ابزارهای محاسباتی قبل از ظهور رایانه ها
یکی از اولین وسایل (قرن 5 - 4 قبل از میلاد) که محاسبات را تسهیل می کرد را می توان چرتکه دانست. این یک تخته مخصوص با فرورفتگی است که محاسبات روی آن با حرکت سنگریزه یا استخوان انجام می شود.

با گذشت زمان، این تخته ها شروع به کشیده شدن به چندین نوار و ستون کردند. در یونان ، چرتکه قبلاً در قرن 5 قبل از میلاد وجود داشت ، در بین ژاپنی ها "سروبیان" و در بین چینی ها - "suanpan" نامیده می شد. در روسیه باستان از وسیله ای شبیه چرتکه برای شمارش استفاده می شد که به آن «حساب روسی» می گفتند. در قرن هفدهم، این دستگاه به شکل حساب های آشنای روسی به خود گرفت.

تاریخچه توسعه فناوری کامپیوتر.چکیده در مورد انفورماتیک.

در آغاز قرن هفدهم، بلز پاسکال، ریاضیدان و فیزیکدان فرانسوی، اولین «ماشین جمع کردن» به نام پاسکالین را ایجاد کرد که جمع و تفریق را انجام می داد. در سال های 1670-1680، ریاضیدان آلمانی لایب نیتس ماشین محاسبه ای را طراحی کرد که هر 4 مورد را انجام می داد. عملیات حسابی
در سال 1874، مهندس اودنر در سن پترزبورگ، دستگاهی به نام ماشین جمع را طراحی کرد که هر چهار عملیات حسابی را روی اعداد چند رقمی نسبتاً سریع انجام می داد. در دهه 30 قرن بیستم، دستگاه افزودن فیلیکس پیشرفته تری در کشور ما ساخته شد. این دستگاه‌های شمارش ابزار فنی اصلی بودند که کار افراد مرتبط با پردازش مقادیر زیادی از اطلاعات عددی را تسهیل می‌کردند.
یک رویداد مهم قرن نوزدهم اختراع ریاضیدان انگلیسی چارلز بابیج بود که به عنوان خالق اولین ماشین محاسبه - نمونه اولیه رایانه های واقعی - در تاریخ ثبت شد. در سال 1812 او شروع به کار بر روی "موتور تفاوت" خود کرد. بابیج می خواست ماشینی طراحی کند که نه تنها محاسبات را انجام دهد، بلکه بتواند طبق یک برنامه از پیش کامپایل شده نیز کار کند، مثلاً مقدار عددی یک تابع معین را محاسبه کند. عنصر اصلی دستگاه او یک چرخ دنده بود - برای به خاطر سپردن یک رقم از یک عدد اعشاری. در نتیجه، امکان کار با اعداد 18 بیتی وجود داشت. در سال 1822، دانشمند یک مدل کار کوچک ساخت و جدولی از مربع ها را بر روی آن محاسبه کرد. بابیج با بهبود موتور تفاضلی، در سال 1833 شروع به توسعه "موتور تحلیلی" کرد. قرار بود با طراحی ساده تری سرعت بالاتری داشته باشد و از بخار نیرو بگیرد. موتور تحلیلی سه بلوک اصلی داشت. بلوک اول برای ذخیره اعداد (حافظه به نام "انبار")، بلوک دوم عملیات حسابی را انجام می دهد ("میل")، بلوک سوم برای کنترل دنباله اقدامات ماشین. همچنین دستگاه هایی برای وارد کردن داده های خام و چاپ نتایج وجود داشت. ماشین باید طبق برنامه ای عمل می کرد که توالی انجام عملیات و انتقال اعداد از حافظه به آسیاب و بالعکس را تعیین می کند. ریاضیدان آدا لایولس (دختر بایرون شاعر) اولین برنامه ها را برای ماشین بابیج توسعه داد. به دلیل توسعه ناکافی فناوری، پروژه بابیج اجرا نشد، اما بسیاری از مخترعان از ایده های او استفاده کردند. بنابراین، در سال 1888، هولریث آمریکایی یک جدول‌نویس ایجاد کرد که به شما امکان می‌دهد محاسبات را در طول سرشماری خودکار انجام دهید. هولریث IBM را در سال 1924 برای تولید انبوه جدول‌ها تأسیس کرد.

خلاصه داستان - تاریخچه توسعه فناوری کامپیوتر.

در سال 1941، مهندس آلمانی Zuse یک کامپیوتر کوچک بر اساس رله های الکترومکانیکی ساخت، اما به دلیل جنگ، آثار او منتشر نشد. در سال 1943، در ایالات متحده آمریکا، در یکی از شرکت های IBM، آیکن یک کامپیوتر قوی تر Mark-1 ایجاد کرد که برای محاسبات نظامی استفاده می شد. اما رله های الکترومکانیکی کند و غیر قابل اطمینان کار می کردند.
نسل اول کامپیوترها (1946 - اواسط دهه 50) نسل کامپیوترها به عنوان همه انواع و مدل‌های کامپیوتری که توسط تیم‌های طراحی مختلف ساخته شده‌اند، اما بر اساس اصول علمی و فنی یکسان ساخته شده‌اند، درک می‌شود.
ظهور لوله خلاء الکترون منجر به ایجاد اولین کامپیوتر شد. در سال 1946، رایانه ای برای حل مسائل به نام ENIAC (ENIAC - انتگرالگر و ماشین حساب عددی الکترونیکی - "انتگرالگر و ماشین حساب عددی الکترونیکی") در ایالات متحده ظاهر شد. این کامپیوتر هزار بار سریعتر از Mark-1 کار می کرد. اما بیشتر اوقات او بیکار بود، زیرا. چندین ساعت طول کشید تا سیم ها به درستی وصل شوند تا برنامه کامل شود.
به مجموعه عناصری که یک کامپیوتر را تشکیل می دهند، پایه عنصر می گویند. پایه عنصر رایانه های نسل 1 لوله های خلاء، مقاومت ها و خازن ها است. المان ها با سیم با استفاده از نصب سطحی به هم متصل شدند. کامپیوتر دارای کابینت های حجیم زیادی بود و یک اتاق ماشین مخصوص را اشغال می کرد، صدها تن وزن داشت و صدها کیلووات برق مصرف می کرد. ENIAC دارای 20000 لوله خلاء بود. به مدت 1 ثانیه این دستگاه 300 عملیات ضرب یا 5000 عملیات جمع چند رقمی را انجام داد.
در سال 1945، جان فون نویمان، ریاضیدان مشهور آمریکایی، گزارشی را به جامعه علمی عمومی ارائه کرد که در آن موفق شد سازماندهی منطقی رسمی یک کامپیوتر را که از مدارها و لوله‌های رادیویی انتزاع می‌کرد، ترسیم کند.

تاریخچه توسعه فناوری کامپیوتر. اصول کلاسیک سازماندهی عملکردی و عملکرد یک کامپیوتر:
1. در دسترس بودن دستگاه های اصلی: واحد کنترل (CU)، منطق حسابی (ALU)، دستگاه ذخیره سازی (RAM)، دستگاه های ورودی-خروجی.
2. ذخیره داده ها و دستورات در حافظه.
3. اصل کنترل برنامه;
4. اجرای متوالی عملیات.
5. رمزگذاری باینری اطلاعات (اولین رایانه "Mark-1" محاسبات را در سیستم اعداد اعشاری انجام داد، اما اجرای چنین رمزگذاری از نظر فنی دشوار است و بعداً رها شد).
6. استفاده از المان های الکترونیکی و مدارهای الکتریکی برای اطمینان بیشتر (به جای رله های الکترومکانیکی).

اولین کامپیوتر داخلی در سال 1951 تحت رهبری Academician S.A. Lebe-maiden، و او را MESM (ماشین محاسبه الکترونیکی کوچک) می نامیدند. بعداً BESM-2 (ماشین محاسبه الکترونیکی بزرگ) ایجاد شد. قدرتمندترین کامپیوتر نسل اول اروپا، کامپیوتر M-20 شوروی با سرعت 20000 عملیات بر ثانیه بود، مقدار RAM 4000 کلمه ماشینی بود. به طور متوسط، سرعت کامپیوترهای نسل اول 10-20 هزار عملیات در ثانیه است. عملکرد رایانه های نسل اول به دلیل خرابی های مکرر بسیار پیچیده است: لوله های الکترونی اغلب می سوختند و باید به صورت دستی تعویض می شدند. کل کارکنان مهندسین مشغول تعمیر و نگهداری چنین کامپیوتری بودند. برنامه هایی برای چنین ماشین هایی در کدهای ماشین نوشته شده است، لازم است همه دستورات ماشین و نمایش باینری آنها را بدانید. علاوه بر این، چنین رایانه هایی میلیون ها دلار هزینه دارند.

تاریخچه توسعه فناوری کامپیوتر. نسل دوم کامپیوترها (اواخر دهه 50 - 60)

اختراع ترانزیستور در سال 1948 امکان تغییر پایه عناصر کامپیوتر را به عناصر نیمه هادی (ترانزیستورها و دیودها) و همچنین مقاومت ها و خازن های پیشرفته تر فراهم کرد. یک ترانزیستور جایگزین 40 لوله خلاء شد، سریعتر کار کرد، ارزان تر و قابل اطمینان تر بود. فناوری اتصال پایه عنصر تغییر کرده است: اولین تخته های مدار چاپی ظاهر شد - صفحاتی از مواد عایق که روی آنها ترانزیستورها، دیودها، مقاومت ها و خازن ها قرار داده شده بودند. بردهای مدار چاپی با استفاده از نصب سطحی متصل شدند. مصرف برق کاهش یافته و ابعاد آن صدها برابر کاهش یافته است. عملکرد چنین کامپیوترهایی تا 1 میلیون عملیات در ثانیه است. هنگامی که چندین عنصر از کار می افتاد، کل برد جایگزین می شد و نه هر عنصر جداگانه. پس از ظهور ترانزیستورها، زمان برترین عملیات در ساخت کامپیوتر، اتصال و لحیم کاری ترانزیستورها برای ایجاد مدارهای الکترونیکی بود. ظهور زبان های الگوریتمی روند برنامه نویسی را تسهیل کرده است. اصل به اشتراک گذاری زمان معرفی شد - دستگاه های مختلف رایانه ای به طور همزمان شروع به کار کردند. در سال 1965، Digital Equipment اولین مینی کامپیوتر به نام PDP-8 را به اندازه یک یخچال و تنها 20000 دلار عرضه کرد.

تاریخچه توسعه فناوری کامپیوتر. نسل سوم کامپیوترها(اواخر دهه 60 - 70)

در سال 1958، جان کیلبی اولین مدار مجتمع یا تراشه آزمایشی را ایجاد کرد. مدار مجتمع همان عملکردهای الکترونیکی را در کامپیوترهای نسل دوم انجام می داد. این یک ویفر سیلیکونی بود که ترانزیستورها و تمام اتصالات بین آنها روی آن قرار می گرفت. پایه عنصر - مدارهای مجتمع. عملکرد: صدها هزار - میلیون ها عملیات در ثانیه. اولین کامپیوتری که بر روی مدارهای مجتمع ساخته شد، IBM-360 در سال 1968 توسط IBM بود که آغاز یک سری کامل بود (هر چه عدد بزرگتر باشد، قابلیت های کامپیوتر بیشتر می شود). در سال 1970، اینتل شروع به فروش مدارهای حافظه مجتمع کرد. از آن زمان، تعداد ترانزیستورها در واحد سطح یک مدار مجتمع تقریباً سالانه دو برابر شده است. این باعث کاهش مداوم هزینه و افزایش سرعت کامپیوتر شد. حجم حافظه افزایش یافته است. نمایشگرها و پلاترهای نمودار ظاهر شده اند و انواع زبان های برنامه نویسی در حال توسعه بیشتر هستند. دو خانواده کامپیوتر در کشور ما تولید شد: بزرگ (به عنوان مثال EC-1022، EC-1035) و کوچک (به عنوان مثال، SM-2، SM-3). در آن زمان مرکز کامپیوتر مجهز به یک یا دو مدل ES-کامپیوتر و یک کلاس نمایشگر بود که هر برنامه نویس می توانست در حالت اشتراک زمانی به کامپیوتر متصل شود.

تاریخچه توسعه فناوری کامپیوتر. نسل چهارم کامپیوترها (اواخر دهه 70 - تا کنون)

در سال 1970، مارشیان ادوارد هاف از اینتل یک مدار مجتمع شبیه به واحد پردازش مرکزی یک کامپیوتر بزرگ طراحی کرد. این چنین بود که اولین ریزپردازنده Intel-4004 ظاهر شد که در سال 1971 برای فروش عرضه شد. امکان قرار دادن 2250 ترانزیستور روی یک کریستال سیلیکونی وجود داشت. درست است که بسیار کندتر کار می کرد و می توانست تنها 4 بیت اطلاعات را به طور همزمان پردازش کند (به جای 16-32 بیت برای رایانه های بزرگ)، اما هزینه آن نیز ده ها هزار بار ارزان تر بود (حدود 500 دلار). به زودی افزایش سریع عملکرد ریزپردازنده ها آغاز شد. در ابتدا، ریزپردازنده ها در دستگاه های محاسباتی مختلف (به عنوان مثال، در ماشین حساب ها) استفاده می شدند. در سال 1974، چندین شرکت اعلام کردند که یک کامپیوتر شخصی بر اساس ریزپردازنده Intel-8008 ایجاد کردند. دستگاه برای یک کاربر
فروش گسترده در بازار رایانه های شخصی (PC) با نام جوانان آمریکایی S. Jobs و W. Wozniak، بنیانگذاران Apple Computer، که از سال 1977 تولید رایانه های شخصی اپل را راه اندازی کرده است، مرتبط است. برنامه های متعددی که برای کاربردهای تجاری طراحی شده اند (ویرایش متن، صفحات گسترده برای محاسبات حسابداری) به رشد فروش کمک کرده اند.
در اواخر دهه 1970، ظهور رایانه های شخصی منجر به کاهش تقاضا برای رایانه های بزرگ شد. این موضوع رهبری IBM را که یک شرکت پیشرو در تولید رایانه های بزرگ است، نگران کرد و آنها تصمیم گرفتند به عنوان یک آزمایش، دست خود را در بازار رایانه های شخصی امتحان کنند. برای اینکه هزینه زیادی برای این آزمایش خرج نشود، به بخش مسئول این پروژه اجازه داده شد که یک رایانه شخصی را از ابتدا طراحی نکند، بلکه از بلوک های ساخته شده توسط شرکت های دیگر استفاده کند. بنابراین، آخرین ریزپردازنده 16 بیتی آن زمان Intel-8088 به عنوان ریزپردازنده اصلی انتخاب شد. این نرم افزار برای توسعه یک شرکت کوچک مایکروسافت سفارش داده شد. در آگوست 1981 کامپیوتر جدید IBM آماده شد و در بین کاربران بسیار محبوب شد. آی‌بی‌ام رایانه‌اش را به یک دستگاه تک تکه تبدیل نکرد و از طراحی آن با پتنت محافظت نکرد. برعکس، او کامپیوتر را از قطعات تولید شده مستقل مونتاژ کرد و روش های اتصال این قطعات را مخفی نگه نداشت. طراحی‌های رایانه‌های شخصی آی‌بی‌ام برای همه در دسترس بود. این به شرکت های دیگر اجازه داد تا هم سخت افزار و هم نرم افزار را توسعه دهند. خیلی زود، این شرکت‌ها دیگر از نقش تولیدکنندگان قطعات رایانه‌های شخصی آی‌بی‌ام راضی نبودند و خودشان شروع به ساخت رایانه‌های شخصی سازگار با رایانه شخصی آی‌بی‌ام کردند. رقابت بین تولیدکنندگان منجر به ارزان‌تر شدن رایانه‌ها شده است. از آنجایی که این شرکت‌ها مجبور نبودند هزینه‌های تحقیقاتی زیادی را متحمل شوند، می‌توانستند رایانه‌های خود را با قیمتی بسیار کمتر از رایانه‌های مشابه IBM بفروشند. کامپیوترهای سازگار با رایانه شخصی IBM "کلون" (دوقلوها) نامیده می شدند. یکی از ویژگی های مشترک خانواده IBM PC و رایانه های سازگار سازگاری با نرم افزار و اصل معماری باز است. امکان افزودن و جایگزینی سخت افزارهای موجود با سخت افزارهای مدرن تر بدون تعویض کل کامپیوتر.
یکی از مهم ترین ایده های کامپیوترهای نسل چهارم این است که از چندین پردازنده به طور همزمان برای پردازش اطلاعات استفاده می شود (پردازش چند پردازنده ای).

