Számítástechnikai eszközök a számítógépek megjelenése előtt
Az egyik első olyan eszköz (Kr. e. 5-4. század), amely megkönnyítette a számításokat, abakusznak tekinthető. Ez egy speciális tábla mélyedésekkel, a számításokat kavicsok vagy csontok mozgatásával végezték.

Idővel ezeket a táblákat több csíkba és oszlopba kezdték húzni. Görögországban az abakusz már a Kr.e. 5. században létezett, a japánok körében "szerobyan", a kínaiaknál "suanpan"-nak hívták. Az ókori Oroszországban egy abakuszhoz hasonló eszközt használtak a számláláshoz, ezt "orosz fióknak" hívták. A 17. században ez az eszköz ismerős orosz beszámolók formáját öltötte.

A számítástechnika fejlődésének története. Absztrakt az informatikáról.

A 17. század elején Blaise Pascal francia matematikus és fizikus megalkotta az első "összeadó gépet, Pascaline-t, amely összeadást és kivonást hajtott végre. 1670-1680 között Leibniz német matematikus olyan számológépet tervezett, amely mind a 4 műveletet elvégezte. aritmetikai műveletek.
1874-ben Odner szentpétervári mérnök megtervezte az összeadógépnek nevezett eszközt, amely meglehetősen gyorsan elvégezte a többjegyű számok mind a négy aritmetikai műveletét. A 20. század 30-as éveiben hazánkban egy fejlettebb Felix adagológépet fejlesztettek ki. Ezek a számláló eszközök voltak a fő technikai eszközök, amelyek megkönnyítik a nagy mennyiségű numerikus információ feldolgozásával kapcsolatos emberek munkáját.
A 19. század fontos eseménye volt Charles Babbage angol matematikus feltalálása, aki az első számológép – a valódi számítógépek prototípusának – megalkotójaként vonult be a történelembe. 1812-ben kezdett el dolgozni "különbségmotorján". Babbage olyan gépet szeretett volna tervezni, amely nem csak számításokat végez, hanem egy előre lefordított program szerint is tud dolgozni, például egy adott függvény számértékét ki tudja számolni. Gépének fő eleme egy fogaskerék volt - egy decimális szám egy számjegyének megjegyezésére. Ennek köszönhetően 18 bites számokkal lehetett működni. 1822-re a tudós felépített egy kis működő modellt, és kiszámított rajta egy négyzettáblázatot. A különbségi motor fejlesztésével Babbage 1833-ban kezdett el egy "analitikai motor" fejlesztésébe. Nagyobb sebességűnek, egyszerűbb kialakításúnak kellett volna lennie, és gőzzel kellett volna meghajtania. Az analitikai motornak három fő blokkja volt. Az első blokk a számok tárolására (memória, úgynevezett "raktár"), a második blokk aritmetikai műveleteket hajt végre ("malom"), a harmadik blokk a gépi műveletek sorrendjének vezérlésére. A nyers adatok bevitelére és az eredmények kinyomtatására szolgáló eszközök is voltak. A gépnek egy olyan program szerint kellett működnie, amely beállítja a műveletek végrehajtásának sorrendjét és a számok átvitelét a memóriából a malomba és fordítva. Ada Liveless matematikus (a költő Byron lánya) fejlesztette ki az első programokat Babbage gépéhez. A technológia elégtelen fejlettsége miatt Babbage projektje nem valósult meg, de sok feltaláló kamatoztatta ötleteit. Így 1888-ban az amerikai Hollerith létrehozott egy tabulátort, amely lehetővé teszi a számítások automatizálását a népszámlálás során. Hollerith 1924-ben alapította az IBM-et, hogy tabulátorokat tömegesen gyártson.

Szinopszis - A számítástechnika fejlődésének története.

1941-ben a német mérnök, Zuse épített egy kisméretű, elektromechanikus reléken alapuló számítógépet, de a háború miatt munkája nem jelent meg. 1943-ban az USA-ban, az IBM egyik vállalatánál az Aiken egy erősebb Mark-1 számítógépet készített, amelyet katonai számításokhoz használtak. De az elektromechanikus relék lassan és megbízhatatlanul működtek.
A számítógépek első generációja (1946 - az 50-es évek közepe) A számítógépek generációja alatt a különböző tervezőcsoportok által kifejlesztett, de ugyanazon tudományos és műszaki elvekre épülő számítógépek minden típusát és modelljét értjük.
Az elektronvákuumcső megjelenése az első számítógép megalkotásához vezetett. 1946-ban jelent meg az Egyesült Államokban az ENIAC (ENIAC - Electronic Numerical Integrator and Calculator - "elektronikus numerikus integrátor és számológép") nevű számítógépes problémamegoldásra. Ez a számítógép ezerszer gyorsabban működött, mint a Mark-1. De legtöbbször tétlenkedett, mert. több órát vett igénybe a vezetékek megfelelő csatlakoztatása a program befejezéséhez.
A számítógépet alkotó elemek halmazát elembázisnak nevezzük. Az 1. generációs számítógépek elembázisa vákuumcsövek, ellenállások és kondenzátorok. Az elemeket vezetékekkel kötötték össze felületi rögzítéssel. A számítógép sok terjedelmes szekrényből állt, és egy speciális géptermet foglalt el, több száz tonnát nyomott és több száz kilowatt áramot fogyasztott. Az ENIAC-nak 20 000 vákuumcsője volt. 1 másodpercig. A gép 300 szorzási vagy 5000 többjegyű összeadási műveletet hajtott végre.
1945-ben a híres amerikai matematikus, John von Neumann jelentést terjesztett a tudományos közösség elé, amelyben sikerült felvázolnia a számítógép formális logikai felépítését, elvonatkoztatva az áramköröktől és a rádiócsövektől.

A számítástechnika fejlődésének története. A számítógép funkcionális szervezésének és működésének klasszikus elvei:
1. Fő eszközök elérhetősége: vezérlőegység (CU), aritmetikai logika (ALU), tárolóeszköz (RAM), bemeneti-kimeneti eszközök;
2. Adatok és parancsok tárolása a memóriában;
3. A programvezérlés elve;
4. Műveletek szekvenciális végrehajtása;
5. Az információk bináris kódolása (az első "Mark-1" számítógép decimális számrendszerben végzett számításokat, de az ilyen kódolást technikailag nehéz megvalósítani, és később elhagyták);
6. Elektronikus elemek és elektromos áramkörök alkalmazása a nagyobb megbízhatóság érdekében (elektromechanikus relék helyett).

Az első hazai számítógépet 1951-ben hozták létre akadémikus S.A. vezetésével. Lebe-leány, és MESM-nek (kis elektronikus számológép) hívták. Később létrehozták a BESM-2-t (nagy elektronikus számológép). Az első generáció legerősebb számítógépe Európában a szovjet M-20 volt, 20 000 op/sec sebességgel, a RAM mennyisége 4 000 gépszó volt. Az első generációs számítógépek sebessége átlagosan 10-20 ezer op / s. Az első generációs számítógépek működése a gyakori meghibásodások miatt túl bonyolult: az elektroncsövek gyakran kiégtek, és manuálisan kellett cserélni őket. Mérnökök egész csapata foglalkozott egy ilyen számítógép karbantartásával. Az ilyen gépekhez gépi kódokban írták a programokat, tudni kellene a gép összes parancsát és azok bináris ábrázolását. Ráadásul az ilyen számítógépek több millió dollárba kerülnek.

A számítástechnika fejlődésének története. A számítógépek második generációja (50-es évek vége - 60-as évek)

A tranzisztor 1948-as feltalálása lehetővé tette, hogy a számítógép elemalapját félvezető elemekre (tranzisztorokra és diódákra), valamint fejlettebb ellenállásokra és kondenzátorokra cseréljék. Egy tranzisztor 40 vákuumcsövet cserélt, gyorsabban működött, olcsóbb és megbízhatóbb volt. Az elemalap csatlakoztatásának technológiája megváltozott: megjelentek az első nyomtatott áramköri lapok - szigetelőanyag lemezek, amelyekre tranzisztorokat, diódákat, ellenállásokat és kondenzátorokat helyeztek el. A nyomtatott áramköri lapok csatlakoztatása felületi rögzítéssel történt. Az áramfogyasztás csökkent, a méretek pedig százszorosára csökkentek. Az ilyen számítógépek teljesítménye akár 1 millió művelet/mp. Ha több elem meghibásodott, az egész táblát kicserélték, és nem minden elemet külön-külön. A tranzisztorok megjelenése után a számítógépgyártás legidőigényesebb művelete a tranzisztorok csatlakoztatása és forrasztása volt, elektronikus áramkörök létrehozására. Az algoritmikus nyelvek megjelenése megkönnyítette a programozási folyamatot. Bevezették az időmegosztás elvét - a különböző számítógépes eszközök egyszerre kezdtek működni. 1965-ben a Digital Equipment kiadta az első miniszámítógépet, a PDP-8-at, amely akkora, mint egy hűtőszekrény, és mindössze 20 000 dollárba került.

