώτη μηχανή υπολογισμού (Εικόνα 24.2, α), που ονομάζεται Pascalina, η οποία εκτελούσε πρόσθεση και αφαίρεση.

Ρύζι. 24.2. Υπολογιστικές μηχανές του 17ου αιώνα: α) Pascalina, β) Μηχανή Leibniz

Το 1670-1680, ο Γερμανός μαθηματικός Gottfried Leibniz σχεδίασε μια υπολογιστική μηχανή (Εικόνα 24.2, β), η οποία εκτελούσε και τις τέσσερις αριθμητικές πράξεις.

Τα επόμενα διακόσια χρόνια, εφευρέθηκαν και κατασκευάστηκαν αρκετές ακόμη παρόμοιες συσκευές μέτρησης, οι οποίες, λόγω ορισμένων ελλείψεων, δεν χρησιμοποιήθηκαν ευρέως.

Μόλις το 1878, ο Ρώσος επιστήμονας P. Chebyshev σχεδίασε μια υπολογιστική μηχανή που εκτελούσε πρόσθεση και αφαίρεση πολυψήφιων αριθμών. Η πιο ευρέως χρησιμοποιούμενη εκείνη την εποχή ήταν η μηχανή προσθήκης, που σχεδιάστηκε από τον μηχανικό της Αγίας Πετρούπολης Odner το 1874. Ο σχεδιασμός της συσκευής αποδείχθηκε πολύ επιτυχημένος, καθώς κατέστησε δυνατή την εκτέλεση και των τεσσάρων αριθμητικών πράξεων αρκετά γρήγορα.

Στη δεκαετία του '30 του 20ου αιώνα, αναπτύχθηκε στη χώρα μας μια πιο προηγμένη μηχανή προσθήκης - "Felix" (Εικόνα 24.3). Αυτές οι συσκευές υπολογισμού χρησιμοποιήθηκαν για αρκετές δεκαετίες και ήταν τα κύρια τεχνικά μέσα που διευκόλυναν το έργο των ανθρώπων που ασχολούνταν με την επεξεργασία μεγάλου όγκου αριθμητικών πληροφοριών.

Ρύζι. 24.3. Μηχάνημα προσθήκης Felix

Ένα σημαντικό γεγονός του 19ου αιώνα ήταν η εφεύρεση του Άγγλου μαθηματικού Charles Babbage, ο οποίος έμεινε στην ιστορία ως ο εφευρέτης του πρώτου υπολογιστή - του πρωτοτύπου των σύγχρονων υπολογιστών. Το 1812 άρχισε να εργάζεται στη λεγόμενη μηχανή «διαφοράς». Οι προηγούμενοι υπολογιστές του Pascal και του Leibniz εκτελούσαν μόνο αριθμητικές πράξεις. Ο Babbage προσπάθησε να κατασκευάσει μια μηχανή που θα εκτελούσε ένα συγκεκριμένο πρόγραμμα και θα υπολόγιζε την αριθμητική τιμή μιας δεδομένης συνάρτησης. Ως κύριο στοιχείο της μηχανής διαφοράς, ο Babbage χρησιμοποίησε ένα γρανάζι για να αποθηκεύσει ένα ψηφίο ενός δεκαδικού αριθμού. Ως αποτέλεσμα, ήταν σε θέση να λειτουργήσει με αριθμούς 18-bit. Μέχρι το 1822, είχε κατασκευάσει ένα μικρό μοντέλο εργασίας και είχε υπολογίσει έναν πίνακα τετραγώνων σε αυτό.

Έχοντας βελτιώσει τον κινητήρα διαφοράς, ο Babbage άρχισε το 1833 να αναπτύσσει τον αναλυτικό κινητήρα (Εικόνα 24.4). Υποτίθεται ότι διέφερε από τον διαφορετικό κινητήρα στο ότι ήταν πιο γρήγορος και είχε πιο απλό σχεδιασμό. Σύμφωνα με το έργο, το νέο μηχάνημα υποτίθεται ότι τροφοδοτείται από ατμοηλεκτρικό ρεύμα.

Η Αναλυτική Μηχανή σχεδιάστηκε ως μια καθαρά μηχανική συσκευή με τρία κύρια μπλοκ. Το πρώτο μπλοκ είναι μια συσκευή για την αποθήκευση αριθμών σε καταχωρητές κατασκευασμένους από γρανάζια και ένα σύστημα που μεταδίδει αυτούς τους αριθμούς από τον έναν κόμβο στον άλλο (στη σύγχρονη ορολογία, αυτή είναι η μνήμη). Το δεύτερο μπλοκ είναι μια συσκευή που σας επιτρέπει να εκτελείτε αριθμητικές πράξεις. Ο Babbage το ονόμασε «ο μύλος». Το τρίτο μπλοκ προοριζόταν για τον έλεγχο της αλληλουχίας των ενεργειών της μηχανής. Ο σχεδιασμός της αναλυτικής μηχανής περιελάμβανε επίσης μια συσκευή για την εισαγωγή αρχικών δεδομένων και την εκτύπωση των αποτελεσμάτων που προέκυψαν.

Θεωρήθηκε ότι το μηχάνημα θα λειτουργούσε σύμφωνα με ένα πρόγραμμα που θα καθόριζε τη σειρά των εργασιών και τη μεταφορά των αριθμών από τη μνήμη στο μύλο και πίσω. Τα προγράμματα, με τη σειρά τους, έπρεπε να κωδικοποιηθούν και να μεταφερθούν σε διάτρητες κάρτες. Εκείνη την εποχή, παρόμοιες κάρτες χρησιμοποιούνταν ήδη για τον αυτόματο έλεγχο των μηχανών ύφανσης. Την ίδια περίοδο, η μαθηματικός Lady Ada Lovelace -η κόρη του Άγγλου ποιητή Λόρδου Byron- ανέπτυξε τα πρώτα προγράμματα για τη μηχανή του Babbage. Έθεσε πολλές ιδέες και εισήγαγε μια σειρά από έννοιες και όρους που χρησιμοποιούνται ακόμα και σήμερα.

Ρύζι. 24.4. Η Αναλυτική Μηχανή του Babbage

Δυστυχώς, λόγω ανεπαρκούς ανάπτυξης της τεχνολογίας, το έργο του Babbage δεν υλοποιήθηκε. Ωστόσο, το έργο του ήταν σημαντικό. Πολλοί επόμενοι εφευρέτες χρησιμοποίησαν τις ιδέες που διέπουν τις συσκευές που εφηύρε.

Η ανάγκη αυτοματοποίησης των υπολογισμών της απογραφής στις Ηνωμένες Πολιτείες ώθησε τον Heinrich Hollerith να δημιουργήσει μια συσκευή το 1888 που ονομάζεται πίνακας (Εικόνα 24.5), στην οποία οι πληροφορίες που τυπώνονταν σε διάτρητες κάρτες αποκρυπτογραφούνταν χρησιμοποιώντας ηλεκτρικό ρεύμα. Αυτή η συσκευή κατέστησε δυνατή την επεξεργασία δεδομένων απογραφής σε μόλις 3 χρόνια αντί για τα οκτώ που απαιτούνταν προηγουμένως. Το 1924, ο Hollerith ίδρυσε την IBM για να παράγει ταμπελοποιητές μαζικής παραγωγής.