تاریخچه توسعه فناوری کامپیوتر. سرور.

سرور یک کامپیوتر قدرتمند در شبکه های کامپیوتری است که به کامپیوترهای متصل به آن و دسترسی به شبکه های دیگر خدمات ارائه می دهد. ابر رایانه ها از دهه 1970 وجود داشته اند. برخلاف کامپیوترهای نویمان، آنها از روش پردازش چند پردازنده ای استفاده می کنند. با این روش مشکلی که باید حل شود به چند قسمت تقسیم می شود که هر کدام به صورت موازی روی پردازنده خودش حل می شود. این به طور چشمگیری عملکرد را افزایش می دهد. سرعت آنها میلیاردها عملیات در ثانیه است. اما این کامپیوترها میلیون ها دلار قیمت دارند.
رایانه های شخصی (PC) در همه جا استفاده می شوند و قیمت مقرون به صرفه ای دارند. برای آنها، تعداد زیادی ابزار نرم افزاری برای زمینه های مختلف کاربردی ایجاد شده است که به شخص در پردازش اطلاعات کمک می کند. حالا PC تبدیل به چند رسانه ای شده است، یعنی. نه تنها اطلاعات عددی و متنی را پردازش می کند، بلکه به طور موثر با صدا و تصویر نیز کار می کند.
رایانه های قابل حمل (کلمه لاتین "porto" به معنی "حمل") - رایانه های قابل حمل. رایج ترین آنها لپ تاپ ("یادداشت کتاب") - دفترچه یادداشت کامپیوتر شخصی است.
کامپیوترهای صنعتی برای استفاده در محیط های صنعتی (مثلاً برای کنترل ماشین ابزار، هواپیما و قطار) طراحی شده اند. آنها مشمول نیازهای افزایش یافته برای قابلیت اطمینان عملکرد بدون مشکل، مقاومت در برابر تغییرات دما، لرزش و غیره هستند. بنابراین، رایانه های شخصی معمولی را نمی توان به عنوان رایانه های صنعتی استفاده کرد.

تاریخچه توسعه فناوری کامپیوتر. v 1.0.

اولین وسیله ای که برای تسهیل شمارش طراحی شد چرتکه بود. با کمک استخوان های حساب ها می توان عملیات جمع و تفریق و ضرب های ساده را انجام داد.

1642 - بلز پاسکال، ریاضیدان فرانسوی، اولین ماشین محاسبه مکانیکی، "پاسکالین" را طراحی کرد که می توانست جمع مکانیکی اعداد را انجام دهد.

1673 - گوتفرید ویلهلم لایب نیتس ماشینی را طراحی کرد که به شما امکان می دهد چهار عملیات حسابی را به صورت مکانیکی انجام دهید.

نیمه اول قرن 19 - چارلز بابیج ریاضیدان انگلیسی سعی کرد یک دستگاه محاسباتی جهانی بسازد، یعنی یک کامپیوتر. بابیج آن را موتور تحلیلی نامید. او تشخیص داد که کامپیوتر باید حاوی حافظه باشد و توسط یک برنامه کنترل شود. به گفته بابیج، رایانه یک دستگاه مکانیکی است که برنامه های آن با استفاده از کارت های پانچ - کارت هایی از کاغذ ضخیم با اطلاعات اعمال شده با استفاده از سوراخ ها تنظیم می شود (در آن زمان قبلاً در دستگاه های بافندگی به طور گسترده استفاده می شد).

1941 - مهندس آلمانی Konrad Zuse یک کامپیوتر کوچک را بر اساس چندین رله الکترومکانیکی ساخت.

1943 - در ایالات متحده آمریکا ، در یکی از شرکت های IBM ، هوارد آیکن رایانه ای به نام "Mark-1" ایجاد کرد. این امکان انجام محاسبات را صدها برابر سریعتر از دستی (با استفاده از یک ماشین اضافه) فراهم کرد و برای محاسبات نظامی استفاده شد. از ترکیبی از سیگنال های الکتریکی و محرک های مکانیکی استفاده می کرد. "Mark-1" دارای ابعاد: 15 * 2-5 متر و حاوی 750000 قطعه بود. این دستگاه توانست دو عدد 32 بیتی را در 4 ثانیه ضرب کند.

1943 - در ایالات متحده آمریکا، گروهی از متخصصان به رهبری جان ماچلی و پروسپر اکرت شروع به طراحی کامپیوتر ENIAC بر اساس لوله های خلاء کردند.

1945 - ریاضیدان جان فون نویمان درگیر کار بر روی ENIAC بود که گزارشی از این رایانه تهیه کرد. فون نویمان در گزارش خود اصول کلی عملکرد کامپیوترها، یعنی دستگاه های محاسباتی جهانی را فرموله کرد. تا به حال، اکثریت قریب به اتفاق کامپیوترها مطابق با اصولی ساخته شده اند که جان فون نویمان بیان کرده است.

1947 - Eckert و Mauchly توسعه اولین ماشین سریال الکترونیکی UNIVAC (رایانه خودکار جهانی) را آغاز کردند. اولین مدل ماشین (UNIVAC-1) برای اداره سرشماری ایالات متحده ساخته شد و در بهار 1951 مورد بهره برداری قرار گرفت. کامپیوتر UNIVAC-1 همزمان و ترتیبی بر اساس کامپیوترهای ENIAC و EDVAC ایجاد شد. او با فرکانس ساعت 2.25 مگاهرتز کار می کرد و حاوی حدود 5000 لوله خلاء بود. یک دستگاه ذخیره سازی داخلی با ظرفیت 1000 عدد اعشاری 12 بیتی بر روی 100 خط تاخیر جیوه ساخته شد.

1949 - محقق انگلیسی مورنس ویلکز اولین رایانه ای را ساخت که اصول فون نویمان را در بر می گرفت.

1951 - J. Forrester مقاله ای در مورد استفاده از هسته های مغناطیسی برای ذخیره اطلاعات دیجیتال منتشر کرد.در ماشین Whirlwind-1 برای اولین بار از حافظه هسته مغناطیسی استفاده شد. این شامل 2 مکعب با 32-32-17 هسته بود که ذخیره 2048 کلمه را برای اعداد باینری 16 بیتی با یک بیت برابری فراهم می کرد.

1952 - IBM اولین کامپیوتر الکترونیکی صنعتی خود IBM 701 را منتشر کرد که یک کامپیوتر موازی همزمان حاوی 4000 لوله خلاء و 12000 دیود بود. یک نسخه بهبود یافته از ماشین IBM 704 سریع بود، از رجیسترهای شاخص استفاده می کرد و داده ها به صورت ممیز شناور نمایش داده می شدند.

بعد از کامپیوتر 704 آی بی ام، ماشین آی بی ام 709 عرضه شد که از نظر معماری به ماشین های نسل دوم و سوم نزدیک شد. در این ماشین ابتدا از آدرس دهی غیر مستقیم استفاده شد و برای اولین بار کانال های ورودی-خروجی ظاهر شد.

1952 - رمینگتون رند کامپیوتر UNIVAC-t 103 را منتشر کرد که اولین کامپیوتری بود که از وقفه های نرم افزاری استفاده کرد. کارمندان رمینگتون رند از شکل جبری الگوریتم های نوشتن به نام «کد کوتاه» استفاده کردند (اولین مفسر که در سال 1949 توسط جان ماچلی ایجاد شد).

1956 - سرهای مغناطیسی شناور روی بالشتک هوا توسط IBM ساخته شد. اختراع آنها امکان ایجاد نوع جدیدی از حافظه - دستگاه های ذخیره سازی دیسک (حافظه) را فراهم کرد که اهمیت آن در دهه های بعدی توسعه فناوری رایانه کاملاً قدردانی شد. اولین حافظه های دیسک در ماشین های IBM 305 و RAMAC ظاهر شدند. دومی دارای بسته ای متشکل از 50 دیسک فلزی با پوشش مغناطیسی بود که با سرعت 12000 دور در دقیقه می چرخید. / دقیقه روی سطح دیسک 100 آهنگ برای ضبط داده ها وجود داشت که هر کدام 10000 کاراکتر بود.

1956 - Ferranti کامپیوتر Pegasus را منتشر کرد که برای اولین بار مفهوم ثبات های عمومی (RON) را در بر داشت. با ظهور RON، تمایز بین ثبات های شاخص و انباشته ها حذف شد و برنامه نویس نه یک، بلکه چندین رجیستر انباشته را در اختیار داشت.

1957 - گروهی به رهبری D. Backus کار خود را بر روی اولین زبان برنامه نویسی سطح بالا به نام FORTRAN تکمیل کردند. این زبان که برای اولین بار در رایانه IBM 704 پیاده سازی شد، به گسترش دامنه رایانه ها کمک کرد.

دهه 1960 - نسل دوم رایانه ها، عناصر منطقی رایانه ها بر اساس دستگاه های نیمه هادی - ترانزیستورها پیاده سازی می شوند، زبان های برنامه نویسی الگوریتمی مانند الگول، پاسکال و غیره در حال توسعه هستند.

دهه 1970 - نسل سوم کامپیوترها، مدارهای مجتمع حاوی هزاران ترانزیستور در یک صفحه نیمه هادی. سیستم عامل، زبان های برنامه نویسی ساختاری شروع به ایجاد کردند.

1974 - چندین شرکت اعلام کردند که یک رایانه شخصی بر اساس ریزپردازنده Intel-8008 ایجاد کردند - دستگاهی که عملکردهای مشابه یک رایانه بزرگ را انجام می دهد، اما برای یک کاربر طراحی شده است.

1975 - اولین کامپیوتر شخصی Altair-8800 که به صورت تجاری توزیع شد بر اساس ریزپردازنده Intel-8080 ظاهر شد. این کامپیوتر تنها 256 بایت رم داشت و صفحه کلید و صفحه نمایش نداشت.

اواخر سال 1975 - پل آلن و بیل گیتس (بنیانگذاران آینده مایکروسافت) یک مترجم زبان پایه برای کامپیوتر Altair ایجاد کردند که به کاربران اجازه می داد به سادگی با کامپیوتر ارتباط برقرار کنند و به راحتی برای آن برنامه بنویسند.

آگوست 1981 - IBM کامپیوتر IBM را معرفی کرد. یک ریزپردازنده 16 بیتی Intel-8088 به عنوان ریزپردازنده اصلی رایانه استفاده شد که امکان کار با 1 مگابایت حافظه را فراهم می کرد.

دهه 1980 - نسل چهارم کامپیوترها، ساخته شده بر روی مدارهای مجتمع بزرگ. ریزپردازنده ها در قالب یک ریزمدار واحد، تولید انبوه رایانه های شخصی پیاده سازی می شوند.

دهه 1990 - نسل پنجم کامپیوترها، مدارهای مجتمع فوق العاده بزرگ. پردازنده ها حاوی میلیون ها ترانزیستور هستند. ظهور شبکه های کامپیوتری جهانی با استفاده انبوه.

دهه 2000 - نسل ششم کامپیوترها. یکپارچه سازی رایانه ها و لوازم خانگی، رایانه های جاسازی شده، توسعه محاسبات شبکه.

نیاز به دستگاه هایی برای سرعت بخشیدن به روند شمارش هزاران سال پیش در انسان ظاهر شد. در آن زمان برای این کار از ساده ترین وسایل مانند چوب شماری استفاده می شد. بعداً چرتکه آمد که بیشتر به نام چرتکه معروف است. این اجازه می داد فقط ساده ترین عملیات حسابی را انجام دهد. از آن زمان خیلی چیزها تغییر کرده است. تقریباً هر خانه ای یک کامپیوتر دارد و یک گوشی هوشمند در جیب شماست. همه اینها را می توان تحت نام کلی "فناوری کامپیوتر" یا "فناوری کامپیوتر" ترکیب کرد. در این مقاله، کمی بیشتر با تاریخچه توسعه آن آشنا خواهید شد.

1623. ویلهلم شیکارد فکر می کند: "چرا نباید اولین ماشین افزودن را اختراع کنم؟" و او آن را اختراع می کند. او یک وسیله مکانیکی به دست می‌آورد که قادر به انجام عملیات‌های اساسی حسابی (جمع، ضرب، تقسیم و تفریق) و کار با کمک چرخ دنده‌ها و سیلندرها است.

1703. گوتفرید ویلهلم لایب نیتس سیستم اعداد دودویی را در رساله خود "Explication de l'Arithmtique Binaire" توصیف می کند که به روسی به عنوان "تبیین حساب باینری" ترجمه می شود. پیاده سازی رایانه ها با استفاده از آن بسیار ساده تر است و خود لایب نیتس در مورد آن می دانست. در سال 1679، او طرحی برای یک کامپیوتر باینری ایجاد کرد. اما در عمل، اولین چنین دستگاهی تنها در اواسط قرن بیستم ظاهر شد.

1804 کارت های سوراخ دار (کارت های پانچ شده) برای اولین بار ظاهر می شوند. استفاده از آنها در دهه 1970 متوقف نشد. آنها ورق های مقوای نازک هستند، در برخی مکان ها سوراخ وجود دارد. اطلاعات در توالی های مختلف این سوراخ ها ثبت شد.

1820 چارلز خاویر توماس (بله، تقریباً مانند پروفسور ایکس) ماشین اضافه کننده توماس را منتشر می کند که به عنوان اولین حساب سنج تولید انبوه در تاریخ ثبت شد.

1835 چارلز بابیج می خواهد موتور تحلیلی خود را اختراع کند و آن را توصیف می کند. در ابتدا وظیفه این دستگاه محاسبه جداول لگاریتمی با دقت بالا بود، اما بعداً بابیج نظر خود را تغییر داد. حالا رویای او به یک ماشین همه منظوره تبدیل شده است. در آن زمان، ایجاد چنین دستگاهی کاملاً واقع بینانه بود، اما کار با بابیج به دلیل ماهیت او دشوار بود. در نتیجه اختلاف نظر، پروژه بسته شد.

1845 اسرائیل استافل اولین دستگاهی را ایجاد کرد که قادر به استخراج ریشه های مربع از اعداد است.

1905 پرسی لوجرت پروژه ای را برای یک کامپیوتر مکانیکی قابل برنامه ریزی منتشر می کند.

1936 Konrad Zuse تصمیم می گیرد کامپیوتر خود را بسازد. او او را Z1 می نامد.

1941 Konrad Zuse Z3، اولین کامپیوتر کنترل‌شده با برنامه در جهان را منتشر کرد. پس از آن، چندین ده دستگاه دیگر از سری Z منتشر شد.

1961 راه اندازی ANITA Mark VII، اولین ماشین حساب کاملا الکترونیکی در جهان.

چند کلمه در مورد نسل های کامپیوتر.

1 نسل.اینها به اصطلاح کامپیوترهای لامپ هستند. آنها با لامپ های الکترونیکی کار می کنند. اولین چنین دستگاهی در اواسط قرن بیستم ساخته شد.

2 نسل.همه از رایانه های نسل اول استفاده می کردند، تا اینکه ناگهان در سال 1947، والتر براتین و جان باردین یک چیز بسیار مهم را اختراع کردند - ترانزیستور. اینگونه بود که نسل دوم کامپیوترها ظاهر شد. آنها انرژی بسیار کمتری مصرف می کردند و عملکردشان بیشتر بود. این دستگاه ها در دهه 50 تا 60 قرن بیستم رایج بودند تا اینکه مدار مجتمع در سال 1958 اختراع شد.

نسل 3.عملکرد این کامپیوترها بر اساس مدارهای مجتمع بود. هر مداری از این دست حاوی صدها میلیون ترانزیستور است. با این حال، ایجاد نسل سوم مانع از انتشار کامپیوترهای نسل دوم نشد.