A számítástechnika fejlődésének története. A számítógépek harmadik generációja(60-as évek vége - 70-es évek)

1958-ban John Kilby megalkotta az első kísérleti integrált áramkört vagy chipet. Az integrált áramkör ugyanazokat a funkciókat látta el, mint az elektronikus a második generációs számítógépekben. Ez egy szilícium lapka volt, amelyre a tranzisztorokat és a köztük lévő összes kapcsolatot helyezték el. Elem alap - integrált áramkörök. Teljesítmény: több százezer - millió művelet másodpercenként. Az első integrált áramkörökön készült számítógép az IBM-360 volt 1968-ban az IBM, amely egy egész sorozat kezdetét jelentette (minél nagyobb a szám, annál nagyobb a számítógép képessége). 1970-ben az Intel megkezdte az integrált memóriaáramkörök értékesítését. Azóta az integrált áramkör egységnyi területére jutó tranzisztorok száma évente nagyjából megkétszereződött. Ez folyamatos költségcsökkentést és a számítógép sebességének növekedését biztosította. A memória mennyisége nőtt. Megjelentek a kijelzők és a grafikonplotterek, és számos programozási nyelvet fejlesztenek tovább. Hazánkban két számítógépcsalád készült: nagy (például EC-1022, EC-1035) és kicsi (például SM-2, SM-3). A számítástechnikai központ akkoriban egy-két ES-számítógép-modellel és kijelző osztállyal volt felszerelve, ahol minden programozó időmegosztásos módban csatlakozhatott a számítógéphez.

A számítástechnika fejlődésének története. A számítógépek negyedik generációja (a 70-es évek végétől napjainkig)

1970-ben Marshian Edward Hoff, az Intel egy integrált áramkört tervezett, amely működésében hasonló egy nagy számítógép központi feldolgozóegységéhez. Így jelent meg az első Intel-4004 mikroprocesszor, amelyet 1971-ben adtak ki. Ez a 3 cm-nél kisebb mikroprocesszor termelékenyebb volt, mint egy óriási gép. Egy szilíciumkristályra 2250 tranzisztort lehetett elhelyezni. Igaz, sokkal lassabban működött, és egyszerre csak 4 bitnyi információt tudott feldolgozni (nagy számítógépek 16-32 bitje helyett), de több tízezerszer olcsóbb is (kb. 500 dollár). Hamarosan elkezdődött a mikroprocesszorok teljesítményének gyors növekedése. Eleinte a mikroprocesszorokat különféle számítástechnikai eszközökben (például számológépekben) használták. 1974-ben több cég bejelentette az Intel-8008 mikroprocesszorra épülő személyi számítógép megalkotását, i.e. eszköz egy felhasználó számára.
A személyi számítógépek (PC) piacán széles körű eladások fűződnek a fiatal amerikaiak, S. Jobs és W. Wozniak nevéhez, az Apple Computer alapítóihoz, amely 1977 óta elindította az Apple személyi számítógépek gyártását. Az árbevétel növekedéséhez számos üzleti alkalmazásra tervezett program (szövegszerkesztés, számviteli számításokhoz készült táblázatok) járult hozzá.
Az 1970-es évek végén a PC térnyerése a nagy számítógépek iránti kereslet csökkenéséhez vezetett. Ez aggasztotta a nagyméretű számítógépek gyártásában vezető IBM cég, az IBM vezetését, ezért úgy döntöttek, hogy kísérletképpen a PC-piacon is kipróbálják magukat. Annak érdekében, hogy ne költsenek sok pénzt erre a kísérletre, a projektért felelős osztálynak megengedték, hogy ne a semmiből tervezzen PC-t, hanem más cégek által gyártott blokkokat használjon. Tehát a legújabb 16 bites Intel-8088 mikroprocesszort választották fő mikroprocesszornak. A szoftvert egy kis Microsoft cég fejlesztésére bízták meg. 1981 augusztusában elkészült az új IBM PC, és nagyon népszerűvé vált a felhasználók körében. Az IBM nem tette a számítógépét egyetlen egy darabból álló eszközzé, és nem védte szabadalmakkal a tervezését. Éppen ellenkezőleg, a számítógépet önállóan gyártott alkatrészekből állította össze, és nem tartotta titokban ezen alkatrészek csatlakoztatásának módját; Az IBM PC-tervek mindenki számára elérhetőek voltak. Ez lehetővé tette más cégek számára a hardver és a szoftver fejlesztését. Hamarosan ezek a cégek már nem voltak elégedettek az IBM PC-k alkatrészeinek gyártóinak szerepével, és maguk is elkezdtek olyan PC-ket építeni, amelyek kompatibilisek voltak az IBM PC-vel. A gyártók közötti verseny olcsóbb számítógépekhez vezetett. Mivel ezeknek a cégeknek nem kellett hatalmas kutatási költségeket vállalniuk, sokkal olcsóbban tudták eladni számítógépeiket, mint a hasonló IBM számítógépeké. Az IBM PC-vel kompatibilis számítógépeket klónoknak (ikreknek) nevezték. Az IBM PC család és a kompatibilis számítógépek közös jellemzője a szoftverkompatibilitás és a nyílt architektúra elve, i. a meglévő hardverek hozzáadásának és korszerűbbre cseréjének lehetősége anélkül, hogy a teljes számítógépet le kellene cserélni.
A negyedik generációs számítógépek egyik legfontosabb gondolata, hogy több processzort használnak egyidejűleg az információk feldolgozására (multiprocesszoros feldolgozás).

A számítástechnika fejlődésének története. Szerver.

A szerver egy nagy teljesítményű számítógép a számítógépes hálózatokban, amely szolgáltatásokat nyújt a hozzá csatlakozó számítógépeknek, és hozzáférést biztosít más hálózatokhoz. A szuperszámítógépek az 1970-es évek óta léteznek. A Neumann számítógépekkel ellentétben ezek többprocesszoros feldolgozási módszert alkalmaznak. Ezzel a módszerrel a megoldandó probléma több részre oszlik, amelyek mindegyike párhuzamosan, saját processzoron történik. Ez drámaian növeli a teljesítményt. Sebességük több milliárd művelet másodpercenként. De ezek a számítógépek dollármilliókba kerülnek.
A személyi számítógépeket (PC-ket) mindenhol használják, és megfizethető áraik vannak. Számukra számos olyan szoftvereszközt fejlesztettek ki különféle alkalmazási területekre, amelyek segítik az embert az információfeldolgozásban. Mára a PC multimédiás lett, pl. nemcsak számszerű és szöveges információkat dolgoz fel, hanem hatékonyan dolgozik hanggal és képekkel is.
Hordozható számítógépek (a latin "porto" szó "hordozni") - hordozható számítógépek. Közülük a leggyakoribb laptop ("jegyzetfüzet") - notepad személyi számítógép.
Az ipari számítógépeket ipari környezetben való használatra tervezték (például szerszámgépek, repülőgépek és vonatok vezérlésére). Fokozott követelmények vonatkoznak rájuk a problémamentes működés megbízhatóságára, a hőmérséklet-változásokkal, rezgésekkel szembeni ellenállásra stb. Ezért a közönséges személyi számítógépek nem használhatók ipari számítógépként.

A számítástechnika fejlődésének története. v. 1.0.

Az első, a számolás megkönnyítésére tervezett eszköz az abakusz volt. A számlák csontjai segítségével összeadás-kivonás műveleteket, egyszerű szorzásokat lehetett végezni.

1642 - Blaise Pascal francia matematikus megtervezi az első mechanikus számológépet, a "Pascaline"-t, amely képes volt számok mechanikus összeadására.

1673 - Gottfried Wilhelm Leibniz egy összeadógépet tervezett, amely lehetővé teszi négy aritmetikai művelet mechanikus végrehajtását.

19. század első fele - Charles Babbage angol matematikus egy univerzális számítástechnikai eszközt, azaz számítógépet próbált építeni. Babbage analitikai motornak nevezte. Elhatározta, hogy a számítógépnek tartalmaznia kell memóriát, és egy programmal kell vezérelnie. Babbage szerint a számítógép egy mechanikus eszköz, amelynek programjait lyukkártyákkal - vastag papírból készült kártyákkal állítják be, lyukakkal felvitt információkkal (akkor már széles körben használták a szövőszékekben).

1941 – Konrad Zuse német mérnök több elektromechanikus reléken alapuló kis számítógépet épít.

1943 - az Egyesült Államokban, az IBM egyik vállalatánál Howard Aiken megalkotta a "Mark-1" nevű számítógépet. Lehetővé tette a számítások százszor gyorsabb elvégzését, mint manuálisan (összeadógép segítségével), és katonai számításokhoz használták. Elektromos jelek és mechanikus működtetők kombinációját használta. A "Mark-1" méretei: 15 * 2-5 m, és 750 000 alkatrészt tartalmazott. A gép két 32 bites számot tudott megszorozni 4 másodperc alatt.

1943 - az USA-ban John Mauchly és Prosper Eckert vezette szakembercsoport elkezdte tervezni az ENIAC számítógépet vákuumcsöveken.

1945 - John von Neumann matematikus részt vett az ENIAC-on, aki jelentést készített erről a számítógépről. Von Neumann jelentésében megfogalmazta a számítógépek, vagyis az univerzális számítástechnikai eszközök működésének általános elveit. Eddig a számítógépek túlnyomó többsége a Neumann János által felvázolt elvek szerint készült.

1947 – Eckert és Mauchly megkezdi az első UNIVAC (Universal Automatic Computer) elektronikus soros gép fejlesztését. A gép első modellje (UNIVAC-1) az Egyesült Államok Népszámlálási Hivatala számára készült, és 1951 tavaszán állították üzembe. Az ENIAC és EDVAC számítógépek alapján készült az UNIVAC-1 szinkron, szekvenciális számítógép. 2,25 MHz órajelen dolgozott, és körülbelül 5000 elektroncsövet tartalmazott. 100 higanyos késleltetési vonalon 1000 db 12 bites decimális számot tartalmazó belső tároló készült.