Ρύζι. 24.5. Πινακοποιητής

Η ανάπτυξη της τεχνολογίας των υπολογιστών επηρεάστηκε σε μεγάλο βαθμό από τις θεωρητικές εξελίξεις των μαθηματικών: του Άγγλου A. Turing και του Αμερικανού E. Post, που εργάζονταν ανεξάρτητα από αυτόν. Το "Turing (Post) machine" είναι ένα πρωτότυπο ενός προγραμματιζόμενου υπολογιστή. Αυτοί οι επιστήμονες έδειξαν τη θεμελιώδη δυνατότητα της αυτόματης επίλυσης οποιουδήποτε προβλήματος, υπό την προϋπόθεση ότι μπορεί να αναπαρασταθεί με τη μορφή ενός αλγορίθμου εστιασμένου στις λειτουργίες που εκτελούνται από τη μηχανή.

Πάνω από ενάμιση αιώνας πέρασε από τη στιγμή που εμφανίστηκε η ιδέα του Babbage για τη δημιουργία μιας αναλυτικής μηχανής μέχρι την πραγματική εφαρμογή της στη ζωή. Γιατί ήταν τόσο μεγάλο το χρονικό διάστημα μεταξύ της γέννησης μιας ιδέας και της τεχνικής εφαρμογής της; Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι κατά τη δημιουργία οποιασδήποτε συσκευής, συμπεριλαμβανομένου ενός υπολογιστή, ένας πολύ σημαντικός παράγοντας είναι η επιλογή της βάσης στοιχείων, δηλαδή εκείνων των τμημάτων από τα οποία συναρμολογείται ολόκληρο το σύστημα.

Πρώτη γενιά υπολογιστών

Η εμφάνιση ενός σωλήνα κενού ηλεκτρονίων επέτρεψε στους επιστήμονες να συνειδητοποιήσουν την ιδέα της δημιουργίας ενός υπολογιστή. Εμφανίστηκε το 1946 στις ΗΠΑ και ονομάστηκε ENIAC.(ENIAC - Ηλεκτρονικός Αριθμητικός Ολοκληρωτής και Αριθμομηχανή, «Ηλεκτρονικός Αριθμητικός Ολοκληρωτής και Αριθμομηχανή» - Εικόνα 24.6). Αυτό το γεγονός σηματοδότησε την αρχή της διαδρομής κατά την οποία πραγματοποιήθηκε η ανάπτυξη των ηλεκτρονικών υπολογιστών (υπολογιστών).

Εικόνα 24.6. Ο πρώτος υπολογιστής ENIAC

Η περαιτέρω βελτίωση των υπολογιστών καθορίστηκε από την ανάπτυξη των ηλεκτρονικών, την εμφάνιση νέων στοιχείων και αρχών λειτουργίας, δηλαδή τη βελτίωση και επέκταση της βάσης στοιχείων. Επί του παρόντος, υπάρχουν πολλές γενιές υπολογιστών. Η γενιά των υπολογιστών αναφέρεται σε όλους τους τύπους και τα μοντέλα ηλεκτρονικών υπολογιστών, που αναπτύχθηκαν από διάφορες ομάδες σχεδιασμού, αλλά βασίζονται στις ίδιες επιστημονικές και τεχνικές αρχές. Η αλλαγή των γενεών καθορίστηκε από την εμφάνιση νέων στοιχείων που έγιναν με τη χρήση θεμελιωδώς διαφορετικών τεχνολογιών.

Πρώτη γενιά (1946 - μέσα δεκαετίας του '50). Η στοιχειακή βάση ήταν σωλήνες κενού ηλεκτρονίων τοποθετημένοι σε ειδικό πλαίσιο, καθώς και αντιστάσεις και πυκνωτές. Τα στοιχεία συνδέθηκαν με καλώδια χρησιμοποιώντας αναρτημένη τοποθέτηση. Ο υπολογιστής ENIAC είχε 20 χιλιάδες σωλήνες κενού, εκ των οποίων οι 2000 αντικαταστάθηκαν κάθε μήνα. Σε ένα δευτερόλεπτο, το μηχάνημα έκανε 300 λειτουργίες πολλαπλασιασμού ή 5000 προσθήκες πολυψήφιων αριθμών.

Ο εξαιρετικός μαθηματικός John von Neumann και οι συνεργάτες του περιέγραψαν στην έκθεσή τους τις βασικές αρχές της λογικής δομής ενός νέου τύπου υπολογιστή, οι οποίες εφαρμόστηκαν αργότερα στο έργο EDVAC (1950). Η έκθεση ανέφερε ότι ο υπολογιστής θα πρέπει να δημιουργηθεί σε ηλεκτρονική βάση και να λειτουργεί στο δυαδικό σύστημα αριθμών. Θα πρέπει να περιλαμβάνει τις ακόλουθες συσκευές: αριθμητικό, κεντρικό έλεγχο, αποθήκευση, για την εισαγωγή δεδομένων και την έξοδο αποτελεσμάτων. Οι επιστήμονες διατύπωσαν επίσης δύο αρχές λειτουργίας: την αρχή του ελέγχου προγράμματος με διαδοχική εκτέλεση εντολών και την αρχή ενός αποθηκευμένου προγράμματος. Ο σχεδιασμός των περισσότερων υπολογιστών των επόμενων γενεών, όπου εφαρμόστηκαν αυτές οι αρχές, ονομάστηκε «αρχιτεκτονική von Neumann».

Ο πρώτος οικιακός υπολογιστής δημιουργήθηκε το 1951 υπό την ηγεσία του ακαδημαϊκού S. A. Lebedev και ονομάστηκε MESM (μικρή ηλεκτρονική μηχανή υπολογισμού). Στη συνέχεια τέθηκε σε λειτουργία το BESM-2 (μεγάλη ηλεκτρονική υπολογιστική μηχανή). Ο πιο ισχυρός υπολογιστής της δεκαετίας του '50 στην Ευρώπη ήταν ο σοβιετικός ηλεκτρονικός υπολογιστής M-20 με ταχύτητα 20 χιλιάδες op/s και χωρητικότητα RAM 4000 λέξεων μηχανής.

MESM (μικρή ηλεκτρονική υπολογιστική μηχανή)

Από εκείνη την εποχή άρχισε η ραγδαία άνθηση της εγχώριας τεχνολογίας υπολογιστών και μέχρι τα τέλη της δεκαετίας του '60, ο υπολογιστής με τις καλύτερες επιδόσεις (1 εκατομμύριο op/s) εκείνης της εποχής, BESM-6, λειτουργούσε με επιτυχία στη χώρα μας. που εφαρμόστηκαν πολλές από τις αρχές λειτουργίας των επόμενων γενεών υπολογιστών .

BESM-6 (μεγάλη ηλεκτρονική μηχανή προσθήκης)

Με την εμφάνιση νέων μοντέλων υπολογιστών, έχουν συμβεί αλλαγές στο όνομα αυτού του τομέα δραστηριότητας. Προηγουμένως, οποιαδήποτε τεχνική που χρησιμοποιήθηκε για υπολογισμούς ονομαζόταν γενικά "υπολογιστικά όργανα και συσκευές". Τώρα ό,τι έχει να κάνει με υπολογιστές ονομάζεται τεχνολογία υπολογιστών.

Ας απαριθμήσουμε τα χαρακτηριστικά γνωρίσματα των υπολογιστών πρώτης γενιάς.

♦ Βάση στοιχείων: σωλήνες κενού ηλεκτρονίων, αντιστάσεις, πυκνωτές. Σύνδεση στοιχείων: αναρτημένη εγκατάσταση με καλώδια.
♦ Διαστάσεις: Ο υπολογιστής είναι κατασκευασμένος με τη μορφή τεράστιων ντουλαπιών και καταλαμβάνει μια ειδική αίθουσα υπολογιστών.
♦ Απόδοση: 10-20 χιλιάδες op/s.
♦ Η λειτουργία είναι πολύ δύσκολη λόγω συχνής βλάβης των σωλήνων κενού. Υπάρχει κίνδυνος υπερθέρμανσης του υπολογιστή.
♦ Προγραμματισμός: μια διαδικασία έντασης εργασίας σε κώδικες μηχανών. Σε αυτήν την περίπτωση, είναι απαραίτητο να γνωρίζουμε όλες τις εντολές του μηχανήματος, τη δυαδική τους αναπαράσταση και την αρχιτεκτονική του υπολογιστή. Αυτό γινόταν κυρίως από μαθηματικούς-προγραμματιστές που εργάζονταν απευθείας στον πίνακα ελέγχου του. Η συντήρηση του υπολογιστή απαιτούσε υψηλό επαγγελματισμό από το προσωπικό.