نسل 4.در سال 1969، تاد هاف به این فکر افتاد که بسیاری از مدارهای مجتمع را با یک دستگاه کوچک جایگزین کند. بعدها ریزتراشه نامیده شد. به لطف این، ایجاد میکرو کامپیوترهای بسیار کوچک امکان پذیر شد. اولین چنین دستگاهی توسط اینتل عرضه شد. و در دهه 80، ریزپردازنده ها و ریز رایانه ها رایج ترین بودند. ما هنوز از آنها استفاده می کنیم.

این تاریخچه مختصری از توسعه فناوری رایانه و فناوری رایانه بود. امیدوارم توانسته باشم به شما علاقه مند باشم. خداحافظ!

موسسه آموزشی بودجه شهرداری

"دبیرستان شماره 30"

انجام:

دانش آموز کلاس هشتم

دیمیتریوا داریا

معلم:

دمچنکو E.E.

G. Kursk، 2014

"تاریخچه توسعه فناوری کامپیوتر"

چکیده

مقدمه

جامعه بشری در مسیر رشد خود نه تنها بر ماده و انرژی، بلکه بر اطلاعات نیز تسلط یافته است. با ظهور و توزیع انبوه رایانه ها، شخص ابزار قدرتمندی را برای استفاده مؤثر از منابع اطلاعاتی دریافت کرد تا فعالیت فکری خود را افزایش دهد. از این به بعد (اواسطXXقرن)، گذار از یک جامعه صنعتی به یک جامعه اطلاعاتی آغاز شد، که در آن اطلاعات به منبع اصلی تبدیل می شود.

توانایی اعضای جامعه در استفاده از اطلاعات کامل، به موقع و قابل اعتماد تا حد زیادی به میزان توسعه و تسلط بر فناوری های جدید اطلاعاتی که مبتنی بر رایانه است بستگی دارد. نقاط عطف اصلی در تاریخ توسعه آنها را در نظر بگیرید.

مهندسی رایانه جزء ضروری فرآیند محاسبات و پردازش داده است. اولین دستگاه های محاسباتی احتمالاً شناخته شده بودندچوب های شمارش که امروزه نیز در پایه های ابتدایی بسیاری از مدارس برای آموزش شمارش استفاده می شود. در حال توسعه، این دستگاه ها پیچیده تر شدند، به عنوان مثال، مانندفنیقیهمجسمه های سفالی، همچنین برای نمایش بصری تعداد موارد شمارش شده در نظر گرفته شده است. چنین وسایلی به نظر می رسد توسط بازرگانان و حسابداران آن زمان استفاده می شده است.

به تدریج، از ساده ترین وسایل برای شمارش، دستگاه های پیچیده تری متولد شدند.: ( ), , , . با وجود سادگی دستگاه‌های محاسباتی اولیه، یک حسابدار با تجربه می‌تواند با محاسبات ساده حتی سریع‌تر از صاحبان کند ماشین‌حساب مدرن به نتایج برسد. به طور طبیعی، عملکرد و سرعت شمارش دستگاه های محاسباتی مدرن مدت هاست که از توانایی های برجسته ترین ماشین حساب انسانی فراتر رفته است.

بشر هزاران سال پیش یاد گرفت که از ساده ترین دستگاه های شمارش استفاده کند. بیشترین تقاضا نیاز به تعیین تعداد اقلام مورد استفاده در مبادله بود. یکی از ساده ترین راه حل ها استفاده از معادل وزن کالای مبادله شده بود که نیازی به محاسبه مجدد دقیق تعداد اجزای آن نداشت. برای این اهداف، ساده ترین تعادلتعادل، که به یکی از اولین وسایل برای تعیین کمی تبدیل شدتوده ها اصل هم ارزی به طور گسترده در یک دستگاه شمارش ساده دیگر - چرتکه یا چرتکه استفاده می شد. تعداد اجسام شمارش شده با تعداد بند انگشت های متحرک این ساز مطابقت داشت. یک وسیله نسبتاً پیچیده برای شمارش می تواند تسبیح باشد که در بسیاری از ادیان استفاده می شود. مؤمن، مانند روایات، تعداد دعاهای خوانده شده را بر روی دانه های تسبیح می شمرد و هنگام عبور از یک دایره کامل از تسبیح، شمارنده دانه های مخصوص را در دم جداگانه ای حرکت می داد که تعداد دایره های شمارش شده را نشان می داد.با اختراع چرخ دنده ها، دستگاه های محاسبه بسیار پیچیده تر ظاهر شدند.

در مورد تمام نسل های کامپیوتر،در مورد تاریخچه توسعه فناوری رایانه، می خواهم در مقاله خود بگویم.

آغاز عصر کامپیوتر

اولین کامپیوترانیاکدر پایان سال 1945 در ایالات متحده آمریکا تاسیس شد.

ایده های اصلی که سال هاست فناوری کامپیوتر بر اساس آن ها توسعه یافته است در سال 1946 توسط ریاضیدان آمریکایی جان فون نویمان فرموله شد. آنها معماری فون نویمان نامیده می شوند.

در سال 1949، اولین کامپیوتر با معماری فون نویمان ساخته شد - ماشین انگلیسیEDSAC. یک سال بعد، کامپیوتر آمریکایی ظاهر شدEDVAC.

در کشور ما اولین کامپیوتر در سال 1951 ساخته شد. آن را MESM نامیدند - یک ماشین محاسبه الکترونیکی کوچک. طراح MESM سرگئی الکسیویچ لبدف بود.

تولید سریال کامپیوترها در دهه 50 آغاز شدXXقرن.

مرسوم است که تجهیزات محاسباتی الکترونیکی را به نسل های مرتبط با تغییر در پایه عنصر تقسیم می کنند. بعلاوه،خودروهای نسل های مختلف متفاوت هستندمعماری منطقی و نرم افزارامنیت، سریعاکشن، رم، روش ورودی و شمااطلاعات آب و غیره

اولین کامپیوتر - یک ماشین جهانی با استفاده از لوله های خلاء - در ایالات متحده آمریکا در سال 1945 ساخته شد.

این دستگاه ENIAC نام داشت (مخفف: انتگرالگر دیجیتال الکترونیکی و ماشین حساب). طراحان ENIAC J. Mouchli و J. Eckert بودند. سرعت شمارش این ماشین از سرعت ماشین های رله آن زمان هزار برابر بیشتر بود.

اول الکترونیکییک کامپیوتر ENIAC با استفاده از روش plug-and-switch برنامه‌ریزی شد، یعنی برنامه با اتصال تک تک بلوک‌های دستگاه بر روی برد سوئیچینگ با هادی ساخته شد. این روش پیچیده و خسته کننده برای آماده سازی دستگاه برای کار، کارکرد آن را ناخوشایند می کرد.

ایده های اصلی که بر اساس آن فناوری رایانه سال ها در حال توسعه بوده است توسط بزرگترین ریاضیدان آمریکایی جان فون نویمان توسعه داده شد.

در سال 1946، مجله "Nature" مقاله ای از J. von Neumann، G. Goldstein و A. Burks را با عنوان "مطالعه اولیه طراحی منطقی یک دستگاه محاسباتی الکترونیکی" منتشر کرد. این مقاله اصول طراحی و عملکرد کامپیوترها را تشریح کرد. اصلی ترین اصل ذخیره در حافظه استبرنامه ها که بر اساس آن داده ها و برنامه در حافظه عمومی دستگاه قرار می گیرد.

توصیف اساسی دستگاه و عملکرد یک رایانه معمولاً معماری رایانه نامیده می شود. ایده های مطرح شده در مقاله ذکر شده در بالا "معماری کامپیوتر توسط J. von Neumann" نامیده شد.

در سال 1949، اولین کامپیوتر با معماری نویمان ساخته شد - ماشین انگلیسی EDSAC. یک سال بعد، کامپیوتر آمریکایی EDVAС ظاهر شد. ماشین های نام برده در یک نسخه وجود داشتند. تولید سریال کامپیوترها در کشورهای توسعه یافته جهان در دهه 50 قرن بیستم آغاز شد.

در کشور ما اولین کامپیوتر در سال 1951 ساخته شد. آن را MESM نامیدند - یک ماشین محاسبه الکترونیکی کوچک. طراح MESM سرگئی الکسیویچ لبدف بود

نقش آکادمیک S. A. Lebedev در ایجاد رایانه های داخلی بسیار زیاد است. تحت رهبری او، در دهه 1950، کامپیوترهای لوله سریال BESM-1 (ماشین محاسبه الکترونیکی پرسرعت)، BESM-2، M-20 ساخته شدند. در آن زمان این ماشین ها جزو بهترین های دنیا بودند.

در دهه 60 قرن بیستم، S. A. Lebedev توسعه رایانه های نیمه هادی BESM-ZM، BESM-4، M-220، M-222 را رهبری کرد. دستاورد برجسته آن دوره ماشین BESM-6 بود. این اولین کامپیوتر داخلی و یکی از اولین کامپیوترهای جهان با سرعت 1 میلیون عملیات در ثانیه است.

ایده ها و پیشرفت های بعدی S. A. Lebedev به ایجاد ماشین های پیشرفته تر نسل های بعدی کمک کرد.

نسل اول کامپیوترها

نسل اول کامپیوترها - ماشین های لامپ دهه 50.سرعت شمارش سریع ترین ماشین های نسل اول به 20 هزار عملیات در ثانیه رسید. برای ورود به برنامه ها و داده ها از نوارهای پانچ و کارت های پانچ استفاده شد. از آنجایی که حافظه داخلی این ماشین‌ها کوچک بود (می‌توانست حاوی چندین هزار عدد و دستورالعمل‌های برنامه باشد)، آنها عمدتاً برای محاسبات مهندسی و علمی استفاده می‌شدند که مربوط به پردازش مقادیر زیادی داده نبود. اینها سازه های نسبتاً حجیمی بودند که حاوی هزاران لامپ بودند که گاهی صدها متر مربع را اشغال می کردند و صدها کیلووات برق مصرف می کردند. برنامه‌های چنین ماشین‌هایی به زبان‌های دستورالعمل ماشین کامپایل شده بودند، بنابراین برنامه‌نویسی در آن زمان برای تعداد کمی در دسترس نبود. به طور کلی پذیرفته شده است که نسل اول کامپیوترها در طول جنگ جهانی دوم پس از آن ظاهر شدند1943 کنراد زوزه، به دوستان و اقوام نشان داد1938 رله) یک ماشین دمدمی مزاج و در محاسبات غیر قابل اعتماد است. در ماه می1941 سال دربرلین

به طور کلی پذیرفته شده است که نسل اول کامپیوترها در طول جنگ جهانی دوم پس از آن ظاهر شدند1943 سال، اگرچه اولین نماینده کاری را باید خودرو V-1 (Z1) در نظر گرفت.کنراد زوزهبه دوستان و اقوام نشان داده شد1938 سال این اولین الکترونیکی بود (ساخته شده بر روی آنالوگ های خانگیرله) ماشینی دمدمی مزاج و در محاسبات غیر قابل اعتماد. در ماه می1941 سال دربرلین, Zuse ماشین Z3 را ارائه کرد که باعث خوشحالی متخصصان شد. علیرغم تعدادی از کاستی ها، این اولین کامپیوتری بود که تحت شرایط دیگر، می توانست موفقیت تجاری داشته باشد.

با این حال اولین کامپیوترها انگلیسی هستندکلوسوس(1943) و آمریکاییانیاک(1945). ENIAC اولین کامپیوتر لوله خلاء بود.

کامپیوترهای نسل اول از لوله های خلاء و رله ها به عنوان پایه عنصر استفاده می کردند. حافظه دسترسی تصادفی روی تریگرها و بعداً روی هسته‌های فریت انجام شد.پایه عناصر اولین رایانه ها - لوله های خلاء - ابعاد بزرگ، مصرف انرژی قابل توجه، قابلیت اطمینان کم و در نتیجه حجم تولید کم و دایره باریکی از کاربران، عمدتاً از دنیای علم را تعیین می کند. در چنین ماشین هایی، عملاً هیچ وسیله ای برای ترکیب عملیات برنامه در حال اجرا و موازی سازی عملکرد دستگاه های مختلف وجود نداشت. دستورات یکی پس از دیگری اجرا می شدند، ALU در فرآیند تبادل داده با دستگاه های خارجی که مجموعه آن بسیار محدود بود، بیکار بود. به عنوان مثال، حافظه عملیاتی BESM-2 2048 کلمه 39 بیتی بود؛ درام های مغناطیسی و درایوهای نوار مغناطیسی به عنوان حافظه خارجی استفاده می شدند. فرآیند ارتباط بین یک فرد و یک ماشین نسل اول بسیار زمان بر و بی اثر بود. به عنوان یک قاعده، خود توسعه دهنده، که برنامه را در کدهای ماشین می نوشت، آن را با استفاده از کارت های پانچ وارد حافظه کامپیوتر می کرد و سپس به صورت دستی اجرای آن را کنترل می کرد. این هیولای الکترونیکی برای مدت معینی به استفاده ناپذیر از برنامه نویس داده شد و کارایی حل مشکل محاسباتی تا حد زیادی به سطح مهارت او، توانایی یافتن و تصحیح سریع خطاها و توانایی پیمایش در کنسول رایانه بستگی داشت. . جهت گیری به سمت کنترل دستی عدم وجود هر گونه امکانی را برای برنامه های بافر تعیین کرد.

کامپیوترهای نسل اول با قابلیت اطمینان کم مشخص می شدند، به سیستم خنک کننده نیاز داشتند و ابعاد قابل توجهی داشتند. فرآیند برنامه نویسی به هنر قابل توجهی، دانش خوب از معماری کامپیوتر و قابلیت های نرم افزار آن نیاز داشت. در ابتدا از برنامه نویسی در کدهای کامپیوتری (کد ماشین) استفاده شد، سپس کدهای خودکار و اسمبلرها ظاهر شدند و روند کارهای برنامه نویسی را تا حدی خودکار کردند. کامپیوترهای نسل اول برای محاسبات علمی و فنی مورد استفاده قرار گرفتند. فرآیند برنامه نویسی بیشتر شبیه هنری بود که توسط حلقه بسیار باریکی از ریاضیدانان، مهندسان الکترونیک و فیزیکدانان انجام می شد.

همه کامپیوترهای نسل اولعمل کردبر اساس لوله های خلاء، که آنها را غیر قابل اعتماد می کرد - لوله ها باید مرتباً تعویض می شدند. این کامپیوترها ماشین های بزرگ، دست و پا گیر و گران قیمتی بودند که فقط شرکت های بزرگ و دولت ها می توانستند آن ها را خریداری کنند. لامپ ها مقدار زیادی برق مصرف می کردند و گرمای زیادی تولید می کردند.

علاوه بر این، هر ماشین از زبان برنامه نویسی خود استفاده می کرد. مجموعه دستورالعمل ها کوچک بود، طرح واحد منطق حسابی و واحد کنترل بسیار ساده است، نرم افزار عملا وجود نداشت. امتیاز رم و عملکرد پایین بود. نوارهای پانچ، کارت های پانچ، نوارهای مغناطیسی و دستگاه های چاپ برای ورودی-خروجی استفاده شد، دستگاه های حافظه با دسترسی تصادفی بر اساس خطوط تاخیر جیوه ای لوله های پرتو کاتدی پیاده سازی شدند.

این ناراحتی ها از طریق توسعه شدید ابزارهایی برای خودکارسازی برنامه نویسی، ایجاد سیستم های برنامه های خدماتی که کار بر روی دستگاه را ساده می کند و کارایی استفاده از آن را افزایش می دهد، غلبه کرد. این امر به نوبه خود مستلزم تغییرات قابل توجهی در ساختار رایانه ها بود که هدف آن نزدیکتر کردن آن به الزامات ناشی از تجربه رایانه های عامل بود.