1949 – Mournes Wilks angol kutató megépítette az első olyan számítógépet, amely Neumann elveit testesíti meg.

1951 – J. Forrester cikket publikált a mágneses magok digitális információ tárolására való felhasználásáról A Whirlwind-1 gépben először használtak mágneses mag memóriát. 2 kockából állt, 32-32-17 maggal, amelyek 2048 szó tárolását biztosították 16 bites bináris számokhoz egy paritásbittel.

1952 – Az IBM kiadta első ipari elektronikus számítógépét, az IBM 701-et, amely egy szinkron párhuzamos számítógép volt, amely 4000 vákuumcsövet és 12000 diódát tartalmazott. Az IBM 704 gép továbbfejlesztett változata gyors volt, indexregisztereket használt, az adatokat lebegőpontos formában ábrázolták.

Az IBM 704-es számítógép után megjelent az IBM 709-es gép, amely építészeti szempontból megközelítette a második és harmadik generáció gépeit. Ebben a gépben először indirekt címzést alkalmaztak, és először jelentek meg bemeneti-kimeneti csatornák.

1952 – A Remington Rand kiadta az UNIVAC-t 103 számítógépet, amely elsőként használt szoftveres megszakításokat. A Remington Rand alkalmazottai az írási algoritmusok algebrai formáját használták, amelyet "Short Code"-nak neveztek (az első interpretátort 1949-ben hozta létre John Mauchly).

1956 - az IBM kifejlesztette a légpárnán lebegő mágneses fejeket. Találmányuk lehetővé tette egy új típusú memória - lemezes tárolóeszközök (memória) - létrehozását, amelynek fontossága a számítástechnika fejlődésének következő évtizedeiben teljes mértékben felértékelődött. Az első lemezmemóriák az IBM 305 és RAMAC gépekben jelentek meg. Utóbbi 50 db mágnesesen bevont fémkorongból álló csomagot tartalmazott, amelyek 12 000 fordulat/perc fordulatszámmal forogtak. /perc A lemez felületén 100 sáv volt az adatok rögzítésére, egyenként 10 000 karakter.

1956 - Ferranti kiadta a Pegasus számítógépet, amely először testesítette meg az általános célú regiszterek (RON) koncepcióját. A RON megjelenésével megszűnt az indexregiszterek és az akkumulátorok közötti különbségtétel, és a programozónak nem egy, hanem több akkumulátorregisztere állt a rendelkezésére.

1957 - D. Backus vezette csoport befejezte a munkát az első magas szintű programozási nyelven, a FORTRAN néven. Az első alkalommal az IBM 704 számítógépen implementált nyelv hozzájárult a számítógépek körének bővüléséhez.

1960-as évek - A számítógépek 2. generációja, a számítógépek logikai elemei félvezető eszközök-tranzisztorok alapján valósulnak meg, algoritmikus programozási nyelveket fejlesztenek, mint például az Algol, Pascal és mások.

1970-es évek - 3. generációs számítógépek, integrált áramkörök, amelyek több ezer tranzisztort tartalmaznak egy félvezető lemezen. Az operációs rendszer, a strukturális programozási nyelvek létrehozása megkezdődött.

1974 - több vállalat bejelentette az Intel-8008 mikroprocesszoron alapuló személyi számítógép létrehozását - egy olyan eszközt, amely ugyanazokat a funkciókat látja el, mint egy nagy számítógép, de egy felhasználó számára készült.

1975 - megjelent az első kereskedelmi forgalomban terjesztett személyi számítógép, az Altair-8800, amely az Intel-8080 mikroprocesszoron alapul. Ennek a számítógépnek csak 256 bájt RAM-ja volt, billentyűzet és képernyő nélkül.

1975 végén – Paul Allen és Bill Gates (a Microsoft leendő alapítói) létrehoztak egy Basic nyelvi tolmácsot az Altair számítógéphez, amely lehetővé tette a felhasználók számára, hogy egyszerűen kommunikáljanak a számítógéppel, és egyszerűen programokat írjanak rá.

1981. augusztus – Az IBM bemutatta az IBM PC-t. A számítógép fő mikroprocesszoraként egy 16 bites Intel-8088 mikroprocesszort használtak, amely 1 megabájt memóriával dolgozott.

1980-as évek - A számítógépek 4. generációja, nagy integrált áramkörökre épülve. A mikroprocesszorokat egyetlen mikroáramkör formájában valósítják meg, személyi számítógépek tömeggyártása.

1990-es évek — 5. generációs számítógépek, ultranagy integrált áramkörök. A processzorok több millió tranzisztort tartalmaznak. A tömeges felhasználású globális számítógépes hálózatok megjelenése.

2000-es évek — A számítógépek 6. generációja. Számítógépek és háztartási gépek, beágyazott számítógépek integrációja, hálózati számítástechnika fejlesztése.

A számlálási folyamatot felgyorsító eszközök iránti igény már évezredekkel ezelőtt megjelent az emberekben. Erre akkoriban a legegyszerűbb eszközöket, például a számlálóbotokat használták. Később jött az abakusz, amit mi inkább abakuszként ismerünk. Csak a legegyszerűbb aritmetikai műveletek végrehajtását tette lehetővé. Sok minden változott azóta. Szinte minden házban van számítógép, és egy okostelefon is a zsebében. Mindez kombinálható „Számítógépes technológia” vagy „Számítógépes technológia” általános néven. Ebben a cikkben egy kicsit többet megtudhat fejlődésének történetéről.

1623. Wilhelm Schickard így gondolja: "Miért ne találhatnám fel az első adagológépet?" És ő találja ki. Olyan mechanikus eszközt kap, amely képes az alapvető számtani műveletek (összeadás, szorzás, osztás és kivonás) elvégzésére, fogaskerekek és hengerek segítségével dolgozni.

1703. Gottfried Wilhelm Leibniz a kettes számrendszert írja le "Explication de l'Arithmtique Binaire" című értekezésében, amely oroszra fordítva "A bináris aritmetika magyarázata". Az ezt használó számítógépek megvalósítása sokkal egyszerűbb, és Leibniz maga is tudott róla. Még 1679-ben készített egy bináris számítógép tervrajzát. De a gyakorlatban az első ilyen eszköz csak a 20. század közepén jelent meg.

1804 A perforált kártyák (lyukkártyák) először jelennek meg. Használatuk az 1970-es években sem szűnt meg. Vékony kartonlapok, helyenként lyukak vannak. Az információkat e lyukak különböző sorozataiban rögzítették.

1820 Charles Xavier Thomas (igen, majdnem olyan, mint X. professzor) kiadja a Thomas-összeadó gépet, amely az első sorozatgyártású aritmométerként vonult be a történelembe.

1835 Charles Babbage fel akarja találni a saját analitikai motorját, és leírja. Kezdetben logaritmikus táblázatok nagy pontosságú kiszámítása volt az eszköz feladata, de később Babbage meggondolta magát. Most az álma egy általános célú gép lett. Abban az időben egy ilyen eszköz létrehozása meglehetősen reális volt, de a Babbage-dzsal való munka a természete miatt nehéznek bizonyult. A nézeteltérések következtében a projektet lezárták.

1845 Israel Staffel megalkotta az első olyan eszközt, amely négyzetgyököt von ki a számokból.

1905 Percy Ludget kiad egy projektet egy programozható mechanikus számítógéphez.

1936 Konrad Zuse úgy dönt, hogy létrehozza saját számítógépét. Z1-nek hívja.

1941 Konrad Zuse kiadja a Z3-at, a világ első programvezérelt számítógépét. Ezt követően több tucat Z sorozatú eszköz jelent meg.

1961 Megjelenik az ANITA Mark VII, a világ első teljesen elektronikus számológépe.

Néhány szó a számítógépek generációiról.

1 generáció. Ezek az úgynevezett lámpaszámítógépek. Elektronikus lámpákkal dolgoznak. Az első ilyen eszközt a 20. század közepén hozták létre.

2 generáció. Mindenki az első generációs számítógépeket használta, mígnem 1947-ben Walter Brattain és John Bardeen feltalált egy nagyon fontos dolgot - a tranzisztort. Így jelent meg a számítógépek második generációja. Sokkal kevesebb energiát fogyasztottak, és teljesítményük is nagyobb volt. Ezek az eszközök a XX. század 50-60-as éveiben általánosak voltak, egészen az integrált áramkör 1958-as feltalálásáig.

3. generáció. Ezeknek a számítógépeknek a működése integrált áramkörökre épült. Minden ilyen áramkör több százmillió tranzisztort tartalmaz. A harmadik generáció létrehozása azonban nem akadályozta meg a második generációs számítógépek megjelenését.

4. generáció. 1969-ben Tad Hoff azzal az ötlettel állt elő, hogy sok integrált áramkört egyetlen kis eszközzel helyettesítsenek. Később mikrochipnek hívták. Ennek köszönhetően lehetővé vált nagyon kicsi mikroszámítógépek létrehozása. Az első ilyen eszközt az Intel adta ki. A 80-as években pedig a mikroprocesszorok és a mikroszámítógépek voltak a leggyakoribbak. Még mindig használjuk őket.

A számítástechnika és a számítástechnika fejlődésének rövid története volt. Remélem sikerült felkelteni az érdeklődésedet. Viszontlátásra!