Δεύτερη γενιά υπολογιστών

Η δεύτερη γενιά εμφανίζεται από τα τέλη της δεκαετίας του '50 έως τα τέλη της δεκαετίας του '60.

Μέχρι αυτή τη στιγμή, εφευρέθηκε το τρανζίστορ, το οποίο αντικατέστησε τους σωλήνες κενού. Αυτό κατέστησε δυνατή την αντικατάσταση της βάσης στοιχείων υπολογιστή με στοιχεία ημιαγωγών (τρανζίστορ, δίοδοι), καθώς και αντιστάσεις και πυκνωτές πιο προηγμένου σχεδιασμού (Εικόνα 24.7). Ένα τρανζίστορ αντικατέστησε 40 σωλήνες κενού, δούλευε με μεγαλύτερη ταχύτητα, ήταν φθηνότερο και πιο αξιόπιστο. Η μέση διάρκεια ζωής του ήταν 1000 φορές μεγαλύτερη από αυτή των σωλήνων κενού.

Η τεχνολογία για τη σύνδεση στοιχείων έχει επίσης αλλάξει. Εμφανίστηκαν οι πρώτες πλακέτες τυπωμένων κυκλωμάτων (βλ. Εικ. 24.7) - πλάκες από μονωτικό υλικό, για παράδειγμα getinax, πάνω στις οποίες εφαρμόστηκε αγώγιμο υλικό χρησιμοποιώντας ειδική τεχνολογία φωτομοντάζ. Υπήρχαν ειδικές υποδοχές για τη σύνδεση της βάσης του στοιχείου στην πλακέτα τυπωμένου κυκλώματος.

Ρύζι. 24.7. Τρανζίστορ, δίοδοι, αντιστάσεις, πυκνωτές και πλακέτες τυπωμένων κυκλωμάτων

Μια τέτοια επίσημη αντικατάσταση ενός τύπου στοιχείου με ένα άλλο επηρέασε σημαντικά όλα τα χαρακτηριστικά του υπολογιστή: διαστάσεις, αξιοπιστία, απόδοση, συνθήκες λειτουργίας, στυλ προγραμματισμού και λειτουργία του μηχανήματος. Η τεχνολογική διαδικασία κατασκευής υπολογιστών έχει αλλάξει.

Ρύζι. 24.8. Υπολογιστής δεύτερης γενιάς

Ας απαριθμήσουμε τα χαρακτηριστικά γνωρίσματα των υπολογιστών δεύτερης γενιάς (Εικόνα 24.8).
- Βάση στοιχείου : στοιχεία ημιαγωγών. Σύνδεση στοιχείων: πλακέτες τυπωμένων κυκλωμάτων και επιτοίχια τοποθέτηση.
- Διαστάσεις : Οι υπολογιστές κατασκευάζονται με τη μορφή πανομοιότυπων ραφιών, ελαφρώς ψηλότερα από το ανθρώπινο ύψος. Για τη φιλοξενία τους απαιτείται ένα ειδικά εξοπλισμένο μηχανοστάσιο, στο οποίο τοποθετούνται καλώδια κάτω από το δάπεδο, συνδέοντας πολυάριθμες αυτόνομες συσκευές.
- Εκτέλεση : από εκατοντάδες χιλιάδες έως 1 εκατομμύριο op/s.
- Εκμετάλλευση : απλοποιημένο. Εμφανίστηκαν υπολογιστικά κέντρα με μεγάλο προσωπικό σέρβις, όπου συνήθως τοποθετούνταν αρκετοί υπολογιστές. Έτσι προέκυψε η έννοια της κεντρικής επεξεργασίας πληροφοριών στους υπολογιστές. Εάν αποτύγχανε πολλά στοιχεία, αντικαταστάθηκε ολόκληρη η πλακέτα και όχι κάθε στοιχείο ξεχωριστά, όπως στους υπολογιστές προηγούμενης γενιάς.
- Προγραμματισμός : έχει αλλάξει σημαντικά από τότε που άρχισε να εκτελείται κυρίως σε αλγοριθμικές γλώσσες. Οι προγραμματιστές δεν δούλευαν πλέον στην αίθουσα, αλλά έδιναν τα προγράμματά τους σε διάτρητες κάρτες ή μαγνητικές ταινίες σε ειδικά εκπαιδευμένους χειριστές. Τα προβλήματα επιλύθηκαν σε λειτουργία batch (πολυπρογράμματος), δηλαδή όλα τα προγράμματα μπήκαν στον υπολογιστή το ένα μετά το άλλο και η επεξεργασία τους πραγματοποιήθηκε καθώς κυκλοφόρησαν οι αντίστοιχες συσκευές. Τα αποτελέσματα της λύσης τυπώθηκαν σε ειδικό χαρτί διάτρητο κατά μήκος των άκρων.
- Έχουν συμβεί αλλαγές τόσο στη δομή του υπολογιστή όσο και στην αρχή της οργάνωσής του . Η αρχή του άκαμπτου ελέγχου αντικαταστάθηκε από τον μικροπρογραμματισμό. Για την εφαρμογή της αρχής του προγραμματισμού, είναι απαραίτητο να υπάρχει μια μόνιμη μνήμη στον υπολογιστή, τα κελιά της οποίας περιέχουν πάντα κωδικούς που αντιστοιχούν σε διάφορους συνδυασμούς σημάτων ελέγχου. Κάθε τέτοιος συνδυασμός σας επιτρέπει να εκτελέσετε μια βασική λειτουργία, δηλαδή να συνδέσετε ορισμένα ηλεκτρικά κυκλώματα.
- Εισήχθη η αρχή της κοινής χρήσης χρόνου , το οποίο εξασφάλιζε το χρονικό συνδυασμό της λειτουργίας διαφορετικών συσκευών, για παράδειγμα, μια συσκευή εισόδου/εξόδου μαγνητικής ταινίας λειτουργεί ταυτόχρονα με τον επεξεργαστή.

Τρίτη γενιά υπολογιστών

Αυτή η περίοδος διαρκεί από τα τέλη της δεκαετίας του '60 έως τα τέλη της δεκαετίας του '70. Ακριβώς όπως η εφεύρεση των τρανζίστορ οδήγησε στη δημιουργία υπολογιστών δεύτερης γενιάς, η έλευση των ολοκληρωμένων κυκλωμάτων σηματοδότησε ένα νέο στάδιο στην ανάπτυξη της τεχνολογίας υπολογιστών - τη γέννηση των μηχανών τρίτης γενιάς.

Το 1958, ο John Kilby δημιούργησε για πρώτη φορά ένα πρωτότυπο ολοκληρωμένο κύκλωμα. Τέτοια κυκλώματα μπορεί να περιέχουν δεκάδες, εκατοντάδες ή ακόμα και χιλιάδες τρανζίστορ και άλλα στοιχεία που είναι φυσικά αδιαχώριστα. Το ολοκληρωμένο κύκλωμα (Εικόνα 24.9) εκτελεί τις ίδιες λειτουργίες με ένα παρόμοιο κύκλωμα που βασίζεται στη στοιχειακή βάση ενός υπολογιστή δεύτερης γενιάς, αλλά ταυτόχρονα έχει σημαντικά μικρότερο μέγεθος και υψηλότερο βαθμό αξιοπιστίας.