نسل دوم کامپیوترها

در سال 1949، اولین دستگاه نیمه هادی در ایالات متحده ساخته شد که جایگزین لوله خلاء شد. به آن ترانزیستور می گویند.در دهه 60 ترانزیستورها به پایه عنصری تبدیل شده اند کامپیوتر نسل دوم. انتقال به عناصر نیمه هادی کیفیت رایانه ها را از همه لحاظ بهبود بخشید: آنها فشرده تر، قابل اطمینان تر و انرژی کمتری مصرف می کردند. سرعت اکثر ماشین ها به ده ها و صدها هزار عملیات در ثانیه می رسید. حجم حافظه داخلی در مقایسه با کامپیوترهای نسل اول صدها برابر شده است. دستگاه های حافظه خارجی (مغناطیسی) تا حد زیادی توسعه یافته اند: درام های مغناطیسی، درایوهای نوار مغناطیسی. به لطف این امکان ایجاد سیستم های مرجع اطلاعاتی و جستجو در رایانه ها فراهم شد (این به دلیل نیاز به ذخیره مقادیر زیادی از اطلاعات در رسانه های مغناطیسی برای مدت طولانی است).در طول نسل دوم، زبان های برنامه نویسی سطح بالا به طور فعال شروع به توسعه کردند. اولین آنها FORTRAN، ALGOL، COBOL بودند. برنامه نویسی به عنوان عنصری از سواد، عمدتاً در میان افراد دارای تحصیلات عالی رایج شده است.

نسل دوم کامپیوترها انتقال به پایه عنصر ترانزیستور است، ظاهر اولین کامپیوترهای کوچک.

کامپیوترهای نسل دوم معمولاً از تعداد زیادی برد مدار چاپی تشکیل شده بودند که هر کدام از یک تا چهار برددرگاه های منطقییاباعث می شود. به خصوص،سیستم مدولار استاندارد IBMاستاندارد این گونه بردها و کانکتورهای اتصال را برای آنها تعریف کرد. AT1959بر اساس ترانزیستور IBM یک مین فریم منتشر کرده استIBM 7090و ماشین کلاس متوسطIBM 1401. دومی استفاده کردکارت پانچ شدهورودی و تبدیل به محبوب ترین رایانه عمومی در آن زمان شد: در دوره 1960-1964. بیش از 100 هزار نسخه از این دستگاه تولید شد. از 4000 کاراکتر حافظه استفاده می کرد (بعداً به 16000 کاراکتر افزایش یافت). بسیاری از جنبه های این پروژه مبتنی بر تمایل به جایگزینی دستگاه های کارت پانچ بود که از آن زمان به طور گسترده مورد استفاده قرار گرفته بود.دهه 1920تا اوایل دهه 1970. AT1960IBM یک ترانزیستور منتشر کردIBM 1620، در ابتدا فقط نوار پانچ بود، اما به زودی به کارت های پانچ به روز شد. این مدل به عنوان یک کامپیوتر علمی محبوب شد و حدود 2000 نسخه از آن تولید شد. این دستگاه از حافظه هسته مغناطیسی تا 60000 رقم اعشاری استفاده می کرد.

در همان سال 1960مدسامبراولین مدل خود را منتشر کرد -PDP-1 برای استفاده توسط پرسنل فنی در آزمایشگاه ها و برای تحقیقات طراحی شده است.

AT1961شرکت باروزمنتشر شدB5000، اولین کامپیوتر دو پردازنده باحافظه مجازی. دیگر ویژگی های منحصر به فرد بودمعماری پشته،آدرس دهی مبتنی بر توصیفگر و بدون برنامه نویسی مستقیمزبان اسمبلی.

کامپیوتر نسل دومIBM 1401 که در اوایل دهه 1960 تولید شد، با فروش بیش از 10000 دستگاه از این دستگاه، یک سوم بازار رایانه های جهان را به خود اختصاص داد.

استفاده از نیمه هادی ها نه تنها بهبود یافته استواحد پردازش مرکزی، بلکه دستگاه های جانبی. نسل دوم دستگاه های ذخیره سازی داده ها قبلاً امکان ذخیره ده ها میلیون کاراکتر و اعداد را فراهم کرده است. یک تقسیم بندی به سختی ثابت وجود داشت (درست شد ) دستگاه های ذخیره سازی متصل به پردازنده توسط یک کانال انتقال داده با سرعت بالا و قابل جابجایی (قابل جابجایی ) دستگاه ها تعویض کاست دیسک در چنجر فقط چند ثانیه طول کشید. اگرچه ظرفیت رسانه های قابل جابجایی معمولاً کمتر بود، اما قابلیت تعویض آنها امکان ذخیره تقریباً نامحدود داده را فراهم کرد.نوار کاستمعمولاً برای آرشیو داده ها استفاده می شد زیرا حجم بیشتری را با هزینه کمتر فراهم می کرد.

در بسیاری از ماشین‌های نسل دوم، وظایف ارتباط با دستگاه‌های جانبی به تخصصی واگذار شد.پردازنده های مشترک به عنوان مثال، در حالی کهپردازنده جانبیخواندن یا پانچ کارت های پانچ شده را انجام می دهد، پردازنده اصلی محاسبات یا شاخه ها را مطابق برنامه انجام می دهد. یک گذرگاه داده در طول چرخه واکشی و اجرا، داده‌ها را بین حافظه و پردازنده حمل می‌کند، و معمولاً سایر گذرگاه‌های داده، تجهیزات جانبی را ارائه می‌کنند. درPDP-1چرخه دسترسی به حافظه 5 میکروثانیه طول کشید. بیشتر دستورالعمل ها به 10 میکروثانیه نیاز دارند: 5 برای واکشی دستورالعمل و 5 دیگر برای واکشی عملوند.

"ستون"اولین کامپیوتر مبتنی بر کامپیوتر بودمنطق سه گانه، توسعه یافته در1958که دراتحاد جماهیر شوروی اولین کامپیوترهای نیمه هادی سریال شوروی بودند«بهار» و «برف» تولید شده با1964 بر1972 حداکثر عملکرد کامپیوتر Sneg 300000 عملیات در ثانیه بود. ماشین ها بر اساس ترانزیستورهایی با فرکانس ساعت 5 مگاهرتز ساخته شدند. در مجموع 39 کامپیوتر تولید شد.

بهترین کامپیوتر خانگی نسل 2 محسوب می شودBESM-6، ایجاد شده در1966.

اصل استقلال بیشتر در حال توسعه است - قبلاً در سطح دستگاه های فردی اجرا شده است که در ساختار مدولار آنها بیان می شود. دستگاه های ورودی/خروجی دارای CU های مخصوص به خود (به نام کنترلر) هستند که CU مرکزی را از مدیریت عملیات ورودی/خروجی آزاد می کند.

بهبود و ارزان شدن رایانه ها منجر به کاهش هزینه واحد زمان رایانه و منابع محاسباتی در هزینه کل یک راه حل خودکار برای مشکل پردازش داده شد، در حالی که در همان زمان، هزینه های توسعه برنامه ها (یعنی برنامه نویسی) تقریباً کاهش یافت. کاهش پیدا نکرد و در برخی موارد تمایل به افزایش داشت. بنابراین، روندی به سمت برنامه نویسی کارآمد ترسیم شد که در نسل دوم رایانه ها شروع به تحقق یافت و تا به امروز در حال توسعه است.

توسعه بر اساس کتابخانه برنامه های استاندارد سیستم های یکپارچه با ویژگی قابل حمل بودن، یعنی. کارکرد بر روی کامپیوترهای برندهای مختلف متداول ترین ابزارهای نرم افزاری مورد استفاده در PPP برای حل مسائل یک کلاس خاص اختصاص داده شده است.

فن آوری اجرای برنامه ها در رایانه در حال بهبود است: ابزارهای نرم افزاری ویژه در حال ایجاد - نرم افزار سیستم.

هدف نرم افزار سیستم این است که پردازشگر را آسان تر و سریع تر از کاری به کار دیگر منتقل کند. اولین سیستم های پردازش دسته ای ظاهر شدند که به سادگی راه اندازی برنامه ها را یکی پس از دیگری خودکار می کردند و در نتیجه استفاده از پردازنده را افزایش می دادند. سیستم های پردازش دسته ای نمونه اولیه سیستم عامل های مدرن بودند، آنها اولین برنامه های سیستمی بودند که برای کنترل فرآیند محاسبات طراحی شدند. در حین اجرای سیستم های پردازش دسته ای، یک زبان رسمی کنترل شغل ایجاد شد که با کمک آن برنامه نویس به سیستم و اپراتور گفت که می خواهد چه کاری را روی رایانه انجام دهد. مجموعه ای از چندین کار، معمولاً به شکل دسته ای از کارت های پانچ شده، بسته کار نامیده می شود. این عنصر امروزه هنوز زنده است: فایل‌های دسته‌ای (یا دسته‌ای) به اصطلاح MS DOS چیزی بیش از بسته‌های وظیفه نیستند (پسوند در نام آنها bat مخفف کلمه انگلیسی batch است که به معنای دسته‌ای است).

کامپیوترهای داخلی نسل دوم شامل پرومین، مینسک، هرازدان، میر است.

نسل سوم کامپیوترها

نسل سوم کامپیوترهابر اساس یک عنصر جدید ایجاد شد- مدارهای یکپارچه: روی یک ویفر کوچک از مواد نیمه هادی به مساحت کمتر از 1 سانتی متر 2 مدارهای الکترونیکی پیچیده نصب شده بودند. آنها را مدارهای مجتمع (ICs) می نامیدند. اولین آی سی حاوی ده ها و سپس صدها عنصر (ترانزیستور، مقاومت و غیره) بود. هنگامی که درجه یکپارچگی (تعداد عناصر) به هزار نفر رسید، آنها را مدارهای مجتمع بزرگ نامیدند - LSI. سپس مدارهای مجتمع بسیار بزرگ ظاهر شد - VLSI. کامپیوترهای نسل سوم در نیمه دوم دهه 60، زمانی که یک شرکت آمریکایی شروع به تولید کردندIBMتولید سیستم ماشینی را آغاز کردIBM-360. در اتحاد جماهیر شوروی در دهه 70، تولید ماشین آلات سری ES EVM (سیستم کامپیوتری یکپارچه) آغاز شد. انتقال به نسل سوم با تغییرات قابل توجهی در معماری کامپیوتر همراه است. اکنون می توانید چندین برنامه را همزمان روی یک دستگاه اجرا کنید. به این حالت کار، حالت چند برنامه ای (چند برنامه ای) می گویند. سرعت قدرتمندترین مدل های کامپیوتری به چندین میلیون عملیات در ثانیه رسیده است. در ماشین های نسل سوم، نوع جدیدی از دستگاه های ذخیره سازی خارجی ظاهر شد - دیسک های مغناطیسی. انواع جدیدی از دستگاه های ورودی-خروجی به طور گسترده مورد استفاده قرار می گیرند: نمایشگر، پلاتر. در این دوره، زمینه های کاربرد رایانه به طور قابل توجهی گسترش یافت. پایگاه های داده، اولین سیستم های هوش مصنوعی، طراحی به کمک کامپیوتر (CAD) و سیستم های کنترل (ACS) شروع به ایجاد کردند. در دهه 1970، خطی از کامپیوترهای کوچک (مینی) توسعه قدرتمندی دریافت کردند.

پایه عنصر یک کامپیوتر، مدارهای مجتمع کوچک (MIS) است که شامل صدها یا هزاران ترانزیستور در یک صفحه است. عملکرد این ماشین ها از پایانه های الفبایی کنترل می شد. برای کنترل از زبان های سطح بالا و اسمبلر استفاده شد. داده ها و برنامه ها هم از ترمینال و هم از کارت های پانچ و نوارهای پانچ وارد می شد. این ماشین ها برای استفاده گسترده در زمینه های مختلف علم و فناوری (محاسبات، مدیریت تولید، اجسام متحرک و غیره) در نظر گرفته شده بودند. به لطف مدارهای مجتمع، بهبود قابل توجهی ویژگی های فنی و عملیاتی رایانه ها و کاهش شدید قیمت سخت افزار امکان پذیر شد. به عنوان مثال، ماشین‌های نسل سوم نسبت به ماشین‌های نسل دوم دارای رم بیشتر، عملکرد سریع‌تر، قابلیت اطمینان بهبودیافته و کاهش مصرف انرژی، ردپای و وزن هستند.

مدار مجتمع، تراشه - "محصول میکروالکترونیکی که دارای چگالی بسته بندی بالایی از عناصر متصل الکتریکی است و به عنوان یک کل ساختاری واحد در نظر گرفته می شود." (Gorokhov P.K. فرهنگ لغت توضیحی الکترونیک رادیویی. اصطلاحات اساسی. M.: زبان روسی، 1993). قبل از اختراع مدار مجتمع (در سال 1958) هر یک از اجزای یک مدار الکترونیکی به طور جداگانه ساخته می شد و سپس قطعات با لحیم کاری به یکدیگر متصل می شدند. ظهور مدارهای مجتمع کل فناوری را تغییر داده است. در همان زمان، تجهیزات الکترونیکی ارزان تر شدند. ریزمدار پیچیدگی چند لایه ای از صدها مدار است که به قدری ریز هستند که با چشم غیر مسلح دیده نمی شوند. این مدارها همچنین دارای اجزای غیرفعال هستند - مقاومت هایی که در برابر جریان الکتریکی مقاومت ایجاد می کنند و خازن هایی که می توانند بار را ذخیره کنند. با این حال، مهمترین اجزای مدارهای مجتمع ترانزیستورها هستند - وسایلی که هم می توانند ولتاژ را تقویت کنند و هم آن را خاموش و روشن کنند و به صورت باینری "صحبت کنند". نسل سوم با ظهور رایانه هایی با پایه عنصر بر روی مدارهای مجتمع (IC) همراه است. در ژانویه 1959، D. Kilby اولین مدار مجتمع را ایجاد کرد که یک صفحه ژرمانیومی نازک به طول 1 سانتی متر است. برای نشان دادن قابلیت های فن آوری یکپارچه، Texas Instruments یک کامپیوتر روی برد برای نیروی هوایی ایالات متحده ایجاد کرد که شامل 587 مدار مجتمع و یک حجم 150 برابر کوچکتر از یک کامپیوتر مشابه قدیمی است. اما مدار مجتمع کیلبی دارای تعدادی کاستی قابل توجه بود که با ظهور مدارهای مجتمع مسطح توسط R. Noyce در همان سال برطرف شد. از آن لحظه به بعد، فناوری آی سی راهپیمایی پیروزمندانه خود را آغاز کرد و تمام بخش های جدید الکترونیک مدرن و اول از همه فناوری رایانه را به تصرف خود درآورد.
اولین کامپیوترهای روی برد ویژه با استفاده از فناوری IS به سفارش وزارت ارتش ایالات متحده طراحی و ساخته شده اند. فناوری جدید قابلیت اطمینان، ساخت و سرعت بیشتر فناوری رایانه را با کاهش چشمگیر ابعاد آن فراهم کرد. بر روی یک میلی متر مربع از مدار مجتمع، قرار دادن هزاران عنصر منطقی امکان پذیر است. با این حال، نه تنها فناوری IS ظهور نسل جدیدی از رایانه ها را تعیین کرد - رایانه های نسل سوم، به طور معمول، مجموعه ای از مدل ها را تشکیل می دهند که از پایین به بالا با نرم افزار سازگار هستند و از مدلی به مدل دیگر قابلیت های فزاینده ای دارند. در عین حال، این فناوری امکان پیاده‌سازی معماری‌های منطقی بسیار پیچیده‌تر رایانه‌ها و تجهیزات جانبی آنها را فراهم کرد که به طور قابل توجهی قابلیت‌های عملکردی و محاسباتی رایانه‌ها را گسترش داد.

مهمترین معیار برای تشخیص رایانه های نسل دوم و سوم، توسعه قابل توجه معماری رایانه است که هم نیازهای وظایف حل شده و هم برنامه نویسانی که روی آنها کار می کنند را برآورده می کند. با توسعه کامپیوترهای آزمایشی Stretch توسط IBM و Atlas در دانشگاه منچستر، چنین مفهومی از معماری کامپیوتر به واقعیت تبدیل شد. قبلاً توسط IBM با ایجاد سری معروف IBM / 360 به صورت تجاری تجسم یافته بود. سیستم های عامل در حال تبدیل شدن به بخشی از رایانه ها هستند، قابلیت های چند برنامه نویسی ظاهر شده است. بسیاری از وظایف مدیریت حافظه، دستگاه های ورودی/خروجی و سایر منابع توسط سیستم عامل ها یا مستقیماً توسط سخت افزار رایانه انجام شد.