Önkormányzati költségvetési oktatási intézmény

"30. számú középiskola"

Teljesített:

8. osztályos tanuló

Dmitrieva Daria

Tanár:

Demchenko E.E.

G. Kurszk, 2014

"A számítástechnika fejlődésének története"

absztrakt

Bevezetés

Az emberi társadalom fejlődése során nemcsak az anyagot és az energiát sajátította el, hanem az információt is. A számítógépek megjelenésével és tömeges elterjedésével az ember hatékony eszközt kapott az információs erőforrások hatékony felhasználására, szellemi tevékenységének fokozására. Mostantól (középXXszázadban) megkezdődött az ipari társadalomból az információs társadalomba való átmenet, amelyben az információ válik a fő erőforrássá.

A társadalom tagjainak képessége a teljes, időszerű és megbízható információk felhasználására nagymértékben függ a számítógépen alapuló új információs technológiák fejlettségétől és elsajátításától. Tekintsük fejlődésük történetének fő mérföldköveit.

Informatika a számítási és adatfeldolgozási folyamat lényeges eleme. Az első számítástechnikai eszközök valószínűleg a jól ismertek voltakszámlálópálcák, amelyeket ma is sok iskola általános osztályában használnak a számolás tanítására. A fejlődés során ezek az eszközök bonyolultabbá váltak, például, mint plföníciaiagyagfigurák, amelyek szintén a megszámlálás alatt álló tárgyak számának vizuális megjelenítésére szolgálnak. Úgy tűnik, az ilyen eszközöket az akkori kereskedők és könyvelők használták.

Fokozatosan a legegyszerűbb számláló eszközökből egyre bonyolultabb eszközök születtek.: ( ), , , . A korai számítástechnikai eszközök egyszerűsége ellenére egy tapasztalt könyvelő még gyorsabban tud eredményt elérni egyszerű számításokkal, mint egy modern számológép lassú tulajdonosa. Természetesen a modern számítástechnikai eszközök teljesítménye és számolási sebessége már régóta felülmúlja a legkiválóbb emberi számológépek képességeit.

Az emberiség évezredekkel ezelőtt megtanulta használni a legegyszerűbb számlálóeszközöket. A legkeresettebb a cserekereskedelemben használt cikkek számának meghatározása volt. Az egyik legegyszerűbb megoldás a cserélt cikk súlyegyenértékének alkalmazása volt, amihez nem volt szükség az alkatrészeinek pontos újraszámítására. Erre a célra a legegyszerűbb kiegyensúlyozásegyensúlyt, amely a mennyiségi meghatározás egyik első eszköze letttömegek. Az ekvivalencia elvét széles körben alkalmazták egy másik egyszerű számlálóeszközben - az abakuszban vagy abakuszban. A megszámolt tárgyak száma megfelelt a hangszer elmozdított csuklóinak számának. A számolás viszonylag bonyolult eszköze lehet a sok vallás gyakorlatában használt rózsafüzér. A hívő a beszámolókhoz hasonlóan megszámolta a rózsafüzér gyöngyein elhangzott imákat, és a rózsafüzér teljes körének áthaladásakor speciális szemcseszámlálókat mozgatott egy külön farokra, jelezve a megszámolt körök számát.A fogaskerekek feltalálásával sokkal bonyolultabb számítási eszközök jelentek meg.

A számítógépek minden generációjáról,a számítástechnika fejlődésének történetéről szeretnék mesélni esszémben.

A számítógépes korszak kezdete

Első számítógépENIAC1945 végén alapították az USA-ban.

A fő gondolatokat, amelyeken a számítástechnika évek óta fejlődik, 1946-ban John von Neumann amerikai matematikus fogalmazta meg. Neumann építészetnek hívják őket.

1949-ben megépült az első Neumann architektúrájú számítógép - az angol gépEDSAC. Egy évvel később megjelent az amerikai számítógépEDVAC.

Hazánkban az első számítógépet 1951-ben hozták létre. MESM-nek hívták - egy kis elektronikus számológép. A MESM tervezője Szergej Alekszejevics Lebedev volt.

A számítógépek sorozatgyártása az 50-es években kezdődöttXXszázad.

Szokásos az elektronikus számítástechnikai berendezéseket generációkra osztani az elembázis változásával összefüggésben. Kívül,a különböző generációk autói különbözőeklogikai architektúra és szoftverbiztonság, gyorsművelet, RAM, beviteli mód és Önvízinformáció stb.

Az első számítógépet - egy univerzális vákuumcsöveket használó gépet - 1945-ben építették az Egyesült Államokban.

Ezt a gépet ENIAC-nak hívták (ez a jelentése: elektronikus digitális integrátor és számológép). Az ENIAC tervezői J. Mouchli és J. Eckert voltak. Ennek a gépnek a számolási sebessége ezerszeresével haladta meg az akkori relégépek sebességét.

Első elektronikusegy számítógép Az ENIAC programozása plug-and-switch módszerrel történt, vagyis a program úgy készült, hogy a gép egyes blokkjait a kapcsolótáblán vezetékekkel összekapcsolták. Ez a bonyolult és fárasztó eljárás a gép munkára való felkészítésére kényelmetlenné tette a kezelést.

A fő gondolatokat, amelyek szerint a számítástechnika évek óta fejlődik, a legnagyobb amerikai matematikus, John von Neumann dolgozta ki.

1946-ban a "Nature" folyóirat J. von Neumann, G. Goldstein és A. Burks cikket közölt "Egy elektronikus számítástechnikai eszköz logikai tervezésének előzetes mérlegelése". Ez a cikk felvázolta a számítógépek tervezésének és működésének alapelveit. A legfontosabb a memóriában tárolt elveprogramokat , mely szerint az adatok és a program a gép általános memóriájába kerül.

A számítógép eszközének és működésének alapvető leírását általában a számítógép architektúrájának nevezik. A fent említett cikkben felvázolt ötleteket "J. von Neumann számítógépes architektúrának" nevezte.

1949-ben megépült az első Neumann architektúrájú számítógép - az angol EDSAC gép. Egy évvel később megjelent az amerikai EDVAС számítógép. A megnevezett gépek egy példányban léteztek. A számítógépek sorozatgyártása a világ fejlett országaiban a XX. század 50-es éveiben kezdődött.

Hazánkban az első számítógépet 1951-ben hozták létre. MESM-nek hívták - egy kis elektronikus számológép. A MESM tervezője Szergej Alekszejevics Lebedev volt

S. A. Lebedev akadémikus szerepe nagy a hazai számítógépek létrehozásában. Irányítása alatt az 1950-es években soros csöves számítógépek BESM-1 (nagysebességű elektronikus számológép), BESM-2, M-20 készültek. Akkoriban ezek a gépek a világ legjobbjai közé tartoztak.

A XX. század 60-as éveiben S. A. Lebedev vezette a BESM-ZM, BESM-4, M-220, M-222 félvezető számítógépek kifejlesztését. Ennek az időszaknak a kiemelkedő eredménye a BESM-6 gép volt. Ez az első hazai és az egyik első számítógép a világon, másodpercenkénti 1 millió műveleti sebességgel.

S. A. Lebedev későbbi ötletei és fejlesztései hozzájárultak a következő generációk fejlettebb gépeinek létrehozásához.

Számítógépek első generációja

Számítógépek első generációja - 50-es évek lámpaautói.Az első generáció leggyorsabb gépeinek számlálási sebessége elérte a 20 ezer műveletet másodpercenként. A programok és adatok beviteléhez lyukszalagokat és lyukkártyákat használtak. Mivel ezeknek a gépeknek a belső memóriája kicsi volt (több ezer számot és programutasítást tartalmazhatott), ezért elsősorban nem nagy mennyiségű adat feldolgozásához kapcsolódó mérnöki és tudományos számításokhoz használták őket. Ezek meglehetősen terjedelmes, több ezer lámpát tartalmazó szerkezetek voltak, amelyek néha több száz négyzetmétert is elfoglaltak, és több száz kilowatt áramot fogyasztottak. Az ilyen gépek programjait gépi utasítási nyelveken állították össze, így a programozás akkoriban nem volt keveseknek elérhető. Általánosan elfogadott, hogy a számítógépek első generációja a második világháború után jelent meg1943 Konrad Zuse, barátoknak és rokonoknak mutatott be1938 relé) kezelésében szeszélyes és számításokban megbízhatatlan gép. Májusban1941 évekbenBerlin

Általánosan elfogadott, hogy a számítógépek első generációja a második világháború után jelent meg1943 évben, bár az első működő képviselőnek a V-1 (Z1) autót kell tekinteni.Konrad Zusebemutatták a barátoknak és rokonoknak1938 év. Ez volt az első elektronikus (házi analógokra épültrelé) kezelésében szeszélyes és számításokban megbízhatatlan gép. Májusban1941 évekbenBerlin, Zuse bemutatta a Z3 autót, ami nagy örömet okozott a szakemberek körében. Számos hiányosság ellenére ez volt az első olyan számítógép, amely más körülmények között kereskedelmi sikert arathatott volna.

Az első számítógépek azonban angolnak számítanakKolosszus(1943) és amerikaiENIAC(1945). Az ENIAC volt az első vákuumcsöves számítógép.