Ρύζι. 24.9. Ολοκληρωμένα κυκλώματα Ο πρώτος υπολογιστής που κατασκευάστηκε σε ολοκληρωμένα κυκλώματα ήταν ο IBM-360 της IBM. Σηματοδότησε την αρχή μιας μεγάλης σειράς μοντέλων, το όνομα των οποίων ξεκίνησε με την IBM, ακολουθούμενο από έναν αριθμό που αυξήθηκε καθώς τα μοντέλα αυτής της σειράς βελτιώθηκαν. Δηλαδή, όσο μεγαλύτερος είναι ο αριθμός, τόσο μεγαλύτερες είναι οι ευκαιρίες που παρέχονται στον χρήστη.

Παρόμοιοι υπολογιστές άρχισαν να παράγονται στις χώρες του CMEA (Council for Mutual Economic Assistance): ΕΣΣΔ, Βουλγαρία, Ουγγαρία, Τσεχοσλοβακία, Ανατολική Γερμανία, Πολωνία. Αυτές ήταν κοινές εξελίξεις, με κάθε χώρα να ειδικεύεται σε ορισμένες συσκευές. Παρήχθησαν δύο οικογένειες υπολογιστών:
- μεγάλοι - υπολογιστές ES (ενοποιημένο σύστημα), για παράδειγμα ES-1022, ES-1035, ES-1065.
- μικρός - υπολογιστής SM (μικρό σύστημα), για παράδειγμα SM-2, SM-3, SM-4.

Υπολογιστής ES (μονό σύστημα) ES-1035

SM COMPUTER (μικρό σύστημα) SM-3

Εκείνη την εποχή, οποιοδήποτε κέντρο υπολογιστών ήταν εξοπλισμένο με ένα ή δύο μοντέλα υπολογιστών ES (Εικόνα 24.10). Εκπρόσωποι της οικογένειας των υπολογιστών SM, που αποτελούν την κατηγορία των μικροϋπολογιστών, θα μπορούσαν να βρεθούν αρκετά συχνά σε εργαστήρια, στην παραγωγή, σε γραμμές παραγωγής και σε πάγκους δοκιμών. Η ιδιαιτερότητα αυτής της κατηγορίας υπολογιστών ήταν ότι μπορούσαν όλοι να λειτουργούν σε πραγματικό χρόνο, δηλαδή να εστιάζουν σε μια συγκεκριμένη εργασία.

Ρύζι. 24.10. Υπολογιστής τρίτης γενιάς

Ας παρουσιάσουμε τα χαρακτηριστικά γνωρίσματα των υπολογιστών τρίτης γενιάς.
- Βάση στοιχείου : Ολοκληρωμένα κυκλώματα που εισάγονται σε ειδικές υποδοχές σε πλακέτα τυπωμένου κυκλώματος.
- Διαστάσεις : Η εξωτερική σχεδίαση του υπολογιστή ES είναι παρόμοια με του υπολογιστή δεύτερης γενιάς. Απαιτείται επίσης μηχανοστάσιο για τη φιλοξενία τους. Και οι μικροί υπολογιστές είναι βασικά δύο βάσεις περίπου ενάμισι ανθρώπινου ύψους και μια οθόνη. Δεν χρειάζονταν, όπως οι υπολογιστές ES, ένα ειδικά εξοπλισμένο δωμάτιο.
- Παραγωγικότητα : από εκατοντάδες χιλιάδες έως εκατομμύρια λειτουργίες ανά δευτερόλεπτο.
- Εκμετάλλευση : έχει αλλάξει κάπως. Οι τακτικές βλάβες επιδιορθώνονται πιο γρήγορα, αλλά λόγω της μεγάλης πολυπλοκότητας της οργάνωσης του συστήματος, απαιτείται προσωπικό υψηλά καταρτισμένων ειδικών. Ο προγραμματιστής συστήματος παίζει μεγάλο ρόλο.
- Τεχνολογία προγραμματισμού και επίλυσης προβλημάτων : το ίδιο όπως και στο προηγούμενο στάδιο, αν και η φύση της αλληλεπίδρασης με τον υπολογιστή έχει αλλάξει κάπως. Σε πολλά κέντρα υπολογιστών, εμφανίστηκαν αίθουσες προβολής, όπου κάθε προγραμματιστής σε μια συγκεκριμένη χρονική στιγμή μπορούσε να συνδεθεί με έναν υπολογιστή σε λειτουργία χρονομερισμού. Όπως και πριν, ο τρόπος ομαδικής επεξεργασίας των εργασιών παρέμεινε ο κύριος.
- Έχουν γίνει αλλαγές στη δομή του υπολογιστή . Μαζί με τη μέθοδο ελέγχου μικροπρογραμμάτων, χρησιμοποιούνται οι αρχές της αρθρωτής και του κορμού. Η αρχή της αρθρωτότητας εκδηλώνεται στην κατασκευή ενός υπολογιστή που βασίζεται σε ένα σύνολο ενοτήτων - δομικά και λειτουργικά πλήρεις ηλεκτρονικές μονάδες σε τυπικό σχεδιασμό. Με τον όρο δίαυλος εννοούμε τη μέθοδο επικοινωνίας μεταξύ των μονάδων υπολογιστή, δηλαδή όλες οι συσκευές εισόδου και εξόδου συνδέονται με τα ίδια καλώδια (διαύλους). Αυτό είναι το πρωτότυπο του σύγχρονου διαύλου συστήματος.
- Αυξημένη χωρητικότητα μνήμης . Το μαγνητικό τύμπανο αντικαθίσταται σταδιακά από μαγνητικούς δίσκους που κατασκευάζονται με τη μορφή αυτόνομων συσκευασιών. Εμφανίστηκαν οθόνες και plotters.

Τέταρτη γενιά υπολογιστών

Αυτή η περίοδος αποδείχθηκε η μεγαλύτερη - από τα τέλη της δεκαετίας του '70 έως σήμερα.Χαρακτηρίζεται από κάθε είδους καινοτομίες που οδηγούν σε σημαντικές αλλαγές. Ωστόσο, οι βασικές, επαναστατικές αλλαγές που μας επιτρέπουν να μιλάμε για αλλαγή σε αυτή τη γενιά υπολογιστών δεν έχουν ακόμη συμβεί. Αν και, αν συγκρίνουμε υπολογιστές, για παράδειγμα, των αρχών της δεκαετίας του '80 και των σημερινών, τότε μια σημαντική διαφορά είναι προφανής.

Ιδιαίτερη σημείωση είναι μια από τις πιο σημαντικές ιδέες που ενσωματώνονται σε έναν υπολογιστή σε αυτό το στάδιο: η χρήση πολλών επεξεργαστών ταυτόχρονα για υπολογισμούς (πολυεπεξεργασία). Η δομή του υπολογιστή έχει επίσης υποστεί αλλαγές.

Οι νέες τεχνολογίες για τη δημιουργία ολοκληρωμένων κυκλωμάτων κατέστησαν δυνατή την ανάπτυξη στα τέλη της δεκαετίας του '70 και στις αρχές της δεκαετίας του '80 υπολογιστών τέταρτης γενιάς που βασίζονται σε ολοκληρωμένα κυκλώματα μεγάλης κλίμακας (LSI), ο βαθμός ολοκλήρωσης των οποίων ανέρχεται σε δεκάδες και εκατοντάδες χιλιάδες στοιχεία σε ένα ενιαίο τσιπ. Η μεγαλύτερη αλλαγή στην τεχνολογία ηλεκτρονικών υπολογιστών που σχετίζεται με τη χρήση των LSI ήταν η δημιουργία μικροεπεξεργαστών. Τώρα αυτή η περίοδος θεωρείται επανάσταση στη βιομηχανία ηλεκτρονικών. Ο πρώτος μικροεπεξεργαστής δημιουργήθηκε από την Intel το 1971. Σε ένα τσιπ ήταν δυνατό να σχηματιστεί ένας επεξεργαστής με ελάχιστο υλικό, που περιείχε 2250 τρανζίστορ.