اولین سری از این دست، که مرسوم است با آن نسل سوم را بشماریم، سری معروف مدل های IBM Series / 360 (یا به طور خلاصه IBM / 360) است که تولید سریال آن در سال 1964 در ایالات متحده راه اندازی شد. و تا سال 1970 این سری شامل 11 مدل بود. این مجموعه به عنوان مرجع و استاندارد بسیاری از راه حل های طراحی در زمینه فناوری رایانه، تأثیر زیادی در توسعه بیشتر رایانه های عمومی در همه کشورها داشت. از دیگر رایانه های نسل سوم می توان به مدل هایی مانند PDP-8، PDP-11، B3500 و تعدادی دیگر اشاره کرد. در اتحاد جماهیر شوروی و سایر کشورهای CMEA، از سال 1972، تولید سری های یکپارچه کامپیوتر (ES COMPUTER) راه اندازی شد و از سری IBM / 360 کپی کرد (تا جایی که از نظر فنی ممکن بود). همراه با سری کامپیوترهای EC در کشورهای CMEA و اتحاد جماهیر شوروی، از سال 1970 تولید یک سری کامپیوترهای کوچک (کامپیوترهای SM) سازگار با سری معروف PDP آغاز شد.

اگر مدل‌های سری IBM/360 به طور کامل از فناوری آی‌سی استفاده نمی‌کردند (روش‌های کوچک‌سازی عناصر ترانزیستور گسسته نیز مورد استفاده قرار می‌گرفت)، سری جدید IBM/370 قبلاً با استفاده از فناوری 100٪ IC پیاده‌سازی شده بود و تداوم با 360 را حفظ کرد. سری، اما مدل‌ها دارای ویژگی‌های فنی به‌طور قابل‌توجهی بهتر، سیستم فرمان توسعه‌یافته‌تر و تعدادی از نوآوری‌های مهم معماری بودند.

نرم افزاری که عملکرد رایانه را در حالت های مختلف عملیاتی تضمین می کند بسیار قدرتمندتر می شود. سیستم های مدیریت پایگاه داده توسعه یافته (DBMS)، سیستم های اتوماسیون کار طراحی (CAD) برای اهداف مختلف ظاهر می شوند، سیستم های کنترل خودکار، سیستم های کنترل فرآیند و غیره در حال بهبود هستند. توجه زیادی به ایجاد بسته های نرم افزار کاربردی (APP) می شود. برای اهداف مختلف زبان‌ها و سیستم‌های برنامه‌نویسی جدید همچنان ظاهر می‌شوند و زبان‌های موجود در حال توسعه هستند، که تعداد آنها در حال حاضر به حدود 3000 می‌رسد. رایانه‌های نسل سوم بیشترین کاربرد را به عنوان مبنای فنی برای ایجاد سیستم‌های اطلاعاتی بزرگ و فوق‌العاده یافته‌اند. نقش مهمی در حل این مشکل ایجاد نرم افزار (DBMS) ایفا کرد که ایجاد و نگهداری پایگاه های داده و بانک های داده برای اهداف مختلف را تضمین می کند. انواع ابزارهای محاسباتی و نرم افزاری و نیز تجهیزات جانبی، انتخاب موثر نرم افزار و امکانات محاسباتی برای برخی کاربردها را در دستور کار قرار داده است.

باید به توسعه نسل سوم VT در اتحاد جماهیر شوروی اشاره کرد. به منظور توسعه یک سیاست فنی واحد در زمینه فناوری رایانه، در سال 1969 به ابتکار اتحادیه، یک کمیسیون بین دولتی با مرکز هماهنگی و سپس شورای طراحان اصلی ایجاد شد. تصمیم برای ایجاد آنالوگ از سری IBM/360 به عنوان پایه ای برای فناوری کامپیوتر کشورهای CMEA گرفته شد. برای این کار، تلاش تیم های تحقیقاتی و طراحی بزرگ متمرکز شد، بیش از 20 هزار دانشمند و متخصص بسیار ماهر درگیر شدند، یک مرکز تحقیقاتی بزرگ برای فناوری کامپیوتر (NICEVT) ایجاد شد که در اوایل دهه 70 امکان ایجاد توده را فراهم کرد. تولید اولین مدل های کامپیوتر ES. بلافاصله باید توجه داشت که مدل های کامپیوتر ES (مخصوصاً اولین ها) از بهترین نسخه های اصلی مربوط به سری IBM/360 فاصله زیادی داشتند.

پایان دهه 1960 در اتحاد جماهیر شوروی با تنوع زیادی از امکانات کامپیوتری ناسازگار مشخص می شود که از نظر شاخص های اساسی به طور جدی در مقایسه با بهترین مدل های خارجی پایین تر هستند که مستلزم توسعه یک سیاست فنی معقول تر در این موضوع مهم استراتژیک است. با در نظر گرفتن تاخیر بسیار جدی در این زمینه از کشورهای توسعه یافته از نظر رایانه (و اول از همه از رقیب همیشگی - ایالات متحده) تصمیم فوق اتخاذ شد که بسیار وسوسه انگیز به نظر می رسید - استفاده از کار شده. به مدت 5 سال آزمایش شده و سری های IBM که قبلاً به خوبی اثبات شده بودند، به منظور معرفی سریع و ارزان آن به اقتصاد ملی، دسترسی گسترده ای به نرم افزارهای بسیار غنی، ایجاد شده در آن زمان در خارج از کشور را باز می کند. اما همه اینها فقط یک دستاورد تاکتیکی بود، در حالی که استراتژی توسعه فناوری رایانه داخلی ضربه قدرتمندی خورده بود.

نسل چهارم کامپیوترها

یکی دیگر از رویدادهای انقلابی در الکترونیک در سال 1971 رخ داد، زمانی که شرکت آمریکاییاینتلایجاد ریزپردازنده را اعلام کرد.ریزپردازنده- این یک مدار مجتمع بسیار بزرگ است که قادر به انجام عملکردهای واحد اصلی یک کامپیوتر - یک پردازنده است. در ابتدا، ریزپردازنده ها در دستگاه های فنی مختلف ساخته شدند: ماشین ابزار، اتومبیل، هواپیما. با اتصال ریزپردازنده به دستگاه های ورودی-خروجی، حافظه خارجی، نوع جدیدی از کامپیوتر به دست آمد: یک میکرو کامپیوتر. ریز کامپیوترها ماشین هستندنسل چهارم. تفاوت قابل توجه بین میکرو کامپیوترها و پیشینیان آنها اندازه کوچک آنها (اندازه یک تلویزیون خانگی) و ارزان بودن نسبی آنها است. این اولین نوع کامپیوتری است که در خرده فروشی ظاهر شد. محبوب ترین نوع کامپیوترهای امروزی هستندکامپیوترهای شخصی (PC).اولین رایانه شخصی در سال 1976 در ایالات متحده آمریکا متولد شد. از سال 1980، یک شرکت آمریکایی به یک "ترندستر" در بازار رایانه های شخصی تبدیل شده است.IBM. طراحان آن موفق به ایجاد معماری شدند که به استاندارد بین المللی برای رایانه های شخصی حرفه ای تبدیل شده است. ماشین های این سری نام دارندIBMکامپیوتر ( شخصیکامپیوتر). ظهور و گسترش رایانه شخصی از نظر اهمیت آن برای توسعه اجتماعی با ظهور چاپ کتاب قابل مقایسه است. این رایانه شخصی بود که سواد رایانه را به یک پدیده گسترده تبدیل کرد. با توسعه این نوع ماشین ها، مفهوم "فناوری اطلاعات" ظاهر شد که بدون آن مدیریت در بیشتر زمینه های فعالیت انسانی در حال حاضر غیرممکن شده است.خط دیگری در توسعه کامپیوترهای نسل چهارم استابر رایانه. ماشین های این کلاس دارای سرعت صدها میلیون و میلیاردها عملیات در ثانیه هستند. ابر رایانه یک سیستم محاسباتی چند پردازنده ای است.

پایه عنصر کامپیوتر مدارهای مجتمع بزرگ (LSI) است. برجسته ترین نمایندگان نسل چهارم رایانه ها رایانه های شخصی (PC) هستند. ارتباط با کاربر از طریق نمایشگر گرافیکی رنگی با استفاده از زبان های سطح بالا انجام می شد.

نسل چهارم، نسل فعلی فناوری رایانه است که پس از سال 1970 توسعه یافته است.

برای اولین بار، مدارهای مجتمع بزرگ (LSI) شروع به استفاده کردند که تقریباً از نظر قدرت با 1000 IC مطابقت داشت. این امر منجر به کاهش هزینه های ساخت کامپیوترها شد.

AT1980 امکان قرار دادن واحد پردازش مرکزی یک کامپیوتر کوچک در 1/4 اینچ (0.635 سانتی متر) وجود داشت. 2 .). BISها قبلاً در رایانه هایی مانند ایلیاک، البروس، مکینتاش استفاده می شدند. سرعت چنین ماشین هایی هزاران میلیون عملیات در ثانیه است. ظرفیت رم به 500 میلیون بیت افزایش یافته است. در چنین ماشین هایی، چندین دستورالعمل به طور همزمان بر روی چندین مجموعه از عملوندها اجرا می شوند.

از نظر ساختار، ماشین‌های این نسل مجموعه‌های چند پردازنده و چند ماشینی هستند که بر روی یک حافظه مشترک و یک میدان مشترک از دستگاه‌های خارجی کار می‌کنند. ظرفیت رم حدود 1 تا 64 مگابایت است.

گسترش رایانه های شخصی در پایان دهه 70 منجر به کاهش تقاضا برای رایانه های اصلی و مینی رایانه ها شد. این موضوع نگرانی جدی برای IBM (شرکت ماشین‌های تجاری بین‌المللی) - یک شرکت پیشرو در تولید رایانه‌های بزرگ، و در1979 IBM تصمیم گرفت با ایجاد اولین کامپیوترهای شخصی، قدرت خود را در بازار رایانه های شخصی امتحان کند.IBMکامپیوتر.

ماشین‌ها برای افزایش چشمگیر بهره‌وری نیروی کار در علم، تولید، مدیریت، مراقبت‌های بهداشتی، خدمات و زندگی روزمره در نظر گرفته شده بودند. درجه بالایی از یکپارچگی به افزایش چگالی چیدمان تجهیزات الکترونیکی، افزایش قابلیت اطمینان آن کمک کرد که منجر به افزایش سرعت رایانه و کاهش هزینه آن شد. همه اینها بر ساختار منطقی (معماری) کامپیوتر و نرم افزار آن تاثیر بسزایی دارد. ارتباط بین ساختار دستگاه و نرم افزار آن، به ویژه سیستم عامل (OS) (یا مانیتور) نزدیک تر می شود - مجموعه ای از برنامه ها که عملکرد مداوم دستگاه را بدون دخالت انسان سازماندهی می کند.

ویژگی های مقایسه ای نسل های کامپیوتر

مشخصات

نسل های کامپیوتر

III

سال های کاربرد

1948 - 1958

1959 - 1967

1968 - 1973

1974 - اکنون زمان.

پایه عنصر

لوله های الکترونیکی - دیودها و تریودها.

دستگاه های نیمه هادی

مدارهای مجتمع کوچک (MIS)، حاوی صدها یا هزاران ترانزیستور در یک صفحه.

مدارهای مجتمع بزرگ (LSI).

ابعاد

رایانه ها در چندین کابینت فلزی بزرگ قرار داشتند که کل سالن ها را اشغال می کردند.

کامپیوتر در قالب همان نوع رک ساخته شده است. همچنین رایانه ها در چندین کابینت فلزی بزرگ قرار داده شدند، اما درIIنسل، اندازه و وزن کاهش یافته است.

کامپیوتر به شکل قفسه هایی از همان نوع ساخته شده است.

درجه بالایی از یکپارچگی به افزایش چگالی چیدمان تجهیزات الکترونیکی، افزایش قابلیت اطمینان آن کمک کرد که منجر به افزایش سرعت رایانه و کاهش هزینه آن شد. کامپیوترهای فشرده -کامپیوترهای شخصی.

تعداد کامپیوترهای دنیا

ده ها.

هزاران.

دهها هزار.

میلیون ها.

کارایی

10 تا 20 هزار عملیات در ثانیه.

100 - 1000 هزار عملیات در ثانیه.

1 - 10 میلیون عملیات در ثانیه.

10-100 میلیون عملیات در ثانیه.

رم

1:2 کیلوبایت

2 - 32 کیلوبایت

64 کیلوبایت

2-5 مگابایت

مدل های معمولی

MESM، BESM-2.

BESM-6، Minsk-2.

IBM-360، IBM-370، کامپیوتر ES، کامپیوتر SM.

IBM PC، اپل.

حامل اطلاعات

کارت پانچ، نوار پانچ.

نوار کاست.

دیسک.

دیسک های انعطاف پذیر و لیزری.

نتیجه

تحولات در زمینه فناوری کامپیوتر ادامه دارد. کامپیوتر نسل پنجم اینها ماشین های آینده نزدیک هستند. کیفیت اصلی آنها باید سطح فکری بالا باشد. ورودی آنها از صدا، ارتباط صوتی، "بینایی" ماشین، "لمس" ماشین امکان پذیر خواهد بود.

ماشین های نسل پنجم هوش مصنوعی تحقق یافته اند.

ATمطابق با روش پذیرفته شده کلی برای ارزیابی توسعه فناوری رایانه، نسل اول در نظر گرفته شد ، و چهارم - با استفاده از . در آندر حالی که نسل های قبلی با افزایش تعداد عناصر در واحد سطح (کوچک سازی) بهبود یافتند، رایانه های نسل پنجم قرار بود گام بعدی باشند و برای دستیابی به عملکرد فوق العاده، تعامل مجموعه نامحدودی از ریزپردازنده ها را پیاده سازی کنند.

PC یک کامپیوتر رومیزی یا لپ تاپ است که از یک ریزپردازنده به عنوان یک واحد پردازش مرکزی استفاده می کند که تمام عملیات منطقی و حسابی را انجام می دهد. این کامپیوترها به عنوان کامپیوترهای نسل چهارم و پنجم طبقه بندی می شوند. علاوه بر لپ‌تاپ، رایانه‌های کف دستی به عنوان میکروکامپیوترهای قابل حمل نیز شناخته می‌شوند. ویژگی های اصلی یک رایانه شخصی، سازماندهی اتوبوس سیستم، استانداردسازی بالای سخت افزار و نرم افزار، و جهت دهی به طیف وسیعی از مصرف کنندگان است.

با توسعه فناوری نیمه هادی، رایانه شخصی با دریافت قطعات الکترونیکی فشرده، توانایی خود را برای محاسبه و به خاطر سپردن افزایش داد. و بهبود نرم افزار کار با رایانه را برای افرادی که درک بسیار ضعیفی از فناوری رایانه دارند آسان کرده است. اجزای اصلی: برد حافظه و حافظه دسترسی تصادفی اختیاری (RAM). پنل اصلی با ریزپردازنده (واحد پردازش مرکزی) و فضای رم. رابط PCB؛ رابط برد درایو; یک دستگاه درایو دیسک (با سیم) که به شما امکان می دهد داده ها را روی دیسک های مغناطیسی بخوانید و بنویسید. دیسک های مغناطیسی یا فلاپی قابل جابجایی برای ذخیره اطلاعات در خارج از رایانه؛ پنل برای وارد کردن متن و داده ها

در حال حاضر، توسعه فشرده کامپیوترهای نسل پنجم در حال انجام است. توسعه نسل های بعدی رایانه ها بر اساس مدارهای مجتمع بزرگ با درجه بالایی از یکپارچگی، استفاده از اصول نوری الکترونیکی (لیزر، هولوگرافی) است. وظایف کاملاً متفاوتی نسبت به توسعه همه رایانه های قبلی تنظیم شده است. اگر توسعه دهندگان رایانه از نسل های اول تا چهارم با وظایفی مانند افزایش بهره وری در زمینه محاسبات عددی، دستیابی به ظرفیت حافظه بزرگ مواجه شدند، پس وظیفه اصلی توسعه دهندگان رایانه نسل پنجم ایجاد هوش مصنوعی دستگاه است. توانایی نتیجه گیری منطقی از حقایق ارائه شده)، توسعه "فکری" رایانه ها - از بین بردن مانع بین انسان و رایانه. رایانه ها می توانند اطلاعات را از متن دست نویس یا چاپ شده، از فرم ها، از صدای انسان درک کنند، کاربر را با صدا تشخیص دهند و از زبانی به زبان دیگر ترجمه کنند. این امکان را برای همه کاربران فراهم می کند حتی کسانی که دانش خاصی در این زمینه ندارند. کامپیوتر در همه زمینه ها دستیار انسان خواهد بود. .