Az első generációs számítógépek vákuumcsöveket és reléket használtak elemalapként; a véletlen elérésű memóriát triggereken, később ferritmagokon végezték.Az első számítógépek elembázisa - a vákuumcsövek - határozta meg nagy méreteiket, jelentős fogyasztásukat, alacsony megbízhatóságukat és ennek eredményeként a kis gyártási mennyiségeket és a szűk felhasználói kört, elsősorban a tudomány világából. Az ilyen gépekben gyakorlatilag nem volt lehetőség a végrehajtott program műveleteinek kombinálására és a különböző eszközök működésének párhuzamosítására; parancsok egymás után futottak, az ALU tétlen volt a külső eszközökkel való adatcsere folyamatában, amelyek készlete nagyon korlátozott volt. A BESM-2 operatív memóriája például 2048 39 bites szóból állt; külső memóriaként mágneses dobokat és mágnesszalagos meghajtókat használtak. Az ember és az első generációs gép közötti kommunikáció nagyon időigényes és hatástalan volt. Általában maga a fejlesztő, aki gépi kódokban írta a programot, lyukkártyákkal bevitte a számítógép memóriájába, majd manuálisan vezérelte a végrehajtását. Az elektronikus szörnyeteg egy bizonyos ideig a programozó osztatlan használatában volt, és a számítási probléma megoldásának hatékonysága nagymértékben függött a készség szintjétől, a hibák gyors megtalálásának és kijavításának képességétől, valamint a számítógépes konzolon való navigálás képességétől. . A kézi vezérlésre való orientáció meghatározta a programok pufferelési lehetőségeinek hiányát.

Az első generációs számítógépeket alacsony megbízhatóság jellemezte, hűtőrendszert igényeltek és jelentős méretekkel rendelkeztek. A programozási folyamat jelentős művészetet, a számítógép-architektúra és szoftveres képességeinek alapos ismeretét igényelte. Eleinte a számítógépes kódokban (gépi kódban) való programozást alkalmazták, majd megjelentek az autokódok és az assemblerek, amelyek bizonyos mértékig automatizálták a programozási feladatok folyamatát. Az első generációs számítógépeket tudományos és műszaki számításokhoz használták. A programozási folyamat inkább egy matematikusok, elektronikai mérnökök és fizikusok nagyon szűk köre által gyakorolt ​​művészethez hasonlított.

Minden 1. generációs számítógépműködöttvákuumcsöveken alapultak, ami megbízhatatlanná tette őket - a csöveket gyakran kellett cserélni. Ezek a számítógépek hatalmas, nehézkes és túlárazott gépek voltak, amelyeket csak a nagyvállalatok és a kormányok tudtak megvásárolni. A lámpák hatalmas mennyiségű áramot fogyasztottak és sok hőt termeltek.

Sőt, minden gép a saját programozási nyelvét használta. Az utasításkészlet kicsi volt, az aritmetikai logikai egység és a vezérlőegység felépítése meglehetősen egyszerű, a szoftver gyakorlatilag hiányzott. A RAM és a teljesítmény pontszáma alacsony volt. A bemenethez-kimenethez lyukszalagokat, lyukkártyákat, mágnesszalagokat és nyomtatóeszközöket, a katódsugárcsövek higanykésleltetési vonalai alapján véletlen elérésű memória eszközöket valósítottak meg.

Ezeket a kellemetlenségeket a programozás automatizálására szolgáló eszközök intenzív fejlesztésével, a szervizprogram-rendszerek létrehozásával kezdték leküzdeni, amelyek leegyszerűsítik a gépen végzett munkát és növelik a használat hatékonyságát. Ez pedig jelentős változtatásokat igényelt a számítógépek felépítésében, melynek célja az volt, hogy közelebb kerüljön a számítógépek üzemeltetésének tapasztalataiból adódó követelményekhez.

A számítógépek második generációja

1949-ben az Egyesült Államokban létrehozták az első félvezető eszközt, amely a vákuumcsövet váltotta fel. Tranzisztornak hívják.A 60-as években A tranzisztorok elemi alapjává váltak második generációs számítógép. A félvezető elemekre való átállás minden tekintetben javította a számítógépek minőségét: kompaktabbak, megbízhatóbbak és kevésbé energiaigényesek lettek. A legtöbb gép sebessége elérte a másodpercenkénti tíz- és százezer műveletet. A belső memória mennyisége több százszorosára nőtt az első generációs számítógépekhez képest. A külső (mágneses) memóriaeszközök nagymértékben fejlődtek: mágnesdobok, mágnesszalagos meghajtók. Ennek köszönhetően lehetővé vált információs-referencia, keresőrendszerek létrehozása számítógépeken (ez annak köszönhető, hogy nagy mennyiségű információt kell hosszú ideig tárolni mágneses adathordozón).A második generáció során a magas szintű programozási nyelvek aktív fejlődésnek indultak. Az elsők a FORTRAN, ALGOL, COBOL voltak. A programozás, mint a műveltség egyik eleme elterjedt, elsősorban a felsőfokú végzettségűek körében.

A számítógépek második generációja a tranzisztoros elembázisra való áttérés, az első miniszámítógépek megjelenése.

A második generációs számítógépek általában nagyszámú nyomtatott áramköri lapból álltak, amelyek mindegyike egy-négy darabot tartalmazottlogikai kapukvagykiváltók. Különösen,IBM szabványos moduláris rendszermeghatározta az ilyen táblák szabványát és a hozzájuk tartozó csatlakozó csatlakozókat. NÁL NÉL1959tranzisztorokra épülő IBM nagyszámítógépet adott kiIBM 7090és középkategóriás autóIBM 1401. Ez utóbbi használtlyukkártyabemenettel, és a kor legnépszerűbb általános célú számítógépévé vált: 1960-1964 között. ebből a gépből több mint 100 ezer példány készült. 4000 karakternyi memóriát használt (később 16000 karakterre növelve). A projekt számos aspektusa azon a vágyon alapult, hogy lecseréljék az azóta széles körben használt lyukkártya-gépeket1920-as évekegészen az 1970-es évek elejéig. NÁL NÉL1960Az IBM kiadott egy tranzisztortIBM 1620, kezdetben csak lyukszalag, de hamarosan frissítették lyukkártyákra. A modell tudományos számítógépként vált népszerűvé, mintegy 2000 példányban készült. A gép mágneses magmemóriát használt 60 000 tizedesjegyig.

Ugyanebben az 1960-banDECEMBERkiadta első modelljét -A PDP-1 műszaki személyzet laboratóriumi és kutatási használatra készült.

NÁL NÉL1961Burroughs CorporationkiadtákB5000, az első kétprocesszoros számítógépvirtuális memória. Egyéb egyedi jellemzők voltakverem architektúra,leíró alapú címzés, és nincs közvetlen programozásAssembly nyelv.

Második generációs számítógépAz 1960-as évek elején gyártott IBM 1401 átvette a világ számítógéppiacának egyharmadát, több mint 10 000 ilyen gépet adtak el.

A félvezetők használata nem csaka központi feldolgozó egység, hanem a perifériás eszközök is. Az adattároló eszközök második generációja már több tízmillió karakter és szám tárolását tette lehetővé. Felosztották a mereven rögzített (rögzített ) a processzorhoz nagy sebességű adatátviteli csatornán keresztül csatlakoztatott tárolóeszközök, valamint eltávolítható (kivehető ) eszközök. A lemezkazetta cseréje a váltóban csak néhány másodpercet vett igénybe. A cserélhető adathordozók kapacitása ugyan általában kisebb volt, de cserélhetőségük szinte korlátlan mennyiségű adat tárolását tette lehetővé.Mágneses szalagáltalánosan használt adatarchiválásra, mert nagyobb mennyiséget biztosított alacsonyabb költséggel.

Sok második generációs gépben a perifériás eszközökkel való kommunikáció funkcióit a specialistákra ruházták áttársprocesszorok. Például miközbenperiféria processzorlyukkártyák beolvasását vagy lyukasztását végzi, a főprocesszor a program szerint végez számításokat vagy elágazásokat. Az egyik adatbusz a memória és a processzor között szállít adatokat a lekérési és végrehajtási ciklus során, és jellemzően más adatbuszok szolgálják ki a perifériákat. APDP-1a memóriaelérési ciklus 5 mikromásodpercig tartott; a legtöbb utasításhoz 10 mikroszekundumra volt szükség: 5-öt az utasítás és további 5-öt az operandus lekéréséhez.

"Setun"volt az első számítógép alapúhármas logika, ben alakult ki1958ban benSzovjet Únió. Az első szovjet soros félvezető számítógépek voltak"Spring" és "Snow", előállítása1964 tovább1972 A Sneg számítógép csúcsteljesítménye 300 000 művelet volt másodpercenként. A gépek 5 MHz-es órajelű tranzisztorok alapján készültek. Összesen 39 számítógépet gyártottak.

A 2. generáció legjobb hazai számítógépét tartják számonBESM-6, létrejött:1966.

Az autonómia elvét továbbfejlesztik - már az egyes eszközök szintjén valósul meg, ami moduláris felépítésükben fejeződik ki. Az I/O-eszközök saját CU-val (az úgynevezett vezérlőkkel) vannak ellátva, ami megszabadítja a központi CU-t az I/O-műveletek kezelésétől.

A számítógépek fejlesztése és olcsóbbá válása az adatfeldolgozási probléma automatizált megoldásának összköltségében a számítógépes idő és a számítási erőforrások fajlagos költségének csökkenését, ugyanakkor a programok fejlesztésének (azaz a programozásnak) a költségeit csökkentette. szinte nem csökkent, sőt bizonyos esetekben nőtt. Így körvonalazódott a hatékony programozás iránya, amely a számítógépek második generációjában kezdett megvalósulni, és napjainkig fejlesztik.