Η εμφάνιση του μικροεπεξεργαστή συνδέεται με ένα από τα πιο σημαντικά γεγονότα στην ιστορία των υπολογιστών - τη δημιουργία και τη χρήση προσωπικών υπολογιστών (Εικόνα 24.11), το οποίο επηρέασε ακόμη και την ορολογία. Σταδιακά, ο ισχυρός όρος «υπολογιστής» αντικαταστάθηκε από τη γνωστή πλέον λέξη «υπολογιστής» και η τεχνολογία των υπολογιστών άρχισε να ονομάζεται τεχνολογία υπολογιστών.

Ρύζι. 24.11. Προσωπικός υπολογιστής

Η αρχή της ευρείας πώλησης προσωπικών υπολογιστών συνδέεται με τα ονόματα των S. Jobs και V. Wozniak, των ιδρυτών της εταιρείας Apple Computer, η οποία άρχισε να παράγει προσωπικούς υπολογιστές Apple το 1977. Σε υπολογιστές αυτού του τύπου, ελήφθη ως βάση η αρχή της δημιουργίας ενός "φιλικού" περιβάλλοντος για ένα άτομο για εργασία σε υπολογιστή, όταν κατά τη δημιουργία λογισμικού, μία από τις κύριες απαιτήσεις ήταν η εξασφάλιση βολικής εργασίας για τον χρήστη. Ο υπολογιστής γύρισε προς τον άντρα. Η περαιτέρω βελτίωσή του πραγματοποιήθηκε λαμβάνοντας υπόψη την ευκολία του χρήστη. Εάν νωρίτερα, κατά τη λειτουργία υπολογιστών, εφαρμόστηκε η αρχή της κεντρικής επεξεργασίας πληροφοριών, όταν οι χρήστες συγκεντρώνονταν γύρω από έναν υπολογιστή, τότε με την εμφάνιση των προσωπικών υπολογιστών, συνέβη το αντίθετο κίνημα - αποκέντρωση, όταν ένας χρήστης μπορεί να χρησιμοποιήσει υπολογιστές. συνεργαστείτε με πολλούς

Από το 1982, η IBMάρχισε να παράγει ένα μοντέλο προσωπικού υπολογιστή που έγινε πρότυπο για πολλά χρόνια. Η IBM κυκλοφόρησε τεκμηρίωση υλικού και προδιαγραφές λογισμικού, επιτρέποντας σε άλλες εταιρείες να αναπτύξουν τόσο υλικό όσο και λογισμικό. Έτσι, εμφανίστηκαν οικογένειες (κλώνοι) «διπλών» προσωπικών υπολογιστών της IBM.

Το 1984 από την IBMαναπτύχθηκε προσωπικός υπολογιστής βασίζεται στον μικροεπεξεργαστή Intel 80286με λεωφορείο αρχιτεκτονικής βιομηχανικό πρότυπο - ISA(Industry Standard Architecture). Από τότε, άρχισε σκληρός ανταγωνισμός μεταξύ πολλών εταιρειών που παράγουν προσωπικούς υπολογιστές. Ένας τύπος επεξεργαστή αντικαταστάθηκε από έναν άλλο, ο οποίος συχνά απαιτούσε πρόσθετες σημαντικές αναβαθμίσεις, και μερικές φορές ακόμη και πλήρη αντικατάσταση των υπολογιστών. Ο αγώνας για να βρεις όλο και πιο τέλειους τεχνικά χαρακτηριστικάόλων των συσκευών υπολογιστών συνεχίζεται μέχρι σήμερα. Κάθε χρόνο είναι απαραίτητη η ριζική αναβάθμιση του υπάρχοντος υπολογιστή.

Γενική ιδιοκτησία της οικογένειας IBM PC- συμβατότητα λογισμικού από κάτω προς τα πάνω και η αρχή της ανοιχτής αρχιτεκτονικής, η οποία προβλέπει τη δυνατότητα προσθήκης υπάρχοντος υλικού χωρίς αφαίρεση παλιών ή τροποποίησης χωρίς αντικατάσταση ολόκληρου του υπολογιστή.

Σύγχρονοι υπολογιστέςανώτερη από υπολογιστές προηγούμενων γενεών σε συμπαγή, τεράστιες δυνατότητες και προσβασιμότητα για διαφορετικές κατηγορίες χρηστών.

Οι υπολογιστές τέταρτης γενιάς αναπτύσσονται σε δύο κατευθύνσεις, οι οποίες θα συζητηθούν σε επόμενα θέματα σε αυτήν την ενότητα. Πρώτη κατεύθυνση- δημιουργία υπολογιστικών συστημάτων πολλαπλών επεξεργαστών. Δεύτερος- παραγωγή φθηνών προσωπικών υπολογιστών, επιτραπέζιων και φορητών, και στη βάση τους - δικτύων υπολογιστών.

Ερωτήσεις και εργασίες τεστ

1. Μιλήστε μας για την ιστορία της ανάπτυξης των υπολογιστών πριν από την εμφάνιση των υπολογιστών.

2. Τι είναι η γενιά υπολογιστών και τι προκαλεί την αλλαγή των γενεών;

3. Μιλήστε μας για την πρώτη γενιά υπολογιστών.

4. Μιλήστε μας για τη δεύτερη γενιά υπολογιστών.

5. Μιλήστε μας για την τρίτη γενιά υπολογιστών.

6. Μιλήστε μας για την τέταρτη γενιά υπολογιστών.

7. Πότε και γιατί η ονομασία «υπολογιστής» άρχισε σταδιακά να αντικαθίσταται από τον όρο «υπολογιστής»;

8. Τι έκανε διάσημο τον μαθηματικό John von Neumann;

Προοπτικές ανάπτυξης υπολογιστικών συστημάτων

Αφού μελετήσετε αυτό το θέμα, θα μάθετε:

Ποιες είναι οι κύριες τάσεις στην ανάπτυξη των υπολογιστών;
- ποιοι είναι οι λόγοι πίσω από αυτές τις τάσεις.

Γνωρίζοντας τη λειτουργικότητα των υπολογιστών, μπορείτε να σκεφτείτε τις προοπτικές ανάπτυξής τους. Αυτό δεν είναι πολύ ικανοποιητικό έργο, ειδικά σε σχέση με την τεχνολογία των υπολογιστών, αφού σε κανέναν άλλο τομέα δεν συμβαίνουν τόσο σημαντικές αλλαγές σε τόσο σύντομα χρονικά διαστήματα. Ωστόσο, η ουσία της ανάπτυξης της τεχνολογίας των υπολογιστών είναι η εξής: πρώτον, ένας συγκεκριμένος σχετικά νέος τομέας χρήσης των υπολογιστών ανοίγεται ενώπιον των ανθρώπων, αλλά για να υλοποιηθούν αυτές οι ιδέες χρειάζονται κάποιες νέες, τεχνολογικά προηγμένες δυνατότητες των υπολογιστών. Μόλις αναπτυχθούν και εφαρμοστούν οι απαραίτητες τεχνολογίες, γίνονται αμέσως εμφανείς άλλοι πολλά υποσχόμενοι τομείς εφαρμογής υπολογιστών κ.λπ.