با مطالعه این مبحث یاد خواهید گرفت:

چگونه محاسبات و ابزارهای تعیین کننده قبل از ایجاد رایانه ها توسعه یافتند.
- پایه عنصر چیست و چگونه تغییر آن بر ایجاد انواع جدیدی از رایانه ها تأثیر گذاشته است.
چگونه فناوری رایانه از نسلی به نسل دیگر تکامل یافته است؟

ابزارهای محاسباتی قبل از ظهور رایانه ها

تاریخ محاسبات ریشه در اعماق قرن ها دارد، درست مانند تاریخ توسعه بشر. انباشت ذخایر، تقسیم تولید، مبادله - همه این اقدامات با محاسبات همراه است. برای محاسبات، مردم از انگشتان، سنگریزه ها، چوب ها، گره ها و غیره خود استفاده می کردند.

نیاز به یافتن راه‌حل برای مسائل پیچیده‌تر و در نتیجه محاسبات پیچیده‌تر و زمان‌برتر، انسان را مجبور می‌کرد تا به دنبال راه‌هایی باشد، وسایلی را اختراع کند که بتواند در این امر به او کمک کند. از نظر تاریخی، کشورهای مختلف واحدهای پولی، اندازه گیری وزن، طول، حجم، فاصله و غیره خود را داشتند. برای انتقال از یک سیستم اندازه گیری به سیستم دیگر، محاسباتی مورد نیاز بود که معمولاً فقط توسط افراد آموزش دیده مخصوص انجام می شد که کل را می دانستند. توالی کامل اقدامات آنها اغلب حتی از کشورهای دیگر دعوت می شدند. و کاملاً طبیعی است که نیاز به اختراع دستگاه هایی وجود داشت که به حساب کاربری کمک کنند. بنابراین به تدریج دستیاران مکانیکی ظاهر شدند. تا به امروز، شواهد بسیاری از این اختراعات به دست آمده است که برای همیشه در تاریخ فناوری گنجانده شده است.

یکی از اولین وسایل (قرن های V-IV قبل از میلاد) که محاسبات را تسهیل می کرد را می توان وسیله خاصی در نظر گرفت که بعدها چرتکه نامیده شد (شکل 24.1). در ابتدا تخته ای بود که با لایه نازکی از ماسه ریز یا پودر خاک رس آبی پاشیده شده بود. روی آن با یک چوب نوک تیز امکان نوشتن حروف، اعداد وجود داشت. متعاقباً چرتکه بهبود یافت و محاسبات با حرکت استخوان ها و سنگریزه ها در فرورفتگی های طولی روی آن انجام شد و خود تخته ها شروع به ساختن از برنز، سنگ، عاج و غیره کردند. با گذشت زمان، این تخته ها شروع به ردیف شدن کردند. چندین نوار و ستون در یونان، چرتکه در قرن پنجم قبل از میلاد وجود داشت. e.، در میان ژاپنی ها این دستگاه "سروبیان" نامیده می شد، در میان چینی ها - "suan-pan".

برنج. 24.1. چرتکه

در روسیه باستان از وسیله ای شبیه چرتکه برای شمارش استفاده می شد و به آن «شات روسی» می گفتند. در قرن هفدهم، این دستگاه قبلاً به شکل حساب های روسی آشنا بود که امروزه می توان آنها را یافت.

در آغاز قرن هفدهم، زمانی که ریاضیات شروع به ایفای نقش کلیدی در علم کرد، نیاز به اختراع ماشین محاسبه به طور فزاینده ای احساس شد. در این زمان، بلز پاسکال، ریاضیدان و فیزیکدان جوان فرانسوی، اولین ماشین محاسبه را ایجاد کرد (شکل 24.2، a)، به نام پاسکالینا، که جمع و تفریق را انجام می داد.

برنج. 24.2. ماشین های محاسبه قرن هفدهم: الف) پاسکالین، ب) ماشین لایب نیتس

در سال‌های 1670-1680، ریاضی‌دان آلمانی گوتفرید لایب‌نیتس یک ماشین محاسبه را طراحی کرد (شکل 24.2، b)، که هر چهار عملیات حسابی را انجام می‌داد.

در طول دویست سال بعد، چندین دستگاه شمارش مشابه دیگر اختراع و ساخته شد که به دلیل یکسری کاستی ها، چندان مورد استفاده قرار نگرفت.

تنها در سال 1878، دانشمند روسی P. Chebyshev ماشین محاسبه ای را طراحی کرد که جمع و تفریق اعداد چند رقمی را انجام می داد. پرکاربردترین دستگاه در آن زمان، ماشین افزودن بود که توسط مهندس اودنر در سن پترزبورگ در سال 1874 طراحی شد. طراحی دستگاه بسیار موفقیت آمیز بود، زیرا امکان انجام سریع هر چهار عملیات حسابی را فراهم کرد.

در دهه 30 قرن بیستم، یک ماشین افزودن پیشرفته تر، فلیکس، در کشور ما توسعه یافت (شکل 24.3). این دستگاه های شمارش برای چندین دهه مورد استفاده قرار گرفتند و ابزار فنی اصلی بودند که کار افراد مرتبط با پردازش مقادیر زیادی از اطلاعات عددی را تسهیل می کرد.

برنج. 24.3. حساب "فلیکس"

یکی از رویدادهای مهم قرن نوزدهم اختراع ریاضیدان انگلیسی چارلز بابیج بود که به عنوان مخترع اولین ماشین محاسبه - نمونه اولیه رایانه های مدرن - در تاریخ ثبت شد. در سال 1812، او کار بر روی ماشین به اصطلاح "تفاوت" را آغاز کرد. ماشین های محاسباتی قبلی پاسکال و لایب نیتس فقط عملیات حسابی را انجام می دادند. از طرف دیگر، بابیج به دنبال طراحی ماشینی بود که برنامه خاصی را اجرا کند و مقدار عددی یک تابع معین را محاسبه کند. به عنوان عنصر اصلی موتور تفاضل، بابیج از چرخ دنده برای ذخیره یک رقم از یک عدد اعشاری استفاده کرد. در نتیجه او توانست با اعداد 18 بیتی کار کند. در سال 1822 او یک مدل کوچک کار ساخت و جدولی از مربع ها را بر روی آن محاسبه کرد.

بابیج با بهبود موتور تفاضل در سال 1833 شروع به توسعه یک موتور تحلیلی کرد (شکل 24.4). قرار بود در سرعت بیشتر و طراحی ساده تر با موتورهای متفاوت متفاوت باشد. طبق این پروژه، ماشین جدید قرار بود با بخار کار کند.

موتور تحلیلی به عنوان یک دستگاه کاملاً مکانیکی با سه بلوک اصلی در نظر گرفته شد. بلوک اول دستگاهی برای ذخیره اعداد روی رجیسترها از چرخ دنده ها و سیستمی است که این اعداد را از یک گره به گره دیگر منتقل می کند (در اصطلاح مدرن، این حافظه است). بلوک دوم دستگاهی است که به شما امکان انجام عملیات حسابی را می دهد. بابیج آن را «آسیاب بادی» نامید. بلوک سوم برای کنترل توالی اقدامات دستگاه در نظر گرفته شده بود. طراحی موتور تحلیلی همچنین شامل دستگاهی برای وارد کردن داده های اولیه و چاپ نتایج بود.

فرض بر این بود که دستگاه طبق برنامه ای عمل می کند که توالی انجام عملیات و انتقال اعداد از حافظه به آسیاب و بالعکس را تعیین می کند. برنامه ها به نوبه خود باید کدگذاری می شدند و به کارت های پانچ منتقل می شدند. در آن زمان، چنین کارت هایی قبلاً برای کنترل خودکار ماشین های بافندگی استفاده می شد. سپس لیدی آدا لاولیس ریاضیدان - دختر شاعر انگلیسی لرد بایرون - اولین برنامه ها را برای ماشین بابیج توسعه می دهد. او ایده های زیادی را مطرح کرد و تعدادی از مفاهیم و اصطلاحات را معرفی کرد که هنوز هم استفاده می شود.

برنج. 24.4. موتور تحلیلی بابیج

متاسفانه به دلیل توسعه ناکافی فناوری، پروژه بابیج اجرا نشد. با این وجود، کار او مهم بود. بسیاری از مخترعان بعدی از ایده‌های زیربنایی دستگاه‌هایی که او اختراع کرد استفاده کردند.

نیاز به خودکارسازی محاسبات در سرشماری ایالات متحده، هاینریش هولریث را بر آن داشت تا در سال 1888 دستگاهی به نام جدول‌ساز بسازد (شکل 24.5)، که در آن اطلاعات چاپ شده روی کارت‌های پانچ شده با استفاده از جریان الکتریکی رمزگشایی می‌شد. این دستگاه امکان پردازش داده های سرشماری را به جای هشت سال گذشته تنها در 3 سال فراهم کرد. هولریث IBM را در سال 1924 برای تولید انبوه جدول‌ها تأسیس کرد.

برنج. 24.5. جدول ساز

توسعه فناوری کامپیوتر بسیار تحت تأثیر تحولات نظری ریاضیدانان بود: A. Turing انگلیسی و E. Post آمریکایی که مستقل از او کار می کردند. "ماشین تورینگ (پست)" - نمونه اولیه یک کامپیوتر قابل برنامه ریزی. این دانشمندان امکان اساسی حل هر مشکلی را با خودکار نشان دادند، به شرطی که بتوان آن را در قالب یک الگوریتم متمرکز بر عملیات انجام شده توسط ماشین نشان داد.

بیش از یک قرن و نیم از تولد ایده بابیج برای ایجاد یک موتور تحلیلی تا اجرای واقعی آن می گذرد. چرا فاصله زمانی بین تولد یک ایده و اجرای فنی آن اینقدر زیاد بود؟ این به دلیل این واقعیت است که هنگام ایجاد هر دستگاه، از جمله رایانه، یک عامل بسیار مهم انتخاب پایه عنصر است، یعنی آن قسمت هایی که کل سیستم از آنها مونتاژ می شود.

نسل اول کامپیوترها

ظاهر یک لوله خلاء الکترونی به دانشمندان اجازه داد تا ایده ایجاد یک کامپیوتر را عملی کنند. در سال 1946 در ایالات متحده آمریکا ظاهر شد و ENIAC نام داشت.(ENIAC - Electronic Numerical Integrator and Calculator، "Electronic Numerical Integrator and Calculator" - شکل 24.6). این رویداد آغاز مسیری بود که توسعه رایانه های الکترونیکی (کامپیوتر) طی آن طی شد.

شکل 24.6. اولین کامپیوتر ENIAC

پیشرفت بیشتر رایانه ها با توسعه الکترونیک، ظهور عناصر جدید و اصول عمل، یعنی بهبود و گسترش پایه عنصر تعیین شد. در حال حاضر، چندین نسل از رایانه ها وجود دارد. نسل رایانه‌ها به عنوان همه انواع و مدل‌های رایانه‌های الکترونیکی که توسط تیم‌های طراحی مختلف ساخته شده‌اند، اما بر اساس اصول علمی و فنی یکسان ساخته شده‌اند، درک می‌شود. تغییر نسل ها به دلیل ظهور عناصر جدیدی بود که با استفاده از فناوری های اساساً متفاوت ساخته شدند.

نسل اول (1946 - اواسط دهه 50). پایه عنصری لوله های خلاء نصب شده بر روی شاسی مخصوص و همچنین مقاومت ها و خازن ها بود. عناصر توسط سیم توسط نصب سطحی به هم متصل شدند. كامپيوتر ENIAC 20 هزار لوله الكتروني داشت كه ماهانه 2000 عدد از آنها تعويض مي شد و در يك ثانيه 300 عمل ضرب و يا 5000 جمع اعداد چند رقمي انجام شد.

ریاضیدان برجسته جان فون نویمان و همکارانش در گزارش خود اصول اساسی ساختار منطقی نوع جدیدی از رایانه را بیان کردند که بعداً در پروژه EDVAK (1950) پیاده سازی شد. در این گزارش آمده است که رایانه باید به صورت الکترونیکی ایجاد شود و در یک سیستم اعداد باینری کار کند. این باید شامل دستگاه های زیر باشد: حساب، کنترل مرکزی، ذخیره سازی، برای ورودی داده ها و خروجی نتایج. دانشمندان همچنین دو اصل کار را فرموله کردند: اصل کنترل برنامه با اجرای متوالی دستورات و اصل یک برنامه ذخیره شده. طراحی اکثر رایانه‌های نسل‌های بعدی، جایی که این اصول پیاده‌سازی شدند، «معماری فون نویمان» نامیده شد.

اولین کامپیوتر داخلی در سال 1951 به رهبری آکادمیک S. A. Lebedev ساخته شد و MESM (ماشین محاسبه الکترونیکی کوچک) نام داشت. سپس BESM-2 (ماشین محاسبات الکترونیکی بزرگ) به بهره برداری رسید. قدرتمندترین کامپیوتر دهه 1950 در اروپا، کامپیوتر الکترونیکی M-20 شوروی با سرعت 20000 عملیات بر ثانیه و رم 4000 کلمه ماشینی بود.

MESM (ماشین محاسبه الکترونیکی کوچک)

از آن زمان، شکوفایی سریع فناوری رایانه داخلی آغاز شد و تا پایان دهه 60، بهترین کامپیوتر آن زمان (1 میلیون عملیات در ثانیه) آن زمان، BESM-6، با موفقیت در کشور ما کار کرد، که در آن بسیاری از اصول نسل های بعدی کامپیوترها اجرا شد.

BESM-6 (ماشین محاسبه الکترونیکی بزرگ)

با ظهور مدل های جدید کامپیوترها، تغییراتی در نام این حوزه فعالیت ایجاد شده است. پیش از این، هر تکنیکی که برای محاسبات استفاده می شد، به طور کلی «دستگاه ها و دستگاه های محاسبه کننده» نامیده می شد. در حال حاضر، هر چیزی که به کامپیوتر مربوط می شود، فناوری کامپیوتر نامیده می شود.

اجازه دهید ویژگی های مشخصه کامپیوترهای نسل اول را فهرست کنیم.

♦ پایه عنصر: لوله های خلاء، مقاومت ها، خازن ها. اتصال عناصر: نصب لولایی توسط سیم.
♦ ابعاد: کامپیوتر به شکل کابینت های بزرگ ساخته شده و ماشین آلات خاصی را اشغال می کند.
♦ سرعت: 10-20 هزار عملیات در ثانیه.
♦ به دلیل خرابی مکرر لوله های خلاء، عملیات بسیار پیچیده است. خطر داغ شدن بیش از حد کامپیوتر وجود دارد.
♦ برنامه نویسی: فرآیند پر زحمت در کدهای ماشین. در این مورد، لازم است تمام دستورات ماشین، نمایش باینری آنها و معماری کامپیوتر را بدانید. این کار عمدتاً توسط ریاضیدان-برنامه نویسانی که مستقیماً در کنترل پنل او کار می کردند، اشغال می شد. تعمیر و نگهداری کامپیوترها مستلزم مهارت بالای کارکنان بود.

نسل دوم کامپیوترها

نسل دوم مربوط به دوره اواخر دهه 50 تا اواخر دهه 60 است.

در این زمان ترانزیستور اختراع شد که جایگزین لوله های خلاء شد. این امکان جایگزینی پایه عنصر کامپیوتر با عناصر نیمه هادی (ترانزیستورها، دیودها) و همچنین مقاومت ها و خازن های طراحی پیشرفته تر را فراهم کرد (شکل 24.7). یک ترانزیستور جایگزین 40 لوله خلاء شد، سریعتر کار کرد، ارزان تر و قابل اطمینان تر بود. طول عمر متوسط ​​آن 1000 برابر لوله های خلاء بود.

فناوری اتصال عناصر نیز تغییر کرده است. اولین تخته های مدار چاپی ظاهر شد (نگاه کنید به شکل 24.7) - صفحات ساخته شده از مواد عایق، مانند getinax، که بر روی آنها یک ماده رسانا با استفاده از تکنولوژی فتومونتاژ ویژه اعمال می شود. سوکت های مخصوصی برای نصب پایه المنت روی برد مدار چاپی وجود داشت.