A hordozhatóság tulajdonságú integrált rendszerek szabványos programjainak könyvtárak alapján történő fejlesztése, pl. különböző márkájú számítógépeken működik. A leggyakrabban használt szoftvereszközök a PPP-ben vannak kijelölve egy bizonyos osztályba tartozó problémák megoldására.

A programok számítógépen történő végrehajtásának technológiája javul: speciális szoftvereszközöket - rendszerszoftvert - hoznak létre.

A rendszerszoftver célja, hogy a processzor könnyebben és gyorsabban lépjen át egyik feladatról a másikra. Megjelentek az első kötegelt feldolgozó rendszerek, amelyek egyszerűen automatizálták az egyik program elindítását a másik után, és ezáltal növelték a processzor kihasználtságát. A kötegelt feldolgozó rendszerek a modern operációs rendszerek prototípusai voltak, ezek lettek az első rendszerprogramok, amelyeket a számítási folyamat vezérlésére terveztek. A kötegelt feldolgozó rendszerek megvalósítása során egy formalizált feladatvezérlő nyelvet fejlesztettek ki, melynek segítségével a programozó elmondta a rendszernek és a kezelőnek, hogy milyen munkát szeretne végezni a számítógépen. Több feladatból álló halmazt, általában lyukkártyapakli formájában, feladatcsomagnak nevezzük. Ez az elem ma is él: az úgynevezett MS DOS batch (vagy batch) fájlok nem mások, mint jobcsomagok (a nevükben szereplő bat kiterjesztés az angol batch szó rövidítése, ami köteget jelent).

A második generáció hazai számítógépei közé tartozik a Promin, Minsk, Hrazdan, Mir.

A számítógépek harmadik generációja

A számítógépek harmadik generációjaúj elembázison jött létre- integrált áramkörök: 1 cm-nél kisebb területű félvezető anyagú kis lapkán 2 összetett elektronikus áramköröket szereltek fel. Integrált áramköröknek (IC) hívták őket. Az első IC-k több tucat, majd több száz elemet (tranzisztorokat, ellenállásokat stb.) tartalmaztak. Amikor az integráció mértéke (az elemek száma) megközelítette az ezret, nagy integrált áramköröknek kezdték nevezni - LSI; majd megjelentek a nagyon nagy integrált áramkörök - VLSI. A harmadik generációs számítógépeket a 60-as évek második felében kezdték gyártani, amikor egy amerikai cégIBMmegkezdte a géprendszer gyártásátIBM-360. A Szovjetunióban a 70-es években megkezdődött az ES EVM sorozat (Unified Computer System) gépeinek gyártása. A harmadik generációra való átállás a számítógép-architektúra jelentős változásaihoz kapcsolódik. Most már több programot is futtathat ugyanazon a gépen egyszerre. Ezt a működési módot többprogramos (multi-program) módnak nevezik. A legerősebb számítógépmodellek sebessége elérte a másodpercenkénti több millió műveletet. A harmadik generációs gépeken új típusú külső tárolóeszközök jelentek meg - mágneslemezek. Az új típusú bemeneti-kimeneti eszközöket széles körben használják: kijelzők, plotterek. Ebben az időszakban jelentősen bővültek a számítógépek alkalmazási területei. Megkezdődtek az adatbázisok, az első mesterséges intelligencia rendszerek, számítógéppel segített tervezés (CAD) és vezérlő (ACS) rendszerek. Az 1970-es években a kisméretű (mini) számítógépek sora erőteljes fejlesztést kapott.

A számítógép elembázisa kis integrált áramkörök (MIS), amelyek több száz vagy több ezer tranzisztort tartalmaznak egy lemezen. Ezeknek a gépeknek a működését alfanumerikus terminálokról vezérelték. A vezérléshez magas szintű nyelveket és assemblert használtak. Mind a terminálról, mind a lyukkártyákról és lyukszalagokról érkeztek adatok és programok. A gépeket a tudomány és a technológia különböző területein (számítások, termelésirányítás, tárgyak mozgatása stb.) széleskörű felhasználásra szánták. Az integrált áramköröknek köszönhetően jelentősen javítani lehetett a számítógépek műszaki és működési jellemzőit, és jelentősen csökkenteni lehetett a hardver árát. Például a harmadik generációs gépek több RAM-mal, gyorsabb teljesítménnyel, nagyobb megbízhatósággal és kisebb energiafogyasztással, helyigénnyel és tömeggel rendelkeznek a második generációs gépekhez képest.

Integrált áramkör, chip - "elektromosan összekapcsolt elemek nagy tömörítési sűrűségű mikroelektronikai terméke, amely egyetlen szerkezeti egésznek tekinthető." (Gorokhov P.K. A rádióelektronika magyarázó szótára. Alapfogalmak. M .: Orosz nyelv, 1993). Az integrált áramkör feltalálása előtt (1958-ban) az elektronikus áramkör minden alkatrészét külön-külön készítették el, majd forrasztással kötötték össze az alkatrészeket. Az integrált áramkörök megjelenése az egész technológiát megváltoztatta. Ezzel párhuzamosan az elektronikai berendezések olcsóbbá váltak. A mikroáramkör több száz áramkör többrétegű bonyodalma, amely olyan apró, hogy szabad szemmel nem látható. Ezek az áramkörök passzív alkatrészeket is tartalmaznak - ellenállásokat, amelyek ellenállást hoznak létre az elektromos árammal szemben, és kondenzátorokat, amelyek töltést tárolnak. Az integrált áramkörök legfontosabb összetevői azonban a tranzisztorok - olyan eszközök, amelyek képesek a feszültség felerősítésére és be- és kikapcsolására, binárisan "beszélve". A harmadik generáció az integrált áramkörökre (IC-k) épülő elembázisú számítógépek megjelenéséhez kapcsolódik. 1959 januárjában D. Kilby megalkotta az első integrált áramkört, amely egy vékony, 1 cm hosszú germánium lemez.Az integrált technológia képességeinek demonstrálására a Texas Instruments egy fedélzeti számítógépet készített az amerikai légierő számára, amely 587 integrált áramkört és egy kötet 150-szer kisebb, mint egy hasonló, régi típusú számítógép. De a Kilby integrált áramkörnek számos jelentős hiányossága volt, amelyeket R. Noyce ugyanabban az évben a sík integrált áramkörök megjelenésével megszüntetett. Ettől a pillanattól kezdve az IC technológia megkezdte diadalmenetét, megragadva a modern elektronika és mindenekelőtt a számítástechnika minden új szakaszát.
Az első speciális, IS technológiát alkalmazó fedélzeti számítógépeket az Egyesült Államok katonai osztályának megrendelésére tervezik és építik. Az új technológia a számítástechnika nagyobb megbízhatóságát, gyárthatóságát és gyorsaságát biztosította a méretek jelentős csökkentésével. Egy integrált áramkör egy négyzetmilliméterén kiderült, hogy több ezer logikai elemet lehet elhelyezni. Azonban nem csak az IS technológia határozta meg a számítógépek új generációjának megjelenését - a harmadik generációs számítógépek általában olyan modellek sorozatát alkotják, amelyek alulról felfelé szoftverrel kompatibilisek, és modellről modellre növekvő képességekkel rendelkeznek. Ez a technológia ugyanakkor lehetővé tette a számítógépek és perifériáik sokkal összetettebb logikai architektúráinak megvalósítását, ami jelentősen kibővítette a számítógépek funkcionális és számítási képességeit.

A második és harmadik generációs számítógépek megkülönböztetésének legfontosabb kritériuma a számítógépes architektúra jelentős fejlesztése, amely megfelel mind a megoldandó feladatok, mind a rajtuk dolgozó programozók követelményeinek. Az IBM és az Atlas által a Manchesteri Egyetemen kifejlesztett Stretch kísérleti számítógépekkel a számítógép-architektúra ilyen koncepciója valósággá vált; már kereskedelmi alapon testesítette meg az IBM a jól ismert IBM / 360 sorozat megalkotásával. A számítógépek részévé válnak az operációs rendszerek, megjelentek a multiprogramozási lehetőségek; A memória, a bemeneti / kimeneti eszközök és egyéb erőforrások kezelésének számos feladatát az operációs rendszerek vagy közvetlenül a számítógép hardvere vették át.

Az első ilyen sorozat, amellyel a harmadik generációt szokás számolni, a jól ismert IBM Series / 360 (vagy röviden IBM / 360) modellsorozat, amelynek sorozatgyártása 1964-ben indult az USA-ban; 1970-re pedig a sorozat 11 modellt tartalmazott. Ez a sorozat minden országban nagy hatással volt az általános célú számítógépek továbbfejlesztésére, mint referenciaként és szabványként számos számítástechnikai megoldáshoz. A harmadik generációs számítógépek között olyan modellek említhetők meg, mint a PDP-8, PDP-11, B3500 és számos más. A Szovjetunióban és más KGST-országokban 1972 óta megkezdték az Unified Computer Series (ES COMPUTER) gyártását, amely (amennyire ez technológiailag lehetséges volt) az IBM / 360 sorozatot másolja. A KGST-országokban és a Szovjetunióban az EK-számítógép-sorozat mellett 1970-től megkezdődött a jól ismert PDP-sorozattal kompatibilis kisméretű számítógépek (SM számítógépek) sorozatának gyártása.