Για παράδειγμα, η Fujitsu έχει αναπτύξει έναν καθολικό ρομποτικό αχθοφόρο. Στο λόμπι του ξενοδοχείου, το ρομπότ υποδέχεται τους επισκέπτες με μια βραχνή φωνή βαρύτονου. Έχοντας καθορίσει τον αριθμό του δωματίου, το ρομπότ παίρνει βαριές βαλίτσες και στα δύο «χέρια» ή ανοίγει ένα τρόλεϊ και αρχίζει να κινείται προς το ασανσέρ, στη συνέχεια πατά το κουμπί κλήσης του ανελκυστήρα, ανεβαίνει στο πάτωμα και συνοδεύει τους επισκέπτες στο δωμάτιο. Ένας ηλεκτρονικός χάρτης ξενοδοχείου, οκτώ κάμερες και αισθητήρες υπερήχων επιτρέπουν στο ρομπότ να ξεπεράσει κάθε εμπόδιο. Ο δεξιός και ο αριστερός τροχός περιστρέφονται ανεξάρτητα, οπότε οδηγείτε σε κεκλιμένα και ανώμαλες επιφάνειεςέρχεται εύκολα. Χρησιμοποιώντας ένα σύστημα επεξεργασίας εικόνας 3D, το ρομπότ μπορεί να πάρει αντικείμενα και να τα παραδώσει στους επισκέπτες. Το ρομπότ είναι ευαίσθητο στις φωνητικές οδηγίες και είναι συνδεδεμένο στο Διαδίκτυο. Πληροφορίες για το ξενοδοχείο μπορείτε να λάβετε στην έγχρωμη οθόνη αφής του. Το βράδυ, το ρομπότ περιπολεί στους διαδρόμους του ξενοδοχείου.

Για παράδειγμα, στο Ινστιτούτο Τεχνολογίας της Μασαχουσέτης (ΗΠΑ) επιδείχθηκαν μοντέλα ρούχων με ενσωματωμένους υπολογιστές και ηλεκτρονικές συσκευές. Σήμερα η νέα τάση ονομάζεται «cyber fashion». Η καρφίτσα στον κυβερνοχώρο που κοσμεί το φόρεμα σε αυτήν την εικονογράφηση δεν είναι απλώς ένα αξεσουάρ - είναι μια ηλεκτρονική συσκευή που αναβοσβήνει στο χρόνο με τους χτύπους της καρδιάς του ιδιοκτήτη της.

Μπορεί να υποτεθεί ότι στο μέλλον θα υπάρχουν εκατοντάδες ενεργές συσκευές υπολογιστών που θα παρακολουθούν την κατάσταση και την τοποθεσία μας, θα αντιλαμβάνονται εύκολα τις πληροφορίες μας και θα ελέγχουν τις οικιακές συσκευές. Δεν θα είναι σε ένα κοινό «κέλυφος». Θα είναι παντού. Προοπτικές ανάπτυξης τέτοιων υπολογιστικών συσκευών: θα γίνουν πολύ μικρότερες και θα έχουν χαμηλό κόστος.

Ας εξετάσουμε τις προοπτικές και τις τάσεις στην ανάπτυξη της τεχνολογίας υπολογιστών που παρέχει υπηρεσίες πληροφοριών και διαχείριση. Κάθε υπολογιστής όχι μόνο μπορεί να μετρήσει με ακρίβεια και ταχύτητα, αλλά αντιπροσωπεύει επίσης μια μεγάλη αποθήκευση πληροφοριών. Επί του παρόντος, η πιο συγκεκριμένη λειτουργία των υπολογιστών, η πληροφορία, χρησιμοποιείται όλο και περισσότερο, και αυτός είναι ένας από τους λόγους για την επερχόμενη «καθολική πληροφόρηση». Συνήθως, οι πληροφορίες προετοιμάζονται σε υπολογιστή, στη συνέχεια εκτυπώνονται και διανέμονται σε αυτήν τη μορφή.

Ωστόσο, ήδη στις αρχές του 21ου αιώνα, αναμένεται μια αλλαγή στο βασικό περιβάλλον πληροφοριών - οι άνθρωποι θα αρχίσουν να λαμβάνουν τις περισσότερες πληροφορίες όχι μέσω παραδοσιακών καναλιών επικοινωνίας - ραδιόφωνο, τηλεόραση, έντυπα, αλλά μέσω δικτύων υπολογιστών.

Ήδη σήμερα παρατηρείται αλλαγή στον σκοπό χρήσης των υπολογιστών. Προηγουμένως, οι υπολογιστές χρησίμευαν αποκλειστικά για την εκτέλεση διαφόρων επιστημονικών, τεχνικών και οικονομικών υπολογισμών και λειτουργούσαν από χρήστες με γενική εκπαίδευση υπολογιστών και προγραμματιστές.

Χάρη στην έλευση των τηλεπικοινωνιών, το πεδίο χρήσης των υπολογιστών από τους χρήστες αλλάζει ριζικά. Η ανάγκη για τηλεπικοινωνίες ηλεκτρονικών υπολογιστών διευρύνεται συνεχώς. Όλο και περισσότεροι άνθρωποι στρέφονται στο Διαδίκτυο για να μάθουν δρομολόγια τρένων ή τα τελευταία νέα από τη Δούμα, να εξοικειωθούν με το επιστημονικό άρθρο ενός συναδέλφου, να επιλέξουν πού θα περάσουν μια δωρεάν βραδιά κ.λπ. Όλοι χρειάζονται αυτού του είδους τις πληροφορίες σε οποιαδήποτε στιγμή χρόνο και σε οποιοδήποτε μέρος.

Επί του παρόντος, αναπτύσσεται μια νέα ιδέα για την ανάπτυξη του Διαδικτύου - η δημιουργία ενός σημασιολογικού ιστού. Είναι ένα πρόσθετο στον υπάρχοντα Παγκόσμιο Ιστό και έχει σχεδιαστεί για να κάνει τις πληροφορίες που δημοσιεύονται στο δίκτυο πιο κατανοητές στους υπολογιστές. Από το 1999, το έργο Semantic Web αναπτύσσεται υπό την αιγίδα της Κοινοπραξίας του Παγκόσμιου Ιστού.

Επί του παρόντος, οι υπολογιστές διαδραματίζουν μάλλον περιορισμένο ρόλο στη δημιουργία και επεξεργασία πληροφοριών στο Διαδίκτυο. Οι λειτουργίες των υπολογιστών περιορίζονται κυρίως στην αποθήκευση, εμφάνιση και ανάκτηση πληροφοριών. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι οι περισσότερες πληροφορίες στο Διαδίκτυο είναι σε μορφή κειμένου και οι υπολογιστές δεν μπορούν να αντιληφθούν και να κατανοήσουν σημασιολογικές πληροφορίες. Η δημιουργία πληροφοριών, η αξιολόγηση, η ταξινόμηση και η επικαιροποίησή τους - όλα αυτά γίνονται ακόμα από τον άνθρωπο.

Τίθεται το ερώτημα - πώς να κάνουμε τους υπολογιστές να κατανοήσουν την έννοια των πληροφοριών που δημοσιεύονται στο δίκτυο και να διδάξουν τους υπολογιστές να τις χρησιμοποιούν; Εάν ένας υπολογιστής δεν μπορεί ακόμη να διδαχθεί να κατανοεί την ανθρώπινη γλώσσα, τότε είναι απαραίτητο να δημιουργηθεί μια γλώσσα που θα είναι κατανοητή από τον υπολογιστή. Στην ιδανική περίπτωση, όλες οι πληροφορίες στο Διαδίκτυο θα πρέπει να δημοσιεύονται σε δύο γλώσσες: μια γλώσσα κατανοητή από τον άνθρωπο και μια γλώσσα κατανοητή από τους υπολογιστές. Για να δημιουργήσετε μια φιλική προς τον υπολογιστή περιγραφή ενός πόρου δικτύου στον Σημασιολογικό Ιστό, δημιουργήθηκε η μορφή RDF (Πλαίσιο Περιγραφής Πόρων). Προορίζεται για την αποθήκευση μεταδεδομένων (τα μεταδεδομένα είναι δεδομένα σχετικά με δεδομένα) και δεν προορίζεται για ανάγνωση ή χρήση από ανθρώπους. Οι περιγραφές σε μορφή RDF πρέπει να επισυνάπτονται σε κάθε πόρο δικτύου και να υποβάλλονται σε αυτόματη επεξεργασία από τον υπολογιστή.