برنج. 24.7. ترانزیستور، دیود، مقاومت، خازن و برد مدار

چنین جایگزینی رسمی یک نوع از عناصر با دیگری به طور قابل توجهی بر تمام ویژگی های رایانه تأثیر گذاشت: ابعاد، قابلیت اطمینان، عملکرد، شرایط عملیاتی، سبک برنامه نویسی و عملکرد بر روی دستگاه. روند فن آوری ساخت رایانه تغییر کرده است.

برنج. 24.8. کامپیوتر نسل دوم

ما ویژگی های مشخصه کامپیوترهای نسل دوم را فهرست می کنیم (شکل 24.8).
- پایه عنصر : عناصر نیمه هادی اتصال عناصر: برد مدار چاپی و نصب روی سطح.
- ابعاد : کامپیوترها به شکل قفسه های مشابه کمی بالاتر از رشد انسان ساخته می شوند. برای قرار دادن آنها، به یک اتاق ماشین مجهز به ویژه نیاز است که در آن کابل ها در زیر کف قرار می گیرند که دستگاه های مستقل متعددی را به هم متصل می کند.
- کارایی : از صدها هزار تا 1 میلیون عملیات در ثانیه.
- بهره برداری : ساده شده. مراکز محاسباتی با کارکنان زیادی از متصدیان ظاهر شدند، که معمولاً چندین رایانه در آنها نصب می شد. این گونه بود که مفهوم پردازش متمرکز اطلاعات در رایانه ها پدید آمد. هنگامی که چندین عنصر از کار می افتاد، کل برد جایگزین می شد و نه هر عنصر جداگانه، مانند رایانه های نسل قبل.
- برنامه نويسي : از زمانی که به طور عمده در زبان های الگوریتمی اجرا می شود، به طور قابل توجهی تغییر کرده است. برنامه نویسان دیگر در سالن کار نمی کردند، بلکه برنامه های خود را روی کارت های پانچ یا نوارهای مغناطیسی به اپراتورهای آموزش دیده ویژه می دادند. کارها در حالت دسته ای (چند برنامه ای) حل شدند، یعنی همه برنامه ها پشت سر هم وارد رایانه شدند و پردازش آنها با انتشار دستگاه های مربوطه انجام شد. نتایج محلول بر روی کاغذ مخصوص سوراخ شده در امتداد لبه ها چاپ شد.
- هم در ساختار کامپیوتر و هم در اصل سازماندهی آن تغییراتی ایجاد شده است. . اصل کنترل صلب با یک ریزبرنامه جایگزین شد. برای اجرای اصل برنامه ریزی، لازم است حافظه دائمی در رایانه وجود داشته باشد، که در سلول های آن همیشه کدهای مربوط به ترکیب های مختلف سیگنال های کنترل وجود دارد. هر یک از چنین ترکیبی به شما امکان می دهد یک عملیات ابتدایی را انجام دهید، یعنی مدارهای الکتریکی خاصی را وصل کنید.
- اصل به اشتراک گذاری زمان را معرفی کرد ، که عملکرد همزمان دستگاه های مختلف را تضمین می کند، به عنوان مثال، یک دستگاه I / O از یک نوار مغناطیسی به طور همزمان با پردازنده کار می کند.

نسل سوم کامپیوترها

این دوره از اواخر دهه 60 تا اواخر دهه 70 ادامه دارد. همانطور که اختراع ترانزیستور منجر به ایجاد رایانه های نسل دوم شد، ظهور مدارهای مجتمع مرحله جدیدی را در توسعه فناوری رایانه نشان داد - تولد ماشین های نسل سوم.

در سال 1958، جان کیلبی اولین مدار مجتمع آزمایشی را ایجاد کرد. چنین مدارهایی ممکن است حاوی ده ها، صدها یا حتی هزاران ترانزیستور و عناصر دیگری باشند که از نظر فیزیکی جدانشدنی هستند. یک مدار مجتمع (شکل 24.9) همان عملکردهای مدار مشابه را بر اساس پایه عنصر یک کامپیوتر نسل دوم انجام می دهد، اما در عین حال دارای اندازه قابل توجهی کوچکتر و درجه بالاتری از قابلیت اطمینان است.

برنج. 24.9. مدارهای یکپارچه اولین کامپیوتری که بر روی مدارهای مجتمع ساخته شد IBM-360 بود. او شروع یک سری بزرگ از مدل‌ها را رقم زد که نام آن‌ها با IBM شروع شد و سپس تعدادی از آنها با پیشرفت مدل‌های این سری افزایش یافت. یعنی هر چه این تعداد بیشتر باشد، فرصت های بیشتری در اختیار کاربر قرار می گیرد.

کامپیوترهای مشابه در کشورهای CMEA (شورای کمک اقتصادی متقابل) شروع به تولید کردند: اتحاد جماهیر شوروی، بلغارستان، مجارستان، چکسلواکی، جمهوری دموکراتیک آلمان و لهستان. اینها پیشرفت های مشترکی بود که هر کشور در دستگاه های خاصی تخصص داشت. دو خانواده از کامپیوترها تولید شد:
- بزرگ - کامپیوترهای ES (سیستم واحد)، به عنوان مثال، EC-1022، EC-1035، EC-1065؛
- کوچک - کامپیوترهای SM (سیستم کوچک)، به عنوان مثال، SM-2، SM-3، SM-4.

کامپیوتر ES (تک سیستم) ES-1035

SM EVM (سیستم کوچک) SM-3

در آن زمان، هر مرکز کامپیوتری مجهز به یک یا دو مدل از کامپیوترهای ES بود (شکل 24.10). نمایندگان خانواده کامپیوترهای SM که کلاس کامپیوترهای کوچک را تشکیل می دهند اغلب در آزمایشگاه ها، در تولید، در خطوط تولید، روی میزهای آزمایش یافت می شوند. ویژگی این دسته از رایانه ها این بود که همه آنها می توانستند در زمان واقعی کار کنند، یعنی تمرکز بر یک کار خاص.

برنج. 24.10. کامپیوتر نسل سوم

ما ویژگی های مشخصه رایانه های نسل سوم را ارائه می دهیم.
- پایه عنصر : مدارهای مجتمعی که در سوکت های مخصوص روی برد مدار چاپی قرار می گیرند.
- ابعاد : طراحی خارجی کامپیوتر ES مشابه کامپیوتر نسل دوم است. آنها همچنین به یک اتاق ماشین برای نگهداری آنها نیاز دارند. و کامپیوترهای کوچک اساساً دو قفسه حدود یک و نیم قد انسان و یک نمایشگر هستند. آنها مانند کامپیوترهای ES به اتاق مخصوص مجهز نیاز نداشتند.
- کارایی : از صدها هزار تا میلیون ها عملیات در ثانیه.
- بهره برداری : کمی تغییر کرد تعمیر عیوب معمولی با سرعت بیشتری انجام می شود، اما به دلیل پیچیدگی زیاد سازمان سیستم، به نیروی متخصص بسیار ماهر نیاز است. برنامه نویس سیستم نقش مهمی ایفا می کند.
- فناوری برنامه نویسی و حل مسئله : مانند مرحله قبل، اگرچه ماهیت تعامل با رایانه تا حدودی تغییر کرده است. اتاق‌های نمایش در بسیاری از مراکز محاسباتی ظاهر شدند، جایی که هر برنامه‌نویس در زمان معینی می‌توانست در حالت اشتراک‌گذاری زمانی به رایانه متصل شود. مانند قبل، حالت پردازش دسته ای وظایف همچنان اصلی بود.
- تغییراتی در ساختار کامپیوتر ایجاد شده است . در کنار روش کنترل میکروبرنامه از اصول مدولار بودن و ترانک استفاده می شود. اصل مدولار بودن در ساخت رایانه بر اساس مجموعه ای از ماژول ها - واحدهای الکترونیکی کامل ساختاری و عملکردی در یک نسخه استاندارد آشکار می شود. ترانکینگ به روش ارتباط بین ماژول های کامپیوتر اشاره دارد، یعنی تمام دستگاه های ورودی و خروجی توسط سیم های یکسان (باس) به هم متصل می شوند. این نمونه اولیه گذرگاه سیستم مدرن است.
- افزایش حافظه . درام مغناطیسی به تدریج با دیسک های مغناطیسی ساخته شده در قالب بسته های مستقل جایگزین می شود. نمایشگرها، پلاترهای گراف وجود داشت.

نسل چهارم کامپیوترها

این دوره طولانی ترین مدت بود - از پایان دهه 70 تا کنون.با انواع نوآوری هایی که منجر به تغییرات قابل توجهی می شود مشخص می شود. با این حال، تغییرات اساسی و انقلابی که به ما اجازه می دهد در مورد تغییر این نسل از رایانه ها صحبت کنیم، هنوز رخ نداده است. اگر چه، اگر کامپیوترها را مثلاً از ابتدای دهه 80 و امروز مقایسه کنیم، تفاوت قابل توجهی آشکار است.

به طور خاص باید به یکی از مهمترین ایده های موجود در رایانه در این مرحله اشاره کرد: استفاده از چندین پردازنده برای محاسبات به طور همزمان (پردازش چند پردازنده). ساختار کامپیوتر نیز دستخوش تغییر شده است.

فن آوری های جدید برای ایجاد مدارهای مجتمع امکان توسعه رایانه های نسل چهارم را در اواخر دهه 70 و اوایل دهه 80 بر اساس مدارهای مجتمع بزرگ (LSI) فراهم کرد که درجه یکپارچگی آنها ده ها و صدها هزار عنصر در یک تراشه واحد است. بزرگترین تغییر در فناوری محاسبات الکترونیکی مرتبط با استفاده از LSI، ایجاد ریزپردازنده ها بود. اکنون این دوره به عنوان یک انقلاب در صنعت الکترونیک تلقی می شود. اولین ریزپردازنده توسط اینتل در سال 1971 ساخته شد. روی یک تراشه، می توان یک پردازنده، حداقل از نظر سخت افزاری، حاوی 2250 ترانزیستور تشکیل داد.

با ظهور ریزپردازنده، یکی از مهم ترین رویدادها در تاریخ فناوری رایانه مرتبط است - ایجاد و استفاده از رایانه های شخصی (شکل 24.11)، که حتی بر اصطلاحات تأثیر گذاشت. به تدریج، اصطلاح کاملاً ریشه دار "کامپیوتر" با کلمه قبلاً آشنا "کامپیوتر" جایگزین شد و فناوری رایانه شروع به نامیدن فناوری رایانه کرد.

برنج. 24.11. کامپیوتر شخصی

آغاز فروش گسترده رایانه های شخصی با نام S. Jobs و W. Wozniak، بنیانگذاران Apple Computer که از سال 1977 تولید رایانه های شخصی اپل را راه اندازی کرد، مرتبط است. در رایانه هایی از این نوع، اصل ایجاد یک محیط "دوستانه" برای کار انسان روی رایانه به عنوان مبنایی در نظر گرفته شد، زمانی که هنگام ایجاد نرم افزار، یکی از الزامات اصلی اطمینان از تجربه کاربری راحت بود. کامپیوتر به سمت مرد چرخید. بهبود بیشتر آن با در نظر گرفتن راحتی کاربر بود. اگر قبلاً در حین کار رایانه ها اصل پردازش اطلاعات متمرکز اجرا می شد ، هنگامی که کاربران حول یک رایانه متمرکز می شدند ، با ظهور رایانه های شخصی یک حرکت معکوس وجود داشت - عدم تمرکز ، زمانی که یک کاربر می تواند از رایانه استفاده کند. کار با چندگانه

از سال 1982، IBMمدلی از رایانه شخصی را راه اندازی کرد که برای مدت طولانی به استاندارد تبدیل شد. آی‌بی‌ام اسناد سخت‌افزاری و مشخصات نرم‌افزاری را منتشر کرد که به شرکت‌های دیگر اجازه می‌دهد هم سخت‌افزار و هم نرم‌افزار را توسعه دهند. بنابراین، خانواده (کلون) "دوقلوها" کامپیوترهای شخصی IBM ظاهر شدند.

در سال 1984، IBMکامپیوتر شخصی ساخته شد مبتنی بر ریزپردازنده اینتل 80286با اتوبوس معماری استاندارد صنعتی - ISA(معماری استاندارد صنعت). از آن زمان، رقابت شدیدی بین چندین شرکت تولید کننده کامپیوترهای شخصی آغاز شده است. یک نوع پردازنده جایگزین دیگری شد که اغلب نیاز به نوسازی قابل توجه اضافی و حتی گاهی اوقات جایگزینی کامل رایانه ها داشت. رقابت برای یافتن مشخصات کامل‌تر و کامل‌تر برای همه دستگاه‌های کامپیوتری تا به امروز ادامه دارد. هر سال نیاز است که یک کامپیوتر موجود را نوسازی اساسی انجام دهد.

ویژگی عمومی خانواده رایانه های شخصی IBM- سازگاری نرم افزار از پایین به بالا و اصل معماری باز، که امکان تکمیل سخت افزار موجود را بدون حذف سخت افزارهای قدیمی یا اصلاح آنها بدون جایگزینی کل رایانه فراهم می کند.

کامپیوترهای مدرناز نظر فشردگی، قابلیت‌های عظیم و دسترسی برای دسته‌های مختلف کاربران، از رایانه‌های نسل‌های قبلی پیشی می‌گیرد.

کامپیوترهای نسل چهارم در دو جهت در حال تکامل هستند که در مباحث بعدی در این بخش مورد بحث قرار خواهد گرفت. جهت اول- ایجاد سیستم های محاسباتی چند پردازنده ای. دومین- ساخت رایانه های شخصی ارزان قیمت در نسخه های رومیزی و قابل حمل و بر اساس آنها - شبکه های رایانه ای.

سوالات و وظایف را کنترل کنید

1. در مورد تاریخچه توسعه دستگاه های محاسباتی قبل از ظهور رایانه ها بگویید.

2. نسل کامپیوتر چیست و چه چیزی باعث تغییر نسل می شود؟

3. در مورد نسل اول کامپیوترها بگویید.

4. در مورد نسل دوم کامپیوترها بگویید.

5. در مورد نسل سوم کامپیوترها بگویید.

6. در مورد نسل چهارم کامپیوترها بگویید.

7- چه زمانی و چرا نام «کامپیوتر» به تدریج با عبارت «کامپیوتر» جایگزین شد؟

8. چرا ریاضیدان جان فون نویمان معروف بود؟

چشم انداز توسعه سیستم های کامپیوتری

با مطالعه این مبحث یاد خواهید گرفت:

گرایش های اصلی در توسعه رایانه ها چیست؟
دلایل پشت این روندها چیست؟

با دانستن عملکرد رایانه ها، می توان در مورد چشم انداز توسعه آنها فکر کرد. این شغل چندان مفیدی نیست، به خصوص در رابطه با فناوری رایانه، زیرا در هیچ زمینه دیگری چنین تغییرات قابل توجهی در چنین دوره های زمانی کوتاهی وجود ندارد. با این وجود، ماهیت توسعه فناوری رایانه به شرح زیر است: اول، یک حوزه نسبتاً جدید از استفاده از رایانه ها در برابر مردم باز می شود، اما برای اجرای این ایده ها، برخی از قابلیت های جدید رایانه ها مورد نیاز است. به محض توسعه و پیاده سازی فناوری های لازم، سایر کاربردهای امیدوارکننده رایانه و غیره بلافاصله آشکار می شوند.

به عنوان مثال، فوجیتسو یک ربات باربر جهانی ساخته است. در لابی هتل، یک ربات با صدای باریتون درشت به مهمانان خوش آمد می گوید. با مشخص کردن شماره اتاق، ربات چمدان‌های سنگین را در هر دو دست می‌گیرد یا گاری را بیرون می‌آورد و شروع به حرکت به سمت آسانسور می‌کند، سپس دکمه تماس آسانسور را فشار می‌دهد، به طبقه بالا می‌رود و مهمانان را تا اتاق همراهی می‌کند. نقشه الکترونیکی هتل، هشت دوربین و حسگرهای اولتراسونیک به ربات اجازه می دهد تا بر هر مانعی غلبه کند. چرخ های راست و چپ به طور مستقل می چرخند و رانندگی در سطوح شیب دار و ناهموار را آسان می کند. با استفاده از یک سیستم تصویربرداری سه بعدی، ربات می تواند اقلام را برداشته و به مهمانان بدهد. این ربات به دستورالعمل های صوتی حساس است و به اینترنت متصل است. اطلاعات مربوط به هتل را می توان بر روی صفحه نمایش لمسی رنگی آن به دست آورد. در شب، ربات در راهروهای هتل گشت می زند.