Ha az IBM/360 sorozat modelljei nem használták teljes mértékben az IC technológiát (a diszkrét tranzisztorelemek miniatürizálásának módszereit is alkalmazták), akkor az új IBM/370 sorozat már 100%-os IC technológiával valósult meg, megőrizve a folytonosságot a 360-al. ​sorozat, de a modellek lényegesen jobb műszaki jellemzőkkel, fejlettebb parancsrendszerrel és számos fontos építészeti újítással rendelkeztek.

Sokkal erősebbé válik a szoftver, amely a számítógép különböző üzemmódokban történő működését biztosítja. Kifejlesztettek adatbázis-kezelő rendszereket (DBMS), különféle célú tervezési munka automatizálási rendszereket (CAD), automatizált vezérlőrendszereket, folyamatirányító rendszereket stb. ) különféle célokra. Folyamatosan jelennek meg az új nyelvek és programozási rendszerek, és fejlesztik a meglévőket, amelyek száma már eléri a 3000-et. A harmadik generációs számítógépek a legszélesebb körben alkalmazzák a nagy és szupernagy információs rendszerek létrehozásának műszaki alapját. A probléma megoldásában fontos szerepet játszott a szoftver (DBMS) létrehozása, amely különféle célú adatbázisok, adatbankok létrehozását és karbantartását biztosítja. Számos számítástechnikai és szoftvereszköz, valamint perifériás berendezések napirendre tűzték a szoftverek és számítástechnikai eszközök hatékony kiválasztását bizonyos alkalmazásokhoz.

Külön említést érdemel a harmadik generációs VT fejlesztése a Szovjetunióban. Az egységes műszaki politika kialakítása érdekében a számítástechnika területén 1969-ben az Unió kezdeményezésére Kormányközi Bizottságot hoztak létre Koordinációs Központtal, majd Főtervezői Tanácstal. Döntés született az IBM/360 sorozat egy analógjának létrehozásáról, amely a KGST országok számítástechnikájának alapja lesz. Ehhez a nagy kutató- és tervezőcsoportok erőfeszítéseit koncentrálták, több mint 20 ezer tudóst és magasan képzett szakembert vontak be, egy nagy számítástechnikai kutatóközpontot (NICEVT) hoztak létre, amely lehetővé tette a 70-es évek elején tömeges létrehozását. az első ES számítógép modellek gyártása. Rögtön meg kell jegyezni, hogy az ES számítógépmodellek (főleg az elsők) messze nem voltak az IBM/360 sorozat megfelelő eredeti példányainak legjobb másolatai.

Az 1960-as évek végét a Szovjetunióban az inkompatibilis számítógépes létesítmények sokfélesége jellemzi, amelyek alapvető mutatóiban súlyosan alulmúlják a legjobb külföldi modelleket, amelyek ésszerűbb műszaki politikát igényeltek ebben a stratégiailag fontos kérdésben. Figyelembe véve a számítástechnikailag fejlett országok (és mindenekelőtt az örök versenytárs - USA -tól) való igen komoly lemaradást ebben a kérdésben, megszületett a fenti döntés, ami igen csábítónak tűnt - a kidolgozott ill. 5 éve tesztelt és már jól bevált IBM-sorozat, hogy gyorsan és olcsón bevezessék a nemzetgazdaságba, széles hozzáférést biztosítva az addigra külföldön készült, igen gazdag szoftverekhez. De mindez csak taktikai haszon volt, miközben a hazai számítástechnika fejlesztési stratégiáját hatalmas kiütés érte.

Számítógépek negyedik generációja

Egy másik forradalmi esemény az elektronikában történt 1971-ben, amikor az amerikai cégIntelbejelentette a mikroprocesszor megalkotását.Mikroprocesszor- Ez egy nagyon nagy integrált áramkör, amely képes ellátni a számítógép fő egysége - egy processzor - funkcióit. Kezdetben a mikroprocesszorokat különféle műszaki eszközökbe kezdték beépíteni: szerszámgépekbe, autókba, repülőgépekbe. A mikroprocesszor bemeneti-kimeneti eszközökkel, külső memóriával való összekapcsolásával egy új típusú számítógépet kaptunk: egy mikroszámítógépet. A mikroszámítógépek gépeknegyedik generáció. Lényeges különbség a mikroszámítógépek és elődeik között a kis méretük (egy háztartási tévé mérete) és a viszonylagos olcsóságuk. Ez az első számítógéptípus, amely megjelent a kiskereskedelemben. Ma a legnépszerűbb számítógéptípusokszemélyi számítógépek (PC).Az első PC 1976-ban született az Egyesült Államokban. 1980 óta egy amerikai cég a PC-piac "trendszettjévé" vált.IBM. Tervezőinek sikerült olyan architektúrát létrehozniuk, amely a professzionális PC-k de facto nemzetközi szabványává vált. Ennek a sorozatnak a gépeit únIBMPC ( Személyesszámítógép). A PC megjelenése és elterjedése társadalmi fejlődési jelentőségét tekintve a könyvnyomtatás megjelenéséhez hasonlítható. A számítógép tette tömegjelenséggé a számítógépes műveltséget. Az ilyen típusú gépek kifejlesztésével megjelent az "információs technológia" fogalma, amely nélkül az emberi tevékenység legtöbb területén már lehetetlen kezelni.A negyedik generációs számítógépek fejlesztésének másik irányvonala azszuperszámítógép. Az ebbe az osztályba tartozó gépek sebessége több száz millió és milliárd művelet másodpercenként. A szuperszámítógép egy többprocesszoros számítástechnikai rendszer.

A számítógép elembázisa nagy integrált áramkörök (LSI). A számítógépek negyedik generációjának legkiemelkedőbb képviselői a személyi számítógépek (PC-k). A felhasználóval való kommunikáció magas szintű nyelveket használó színes grafikus kijelzőn keresztül történt.

A negyedik generáció a számítástechnika jelenlegi generációja, amelyet 1970 után fejlesztettek ki.

Első alkalommal kezdték el használni a nagy integrált áramköröket (LSI), amelyek teljesítménye nagyjából 1000 IC-nek felelt meg. Ez a számítógépek gyártási költségeinek csökkenéséhez vezetett.

NÁL NÉL1980 Lehetőség volt egy kis számítógép központi feldolgozó egységének elhelyezésére egy 1/4 hüvelykes (0,635 cm) 2 .). A BIS-eket már olyan számítógépekben használták, mint az Illiac, Elbrus, Mackintosh. Az ilyen gépek sebessége több ezer millió művelet másodpercenként. A RAM kapacitása 500 millió bitre nőtt. Az ilyen gépekben több utasítást hajtanak végre egyszerre több operandushalmazon.

A felépítés szempontjából ennek a generációnak a gépei többprocesszoros és többgépes komplexumok, amelyek közös memórián és közös külső eszközök mezőn működnek. A RAM kapacitása körülbelül 1-64 MB.

A személyi számítógépek elterjedése a 70-es évek végére a fő számítógépek és miniszámítógépek iránti kereslet némi csökkenéséhez vezetett. Ez komoly aggodalomra ad okot az IBM (International Business Machines Corporation) számára – a nagyszámítógépek gyártásában vezető vállalat, és1979 Az IBM úgy döntött, hogy kipróbálja magát a személyi számítógépek piacán az első személyi számítógépek létrehozásával -IBMPC.

A gépek célja a munkatermelékenység drámai növelése a tudomány, a termelés, a menedzsment, az egészségügy, a szolgáltatások és a mindennapi élet területén. A magas fokú integráció hozzájárult az elektronikus berendezések elrendezésének sűrűségének növekedéséhez, megbízhatóságának növekedéséhez, ami a számítógép sebességének növekedéséhez és költségének csökkenéséhez vezetett. Mindez jelentős hatással van a számítógép és szoftverének logikai felépítésére (architektúrájára). Egyre szorosabbá válik a kapcsolat a gép felépítése és szoftvere, különösen az operációs rendszer (OS) (vagy monitor) között - olyan programkészlet, amely emberi beavatkozás nélkül szervezi meg a gép folyamatos működését.

Számítógép-generációk összehasonlító jellemzői

Jellemzők

Számítógépek generációi

III

Éves alkalmazás

1948-1958

1959-1967

1968-1973

1974 - jelen idő.

Elem alap

Elektronikus csövek - diódák és triódák.

Félvezető eszközök.

Kis integrált áramkörök (MIS), amelyek több száz vagy több ezer tranzisztort tartalmaznak egy lemezen.

Nagy integrált áramkörök (LSI).

Méretek

A számítógépeket több nagy fémszekrényben helyezték el, amelyek egész termeket foglaltak el.

A számítógép azonos típusú állványok formájában készül. Ezenkívül a számítógépeket több nagy fémszekrényben helyezték el, de beIIgeneráció, mérete és súlya csökkent.

A számítógép azonos típusú állványok formájában készül.

A magas fokú integráció hozzájárult az elektronikus berendezések elrendezésének sűrűségének növekedéséhez, megbízhatóságának növekedéséhez, ami a számítógép sebességének növekedéséhez és költségének csökkenéséhez vezetett. Kompakt számítógépek -személyi számítógépek.

Számítógépek száma a világon

Több tucat.

Ezrek.

Tízezrek.

Milliók.

Teljesítmény

10-20 ezer művelet másodpercenként.

100-1000 ezer művelet másodpercenként.

1-10 millió művelet másodpercenként.