Ο Σημασιολογικός Ιστός παρέχει πρόσβαση σε σαφώς δομημένες πληροφορίες για οποιαδήποτε εφαρμογή, ανεξαρτήτως πλατφόρμας ή γλώσσας προγραμματισμού. Τα προγράμματα θα μπορούν να βρίσκουν μόνα τους τους απαραίτητους πόρους, να επεξεργάζονται πληροφορίες, να συνοψίζουν δεδομένα, να εντοπίζουν λογικές συνδέσεις, να εξάγουν συμπεράσματα και ακόμη και να λαμβάνουν αποφάσεις με βάση αυτά τα συμπεράσματα. Εάν υιοθετηθεί ευρέως και εφαρμοστεί με σύνεση, ο Σημασιολογικός Ιστός έχει τη δυνατότητα να πυροδοτήσει μια επανάσταση στο Διαδίκτυο.

Ο Σημασιολογικός Ιστός είναι μια έννοια δικτύου στην οποία κάθε πηγή πληροφοριών σε ανθρώπινη γλώσσα πρέπει να παρέχεται με μια περιγραφή που μπορεί να κατανοήσει ένας υπολογιστής.

Ο υπολογιστής πρέπει να είναι πλήρως κινητός και εξοπλισμένος με μόντεμ ραδιοφώνου για να εισέλθει στο δίκτυο υπολογιστών. Στο μέλλον, οι φορητοί υπολογιστές θα πρέπει να γίνουν πιο μικροσκοπικοί με απόδοση συγκρίσιμη με την απόδοση των σύγχρονων υπερυπολογιστών. Πρέπει να έχουν επίπεδη οθόνη με καλή ανάλυση. Οι εξωτερικές τους συσκευές αποθήκευσης -μαγνητικοί δίσκοι- με μικρά μεγέθη θα έχουν χωρητικότητα άνω των 100 GB. Για την επικοινωνία με έναν υπολογιστή σε φυσική γλώσσα, θα είναι ευρέως εξοπλισμένο με πολυμέσα, κυρίως ήχο και βίντεο.

Για τη διασφάλιση υψηλής ποιότητας και ευρείας ανταλλαγής πληροφοριών μεταξύ των υπολογιστών, θα χρησιμοποιηθούν θεμελιωδώς νέες μέθοδοι επικοινωνίας:

♦ υπέρυθρα κανάλια εντός οπτικού πεδίου.
♦ τηλεοπτικά κανάλια.
♦ ασύρματη τεχνολογία ψηφιακής επικοινωνίας υψηλής ταχύτητας.

Αυτό θα καταστήσει δυνατή την κατασκευή συστημάτων αυτοκινητοδρόμων πληροφοριών εξαιρετικά υψηλής ταχύτητας που συνδέουν όλα τα υπάρχοντα συστήματα.

Οι τομείς εφαρμογής των υπολογιστών διευρύνονται συνεχώς και καθένας από αυτούς καθορίζει μια νέα τάση στην ανάπτυξη της τεχνολογίας των υπολογιστών. Στο μέλλον, όλα τα υπολογιστικά συγκροτήματα και τα συστήματα από τους υπερυπολογιστές έως τους προσωπικούς υπολογιστές θα γίνουν συστατικά ενός ενιαίου δικτύου υπολογιστών. Και με μια τόσο περίπλοκη κατανεμημένη δομή, πρέπει να διασφαλιστεί πρακτικά απεριόριστη απόδοση και ταχύτητα μεταφοράς πληροφοριών.

Οι σύγχρονοι υπολογιστές ημιαγωγών θα εξαντλήσουν σύντομα τις δυνατότητές τους και ακόμη και με τη μετάβαση στην τρισδιάστατη αρχιτεκτονική τσιπ, η ταχύτητά τους θα περιοριστεί στις 1015 λειτουργίες ανά δευτερόλεπτο. Η αναζήτηση νέων τρόπων βελτίωσης των υπολογιστών πραγματοποιείται προς πολλές κατευθύνσεις. Υπάρχουν πολλές πιθανές εναλλακτικές λύσεις για την αντικατάσταση των σύγχρονων υπολογιστών - κβαντικοί υπολογιστές, νευρικοί υπολογιστές και οπτικοί υπολογιστές. Κατά την ανάπτυξη «υπολογιστών του μέλλοντος», χρησιμοποιείται ένα ευρύ φάσμα επιστημονικών κλάδων: μοριακή ηλεκτρονική, μοριακή βιολογία, ρομποτική, κβαντομηχανική, οργανική χημεία κ.λπ. Ας εξετάσουμε τα κύρια χαρακτηριστικά αυτών των υπολογιστών.

Οπτικός υπολογιστής. Στους οπτικούς υπολογιστές, ο φορέας πληροφοριών είναι η φωτεινή ροή. Η χρήση της οπτικής ακτινοβολίας ως φορέας πληροφοριών έχει μια σειρά από πλεονεκτήματα σε σύγκριση με τα ηλεκτρικά σήματα:

♦ η ταχύτητα διάδοσης του φωτεινού σήματος είναι μεγαλύτερη από την ταχύτητα του ηλεκτρικού σήματος.
♦ Οι φωτεινές ροές, σε αντίθεση με τις ηλεκτρικές, μπορούν να τέμνονται μεταξύ τους.
♦ Οι φωτεινές ροές μπορούν να μεταδοθούν μέσω του ελεύθερου χώρου.
♦ δυνατότητα δημιουργίας παράλληλων αρχιτεκτονικών.

Η δημιουργία μεγαλύτερου αριθμού παράλληλων αρχιτεκτονικών, σε σύγκριση με τους παραδοσιακούς ηλεκτρονικούς υπολογιστές, είναι το κύριο πλεονέκτημα των οπτικών υπολογιστών· επιτρέπει σε κάποιον να ξεπεράσει τους περιορισμούς στην ταχύτητα και την παράλληλη επεξεργασία πληροφοριών. Οι οπτικές τεχνολογίες είναι σημαντικές όχι μόνο για τη δημιουργία οπτικών υπολογιστών, αλλά και για τις οπτικές επικοινωνίες και το Διαδίκτυο.

Νευροϋπολογιστής. Για την επίλυση ορισμένων προβλημάτων, είναι απαραίτητο να δημιουργηθεί ένα αποτελεσματικό σύστημα τεχνητής νοημοσύνης που θα μπορούσε να επεξεργάζεται πληροφορίες χωρίς να ξοδεύει πολλούς υπολογιστικούς πόρους. Και ένα εξαιρετικό ανάλογο για την επίλυση ενός τέτοιου προβλήματος μπορεί να είναι ο εγκέφαλος και το νευρικό σύστημα των ζωντανών οργανισμών, που επιτρέπουν την αποτελεσματική επεξεργασία των αισθητηριακών πληροφοριών. Ο ανθρώπινος εγκέφαλος αποτελείται από 10 δισεκατομμύρια νευρικά κύτταρα - νευρώνες. Ένας νευροϋπολογιστής που μοντελοποιεί τις λειτουργίες των νευρώνων θα πρέπει να κατασκευαστεί με παρόμοιο τρόπο.