بنابراین، برای مثال، در مؤسسه فناوری ماساچوست (ایالات متحده آمریکا) مدل‌هایی از لباس‌ها با رایانه‌های داخلی و دستگاه‌های الکترونیکی نشان داده شد. امروزه مد جدید "مد سایبری" نامیده می شود. سنجاق سایبری که در این تصویر لباس را زینت می دهد فقط یک وسیله جانبی نیست - یک وسیله الکترونیکی است که به موقع با ضربان قلب کاربر چشمک می زند.

می توان فرض کرد که در آینده صدها دستگاه محاسباتی فعال وجود خواهد داشت که وضعیت و مکان ما را ردیابی می کند، به راحتی اطلاعات ما را درک می کند و لوازم خانگی را کنترل می کند. آنها در یک "پوسته" مشترک نخواهند بود. آنها همه جا خواهند بود. چشم انداز چنین دستگاه های محاسباتی این است که آنها بسیار کوچکتر و هزینه کمتری خواهند داشت.

چشم انداز و روند توسعه فناوری رایانه ای را که خدمات و مدیریت اطلاعات را ارائه می دهد، در نظر بگیرید. هر رایانه نه تنها می داند چگونه دقیق و سریع شمارش کند، بلکه نشان دهنده یک ذخیره بزرگ اطلاعات است. در حال حاضر، خاص ترین عملکرد رایانه ها، اطلاعاتی، به طور فزاینده ای مورد استفاده قرار می گیرد و این یکی از دلایل آینده "اطلاع رسانی جهانی" است. معمولاً اطلاعات بر روی رایانه تهیه می شود، سپس به این شکل چاپ و توزیع می شود.

با این حال، در ابتدای قرن بیست و یکم، تغییری در محیط اصلی اطلاعات انتظار می رود - مردم بیشتر اطلاعات را نه از طریق کانال های ارتباطی سنتی - رادیو، تلویزیون، چاپ، بلکه از طریق شبکه های رایانه ای دریافت خواهند کرد.

امروزه تغییر در هدف استفاده از رایانه مشاهده می شود. پیش از این، رایانه‌ها منحصراً برای انجام محاسبات مختلف علمی، فنی و اقتصادی خدمت می‌کردند و کاربرانی با آموزش عمومی رایانه و برنامه‌نویسان روی آنها کار می‌کردند.

به لطف ظهور ارتباطات راه دور، زمینه استفاده از رایانه توسط کاربران به شدت در حال تغییر است. نیاز به ارتباطات کامپیوتری دائما در حال گسترش است. افراد بیشتری برای اطلاع از برنامه قطارها یا آخرین اخبار دوما، مطالعه مقاله علمی یکی از همکاران، انتخاب محل گذراندن یک شب رایگان و غیره به اینترنت مراجعه می کنند. همه افراد در هر زمان به این نوع اطلاعات نیاز دارند. در هر مکانی

در حال حاضر، یک مفهوم جدید برای توسعه اینترنت در حال توسعه است - این ایجاد یک وب معنایی (eng. Semantic web) است. این یک افزونه برای شبکه جهانی وب موجود است و برای درک بیشتر اطلاعات ارسال شده در شبکه برای رایانه ها طراحی شده است. از سال 1999، پروژه وب معنایی تحت نظارت کنسرسیوم وب جهانی توسعه یافته است.

در حال حاضر، رایانه ها نقش محدودی در شکل گیری و پردازش اطلاعات در اینترنت دارند. عملکرد رایانه ها عمدتاً به ذخیره سازی، نمایش و بازیابی اطلاعات خلاصه می شود. این به این دلیل است که بیشتر اطلاعات موجود در اینترنت به صورت متنی است و رایانه ها نمی توانند اطلاعات معنایی را درک و درک کنند. ایجاد اطلاعات، ارزیابی، طبقه بندی و به روز رسانی آن - همه اینها هنوز توسط شخص انجام می شود.

این سؤال مطرح می شود - چگونه می توان رایانه ها را متوجه معنای اطلاعات ارسال شده در شبکه کرد و به رایانه ها استفاده از آنها را آموزش داد؟ اگر هنوز نمی توان به کامپیوتری آموزش داد که زبان انسان را بفهمد، باید زبانی ایجاد کرد که برای کامپیوتر قابل درک باشد. در حالت ایده آل، تمام اطلاعات موجود در اینترنت باید به دو زبان باشد: یکی که یک انسان بتواند آن را بفهمد و دیگری که یک کامپیوتر بتواند آن را بفهمد. برای ایجاد یک توصیف کامپیوتری از یک منبع شبکه در وب معنایی، قالب RDF (چارچوب توصیف منبع) ایجاد شد. این برای ذخیره ابرداده ها در نظر گرفته شده است (فراداده داده های مربوط به داده ها است) و قرار نیست توسط انسان خوانده یا استفاده شود. توضیحات با فرمت RDF باید به هر منبع شبکه پیوست شده و به طور خودکار توسط کامپیوتر پردازش شود.

وب معنایی بدون در نظر گرفتن پلتفرم و زبان های برنامه نویسی، دسترسی به اطلاعات ساختار یافته واضح را برای هر برنامه ای فراهم می کند. برنامه‌ها می‌توانند منابع لازم را پیدا کنند، اطلاعات را پردازش کنند، داده‌ها را تعمیم دهند، روابط منطقی را شناسایی کنند، نتیجه‌گیری کنند و حتی بر اساس این نتیجه‌گیری‌ها تصمیم بگیرند. اگر وب معنایی به طور گسترده مورد استفاده قرار گیرد و به خوبی اجرا شود، پتانسیل ایجاد انقلابی در اینترنت را دارد.

وب معنایی مفهوم شبکه ای است که در آن هر منبع اطلاعاتی به زبان انسانی باید با توضیحاتی ارائه شود که یک کامپیوتر بتواند آن را درک کند.

کامپیوتر برای ورود به شبکه کامپیوتری باید کاملا متحرک و مجهز به مودم رادیویی باشد. در آینده، کامپیوترهای قابل حمل باید با سرعتی مینیاتوری تر شوند که با عملکرد ابررایانه های مدرن قابل مقایسه باشد. آنها باید صفحه نمایش مسطح با وضوح خوب داشته باشند. دستگاه های ذخیره سازی خارجی آنها - دیسک های مغناطیسی - با اندازه های کوچک بیش از 100 گیگابایت ظرفیت خواهند داشت. برای اینکه بتوان با یک کامپیوتر به زبان طبیعی ارتباط برقرار کرد، به طور گسترده ای به ابزارهای چندرسانه ای، در درجه اول ابزارهای صوتی و تصویری، مجهز خواهد شد.

برای اطمینان از تبادل اطلاعات با کیفیت بالا و همه جا بین رایانه ها، از روش های ارتباطی اساساً جدید استفاده خواهد شد:

♦ کانال های مادون قرمز در محدوده دید.
♦ کانال های تلویزیونی؛
♦ فناوری بی سیم دیجیتال پرسرعت.

این امکان ایجاد سیستم های بزرگراه های اطلاعاتی فوق سریع را فراهم می کند که همه سیستم های موجود را به هم متصل می کند.

حوزه های کاربرد رایانه ها در حال گسترش است و هر یک از آنها روند جدیدی را در توسعه فناوری رایانه تعیین می کند. در آینده، تمامی مجتمع‌ها و سیستم‌های محاسباتی از ابررایانه‌ها تا رایانه‌های شخصی به اجزای یک شبکه کامپیوتری تبدیل خواهند شد. و با چنین ساختار پیچیده ای توزیع شده، عملاً پهنای باند و سرعت انتقال اطلاعات نامحدود باید فراهم شود.

کامپیوترهای نیمه هادی مدرن به زودی پتانسیل خود را به اتمام خواهند رساند و حتی با گذار به معماری سه بعدی ریزمدارها، سرعت آنها به 1015 عملیات در ثانیه محدود خواهد شد. جستجوی راه‌های جدید برای بهبود رایانه‌ها در جهات مختلفی انجام می‌شود. چندین جایگزین ممکن برای جایگزینی کامپیوترهای مدرن وجود دارد - کامپیوترهای کوانتومی، کامپیوترهای عصبی و کامپیوترهای نوری. هنگام توسعه "رایانه های آینده" از طیف گسترده ای از رشته های علمی استفاده می شود: الکترونیک مولکولی، زیست شناسی مولکولی، رباتیک، مکانیک کوانتومی، شیمی آلی، و غیره. بیایید ویژگی های اصلی این کامپیوترها را در نظر بگیریم.

کامپیوتر نوری در کامپیوترهای نوری، حامل اطلاعات شار نورانی است. استفاده از تشعشعات نوری به عنوان یک حامل اطلاعات دارای چندین مزیت نسبت به سیگنال های الکتریکی است:

♦ سرعت انتشار سیگنال نور از سرعت سیگنال الکتریکی بیشتر است.
♦ شارهای نورانی، بر خلاف شارهای الکتریکی، می توانند با یکدیگر تلاقی کنند.
♦ جریان های نور را می توان از طریق فضای آزاد منتقل کرد.
♦ امکان ایجاد معماری های موازی.

ایجاد تعداد بیشتری از معماری های موازی در مقایسه با رایانه های الکترونیکی سنتی، مزیت اصلی رایانه های نوری است که به شما امکان می دهد بر محدودیت های سرعت و پردازش موازی اطلاعات غلبه کنید. فناوری های نوری نه تنها برای رایانه های نوری، بلکه برای ارتباطات نوری و اینترنت نیز مهم هستند.

کامپیوتر عصبی. برای حل برخی مشکلات، باید یک سیستم هوش مصنوعی کارآمد ایجاد کرد که بتواند اطلاعات را بدون صرف منابع محاسباتی زیاد پردازش کند. و یک آنالوگ عالی برای حل چنین مشکلی می تواند مغز و سیستم عصبی موجودات زنده باشد که به شما امکان می دهد اطلاعات حسی را به طور موثر پردازش کنید. مغز انسان از 10 میلیارد سلول عصبی - نورون ها تشکیل شده است. به طور مشابه، یک کامپیوتر عصبی باید ساخته شود که عملکرد نورون ها را مدل کند.

ظهور کامپیوترهای عصبی، که اغلب بیوکمپیوتر نامیده می شوند، تا حد زیادی با توسعه فناوری نانو مرتبط است، که به طور فعال توسط دانشمندان بسیاری از کشورها دنبال می شود. رایانه های عصبی قرار است بر اساس تراشه های عصبی (نرون های مصنوعی) و اتصالات نورون مانند که از نظر عملکردی به یک الگوریتم خاص جهت حل یک مشکل خاص جهت گیری می کنند ساخته شوند. بنابراین، برای حل مسائل از انواع مختلف، یک شبکه عصبی از توپولوژی های مختلف (انواع تراشه های عصبی متصل) مورد نیاز است. از یک نورون مصنوعی می توان در عملکرد چندین الگوریتم پردازش اطلاعات در شبکه استفاده کرد و هر الگوریتم با استفاده از تعداد معینی نورون مصنوعی پیاده سازی می شود. یک شبکه عصبی (پرسپترون) را می توان برای تشخیص الگوها آموزش داد.

چشم انداز ایجاد رایانه های عصبی در این واقعیت نهفته است که ساختارهای مصنوعی که دارای ویژگی های مغز و سیستم عصبی هستند دارای تعدادی ویژگی مهم هستند: پردازش موازی اطلاعات، توانایی یادگیری، توانایی طبقه بندی خودکار، قابلیت اطمینان بالا، ارتباط.

کامپیوتر کوانتومی. عملکرد یک کامپیوتر کوانتومی بر اساس قوانین مکانیک کوانتومی است. مکانیک کوانتومی این امکان را فراهم می‌کند که نحوه توصیف و قوانین حرکت ریزذرات (اتم‌ها، مولکول‌ها، هسته‌های اتمی) و سیستم‌های آنها را تعیین کند. قوانین مکانیک کوانتومی پایه و اساس مطالعه ساختار ماده را تشکیل می دهند. آنها توضیح ساختار اتم ها، تعیین ماهیت پیوند شیمیایی، توضیح سیستم تناوبی عناصر، درک ساختار هسته های اتم و مطالعه خواص ذرات بنیادی را ممکن کردند.

اصل فیزیکی یک کامپیوتر کوانتومی بر اساس تغییر انرژی یک اتم است. دارای یک سری مجزا از مقادیر EQ، EI، ... En است که به آن طیف انرژی اتم می گویند. انتشار و جذب انرژی الکترومغناطیسی توسط یک اتم در بخش‌های جداگانه - کوانتا یا فوتون - اتفاق می‌افتد. هنگامی که یک فوتون جذب می شود، انرژی اتم افزایش می یابد و انتقال از سطح پایین به سطح بالا رخ می دهد؛ زمانی که یک فوتون گسیل می شود، انتقال معکوس به سمت پایین رخ می دهد.

بنابراین، مفهوم "کیوبیت" (کیوبیت، بیت کوانتومی) به عنوان واحد اصلی یک کامپیوتر کوانتومی، به قیاس با یک کامپیوتر سنتی، که در آن از مفهوم "بیت" استفاده می شود، معرفی شده است. مشخص است که یک بیت فقط دو حالت دارد - 0 و 1، در حالی که حالت های بسیار بیشتری از یک کیوبیت وجود دارد. بنابراین، برای توصیف وضعیت یک سیستم کوانتومی، مفهوم تابع موج در قالب یک بردار با تعداد زیادی مقادیر معرفی شد.

برای رایانه‌های کوانتومی و همچنین برای رایانه‌های کلاسیک، عملیات منطقی کوانتومی ابتدایی معرفی شده است: تفکیک، پیوند و نفی، که با کمک آنها کل منطق یک رایانه کوانتومی سازماندهی می‌شود. هنگام ایجاد یک کامپیوتر کوانتومی، توجه اصلی به کنترل کیوبیت ها با کمک انتشار تحریک شده و جلوگیری از انتشار خود به خودی است که عملکرد کل سیستم کوانتومی را مختل می کند.

می توان فرض کرد که ترکیب کامپیوترهای کوانتومی، نوری و عصبی به جهان یک سیستم محاسباتی ترکیبی قدرتمند می دهد. به دلیل موازی بودن اجرای عملیات و همچنین امکان پردازش و مدیریت کارآمد اطلاعات حسی، چنین سیستمی با عملکرد عظیم (تقریباً 1051) از معمول متمایز خواهد شد. تولید "رایانه های آینده" مستلزم هزینه های اقتصادی قابل توجهی است که چندین ده برابر بیشتر از هزینه های تولید کامپیوترهای نیمه هادی مدرن است.

جدول 28.1 روندهای کلی در ویژگی های فناوری رایانه را با در نظر گرفتن زمینه های اصلی استفاده از رایانه های مدرن و امیدوارکننده ارائه می دهد.

جدول 28.1. روند عملکرد کامپیوتر

سوالات و وظایف را کنترل کنید

1. چه رابطه ای بین هدف استفاده از رایانه و توسعه فناوری رایانه وجود دارد؟

2. مثال هایی از استفاده امیدوارکننده از رایانه را بیان کنید.

3. سیستم های کامپیوتری امیدوار کننده روی چه چیزی متمرکز هستند؟

4. آینده فناوری کامپیوتر را چگونه تصور می کنید؟

5. چه مقادیری از پارامترهای فنی رایانه ها را می توان در آینده نزدیک هدایت کرد؟

6. هدف وب معنایی چیست؟

7. چرا کامپیوترها بر اساس اصول عمل مختلف توسعه می یابند؟

8. ایده اصلی ایجاد یک کامپیوتر نوری چیست؟

9. ایده اصلی ایجاد یک کامپیوتر عصبی چیست؟

10. ایده اصلی ایجاد یک کامپیوتر کوانتومی چیست؟