Η εμφάνιση των νευροϋπολογιστών, που συχνά αποκαλούνται βιοϋπολογιστές, συνδέεται σε μεγάλο βαθμό με την ανάπτυξη της νανοτεχνολογίας, την οποία επιδιώκουν ενεργά οι επιστήμονες σε πολλές χώρες. Οι νευροϋπολογιστές υποτίθεται ότι κατασκευάζονται με βάση νευροτσίπ (τεχνητούς νευρώνες) και συνδέσεις που μοιάζουν με νευρώνες, οι οποίες είναι λειτουργικά προσανατολισμένες σε έναν συγκεκριμένο αλγόριθμο, για να λύσουν ένα συγκεκριμένο πρόβλημα. Ως εκ τούτου, για την επίλυση προβλημάτων ΔΙΑΦΟΡΕΤΙΚΟΙ ΤΥΠΟΙαπαιτείται ένα νευρωνικό δίκτυο διαφορετικών τοπολογιών (ποικιλίες συνδέσεων νευροτσίπ). Ένας τεχνητός νευρώνας μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε πολλούς αλγόριθμους επεξεργασίας πληροφοριών στο δίκτυο και κάθε αλγόριθμος υλοποιείται χρησιμοποιώντας έναν αριθμό τεχνητών νευρώνων. Ένα νευρωνικό δίκτυο (perceptron) μπορεί να μάθει την αναγνώριση προτύπων.

Η υπόσχεση δημιουργίας νευροϋπολογιστών έγκειται στο γεγονός ότι οι τεχνητές δομές που έχουν τις ιδιότητες του εγκεφάλου και του νευρικού συστήματος έχουν μια σειρά από σημαντικά χαρακτηριστικά: παράλληλη επεξεργασία πληροφοριών, ικανότητα μάθησης, ικανότητα αυτόματης ταξινόμησης, υψηλή αξιοπιστία, συνειρμικότητα.

Κβαντικός υπολογιστής. Η λειτουργία ενός κβαντικού υπολογιστή βασίζεται στους νόμους της κβαντικής μηχανικής. Η κβαντομηχανική μας επιτρέπει να καθιερώσουμε τη μέθοδο περιγραφής και τους νόμους της κίνησης των μικροσωματιδίων (άτομα, μόρια, ατομικοί πυρήνες) και των συστημάτων τους. Οι νόμοι της κβαντικής μηχανικής αποτελούν τη βάση για τη μελέτη της δομής της ύλης. Κατέστησαν δυνατή την αποσαφήνιση της δομής των ατόμων και τον καθορισμό της φύσης χημικός δεσμός, εξηγήστε τον περιοδικό πίνακα των στοιχείων, κατανοήστε τη δομή των ατομικών πυρήνων, μελετήστε τις ιδιότητες των στοιχειωδών σωματιδίων.

Η φυσική αρχή λειτουργίας ενός κβαντικού υπολογιστή βασίζεται στην αλλαγή της ενέργειας ενός ατόμου. Έχει μια διακριτή σειρά τιμών EQ, EI,... En, που ονομάζεται ενεργειακό φάσμα του ατόμου. Η εκπομπή και η απορρόφηση της ηλεκτρομαγνητικής ενέργειας από ένα άτομο συμβαίνει σε ξεχωριστά τμήματα - κβάντα ή φωτόνια. Όταν ένα φωτόνιο απορροφάται, η ενέργεια του ατόμου αυξάνεται και λαμβάνει χώρα μια μετάβαση από το κατώτερο στο ανώτερο επίπεδο· όταν ένα φωτόνιο εκπέμπεται, εμφανίζεται μια αντίστροφη προς τα κάτω μετάβαση.

Ως εκ τούτου, η έννοια του «qubit» (qubit, Quantum Bit) εισήχθη ως η βασική μονάδα ενός κβαντικού υπολογιστή, κατ' αναλογία με έναν παραδοσιακό υπολογιστή, όπου χρησιμοποιείται η έννοια του «bit». Είναι γνωστό ότι ένα bit έχει μόνο δύο καταστάσεις - 0 και 1, ενώ υπάρχουν πολύ περισσότερες καταστάσεις ενός qubit. Επομένως, για να περιγράψουμε την κατάσταση ενός κβαντικού συστήματος, εισήχθη η έννοια της κυματικής συνάρτησης με τη μορφή ενός διανύσματος με μεγάλο αριθμό τιμών.

Για τους κβαντικούς υπολογιστές, όπως και για τους κλασικούς, έχουν εισαχθεί στοιχειώδεις κβαντικές λογικές πράξεις: διάζευξη, σύνδεσμος και άρνηση, με τη βοήθεια των οποίων θα οργανωθεί ολόκληρη η λογική ενός κβαντικού υπολογιστή. Κατά τη δημιουργία ενός κβαντικού υπολογιστή, η κύρια προσοχή δίνεται στα ζητήματα του ελέγχου των qubits με χρήση διεγερμένης εκπομπής και στην πρόληψη της αυθόρμητης εκπομπής, η οποία θα διαταράξει τη λειτουργία ολόκληρου του κβαντικού συστήματος.

Μπορούμε να υποθέσουμε ότι ο συνδυασμός κβαντικών, οπτικών και νευρικών υπολογιστών θα δώσει στον κόσμο ένα ισχυρό υβριδικό υπολογιστικό σύστημα. Ένα τέτοιο σύστημα θα διακρίνεται από ένα συμβατικό από την τεράστια παραγωγικότητά του (περίπου 1051), λόγω του παραλληλισμού των λειτουργιών, καθώς και της ικανότητας αποτελεσματικής επεξεργασίας και διαχείρισης αισθητηριακών πληροφοριών. Η παραγωγή «υπολογιστών του μέλλοντος» θα απαιτήσει σημαντικό οικονομικό κόστος, αρκετές δεκάδες φορές υψηλότερο από το κόστος παραγωγής σύγχρονων υπολογιστών ημιαγωγών.

Ο Πίνακας 28.1 παρουσιάζει γενικές τάσεις στις αλλαγές στα χαρακτηριστικά της τεχνολογίας υπολογιστών, λαμβάνοντας υπόψη τους κύριους τομείς χρήσης τόσο των σύγχρονων όσο και των πολλά υποσχόμενων υπολογιστών.

Πίνακας 28.1. Τάσεις στην απόδοση των υπολογιστών

Ερωτήσεις και εργασίες τεστ

1. Ποια είναι η σχέση μεταξύ του σκοπού χρήσης υπολογιστή και της ανάπτυξης της τεχνολογίας των υπολογιστών;

2. Δώστε παραδείγματα πολλά υποσχόμενων χρήσεων υπολογιστών.

3. Σε τι επικεντρώνονται τα πολλά υποσχόμενα συστήματα υπολογιστών;

4. Πώς φαντάζεστε το μέλλον της τεχνολογίας των υπολογιστών;

5. Σε ποιες τιμές των τεχνικών παραμέτρων των υπολογιστών μπορούμε να εστιάσουμε στο εγγύς μέλλον;

6. Ποιος είναι ο σκοπός του Σημασιολογικού Ιστού;

7. Γιατί οι υπολογιστές αναπτύσσονται με βάση διαφορετικές αρχές λειτουργίας;

8. Ποια είναι η κύρια ιδέα της δημιουργίας ενός οπτικού υπολογιστή;

9. Ποια είναι η κύρια ιδέα της δημιουργίας ενός νευροϋπολογιστή;

10. Ποια είναι η κύρια ιδέα της δημιουργίας ενός κβαντικού υπολογιστή;