10-100 millió művelet másodpercenként.

RAM

1:2 kb.

2-32 kb.

64 kb.

2-5 MB.

Tipikus modellek

MESM, BESM-2.

BESM-6, Minszk-2.

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

IBM PC, Apple.

Információhordozó

Lyukkártya, lyukszalag.

Mágneses szalag.

Korong.

Rugalmas és lézeres lemezek.

Következtetés

Folytatódnak a fejlesztések a számítástechnika területén. ötödik generációs számítógép Ezek a közeljövő gépei. Fő minőségüknek magas intellektuális szintnek kell lennie. Lehetséges lesz bemenet a hangból, hangkommunikációból, gépi „látásból”, gépi „érintésből”.

Az ötödik generációs gépek mesterséges intelligencia.

NÁL NÉLA számítástechnika fejlődésének általánosan elfogadott módszertanának megfelelően az első generációt vették figyelembe , a negyedik pedig - segítségével . Abban azMíg a korábbi generációkat az egységnyi területre jutó elemek számának növelésével (miniatürizálás) fejlesztették, addig az ötödik generációs számítógépek a következő lépésnek számítottak, és a szuperteljesítmény eléréséhez korlátlan számú mikroprocesszor kölcsönhatását valósították meg.

A PC olyan asztali vagy hordozható számítógép, amely egyetlen központi egységként mikroprocesszort használ, amely minden logikai és aritmetikai műveletet végrehajt. Ezeket a számítógépeket a negyedik és ötödik generációs számítógépek közé sorolják. A laptopok mellett hordozható mikroszámítógépnek is nevezik a kézi számítógépeket. A PC fő jellemzői a rendszer buszos felépítése, a hardver és szoftver magas szintű szabványosítása, valamint a fogyasztók széles köréhez való orientáció.

A félvezető technológia fejlődésével a személyi számítógép, miután megkapta a kompakt elektronikus alkatrészeket, megnövelte számítási és memorizálási képességét. A szoftverek fejlesztése pedig megkönnyítette a számítógépekkel való munkát azok számára, akik nagyon rosszul értenek a számítástechnikához. Főbb alkatrészek: memóriakártya és opcionális véletlen hozzáférésű memória (RAM); fő panel mikroprocesszorral (központi feldolgozóegységgel) és hely a RAM számára; PCB interfész; meghajtókártya interfész; lemezmeghajtó eszköz (vezetékkel), amely lehetővé teszi adatok olvasását és írását mágneslemezeken; cserélhető mágneses vagy hajlékonylemezek információk számítógépen kívüli tárolására; panel szöveg és adatok bevitelére.

Jelenleg az ötödik generációs számítógépek intenzív fejlesztése folyik. A számítógépek következő generációinak fejlesztése nagy integrált áramkörökön, nagyfokú integráción, optoelektronikai elvek (lézerek, holográfia) alkalmazásán alapul. Teljesen más feladatokat tűznek ki, mint az összes korábbi számítógép fejlesztésénél. Ha az I–IV generációs számítógép-fejlesztők olyan feladatokkal szembesültek, mint a termelékenység növelése a numerikus számítások területén, nagy memóriakapacitás elérése, akkor az ötödik generációs számítógép-fejlesztők fő feladata a gép mesterséges intelligenciájának létrehozása (a a bemutatott tényekből logikus következtetések levonásának képessége), a számítógépek fejlesztése "intellektualizálása" - az ember és a számítógép közötti akadály lebontása. A számítógépek képesek lesznek felfogni a kézzel írt vagy nyomtatott szövegből, űrlapokból, emberi hangból származó információkat, hang alapján felismerni a felhasználót, és lefordítani egyik nyelvről a másikra. Ezzel minden felhasználó kommunikálhat a számítógépekkel, még azok is, akik nem rendelkeznek speciális ismeretekkel ezen a területen. A számítógép az ember asszisztense lesz minden területen. .

A téma tanulmányozásával megtudhatja:

Hogyan fejlődött a számítástechnika és a meghatározó eszközök a számítógépek létrejötte előtt?
- mi az elembázis, és ennek változása hogyan befolyásolta az új típusú számítógépek létrejöttét;
Hogyan fejlődött a számítástechnika generációról generációra?

Számítástechnikai eszközök a számítógépek megjelenése előtt

A számítástechnika története évszázadok mélyén gyökerezik, akárcsak az emberiség fejlődésének története. A tartalékok felhalmozása, a termelés felosztása, csere - mindezek a műveletek számításokhoz kapcsolódnak. A számításokhoz az emberek saját ujjaikat, kavicsokat, botokat, csomókat stb.

Az egyre összetettebb problémák megoldásának igénye, és ennek eredményeként az egyre bonyolultabb és időigényesebb számítások arra késztették az embert, hogy utakat keressen, olyan eszközöket találjon ki, amelyek ebben segíthetnek. Történelmileg a különböző országoknak megvannak a saját pénzegységei, a súly, hossz, térfogat, távolság stb. mértékegységei. Az egyik mértékrendszerről a másikra való átálláshoz számításokra volt szükség, amelyeket általában csak speciálisan képzett, az egészet ismerő emberek végezhettek el. sorba alaposan a műveleteket. Gyakran még más országokból is meghívták őket. És teljesen természetesen szükség volt olyan eszközök feltalálására, amelyek segítik a fiókot. Így fokozatosan kezdtek megjelenni a mechanikus asszisztensek. A mai napig számos ilyen találmányra bukkantak bizonyítékok, amelyek örökre bekerültek a technika történetébe.

Az egyik első számítást megkönnyítő eszköz (Kr. e. V-IV. század) egy speciális eszköznek tekinthető, amelyet később abakusznak neveztek (24.1. ábra). Kezdetben vékony homokkal vagy kék agyagporral meghintett deszka volt. Hegyes bottal lehetett rá betűket, számokat írni. Ezt követően az abakuszt javították, és már végeztek rajta számításokat úgy, hogy csontokat és kavicsokat mozgattak hosszanti mélyedésekben, maguk a táblák pedig bronzból, kőből, elefántcsontból stb. készültek. Idővel ezeket a táblákat elkezdték behúzni több csík és oszlop. Görögországban az abakusz már a Kr.e. V. században létezett. pl., a japánok körében ezt az eszközt "serobyan"-nak, a kínaiaknál "suan-pan"-nak hívták.

Rizs. 24.1. Golyós számológép

Az ókori Oroszországban egy abakuszhoz hasonló eszközt használtak a számláláshoz, és ezt „orosz lövésnek” nevezték. A 17. században ez az eszköz már ismert orosz beszámolók formáját öltötte, amelyek ma is megtalálhatók.

A 17. század elején, amikor a matematika kulcsszerepet kapott a tudományban, egyre inkább érezhető volt a számológép feltalálása. Ekkorra a fiatal francia matematikus és fizikus, Blaise Pascal megalkotta az első számológépet (24.2. ábra, a), Pascalina néven, amely összeadást és kivonást végzett.

Rizs. 24.2. 17. századi számológépek: a) Pascaline, b) Leibniz gép

1670-1680-ban Gottfried Leibniz német matematikus tervezett egy számológépet (24.2. ábra, b), amely mind a négy aritmetikai műveletet elvégezte.

A következő kétszáz évben több hasonló számlálókészüléket találtak fel és építettek, amelyek számos hiányosság miatt nem terjedtek el.

Csak 1878-ban az orosz tudós, P. Csebisev tervezett egy számológépet, amely többjegyű számok összeadását és kivonását végezte. Akkoriban a legelterjedtebb az Odner szentpétervári mérnök által 1874-ben tervezett adagológép volt. Az eszköz tervezése nagyon sikeresnek bizonyult, mivel lehetővé tette mind a négy aritmetikai művelet gyors elvégzését.

A XX. század 30-as éveiben hazánkban kifejlesztettek egy fejlettebb adagológépet, a Felixet (24.3. ábra). Ezeket a számláló eszközöket több évtizeden át használták, és a fő technikai eszközt jelentették, amely megkönnyíti a nagy mennyiségű numerikus információ feldolgozásával kapcsolatos emberek munkáját.

Rizs. 24.3. "Felix" aritmométer

A XIX. század fontos eseménye volt Charles Babbage angol matematikus feltalálása, aki az első számológép - a modern számítógépek prototípusának - feltalálójaként vonult be a történelembe. 1812-ben kezdett el dolgozni az úgynevezett „különbség” gépen. Pascal és Leibniz korábbi számítástechnikai gépei csak aritmetikai műveleteket végeztek. Babbage ezzel szemben egy olyan gépet kívánt megtervezni, amely végrehajt egy bizonyos programot, kiszámolja egy adott függvény számértékét. A különbségmotor fő elemeként Babbage egy fogaskereket használt egy decimális szám egy számjegyének tárolására. Ennek köszönhetően 18 bites számokkal tudott működni. 1822-re felépített egy kis működő modellt, és kiszámolt rá egy négyzettáblázatot.

A különbségi motort továbbfejlesztve Babbage 1833-ban egy analitikai motor fejlesztésébe kezdett (24.4. ábra). Nagyobb fordulatszámban és egyszerűbb kialakításban kellett volna különböznie a különbségmotortól. A projekt szerint az új gépet gőzzel kellett volna meghajtani.

Az analitikai motort tisztán mechanikus berendezésnek szánták, három fő blokkal. Az első blokk egy eszköz, amely számokat tárol a fogaskerekek regisztereiben, és egy rendszer, amely ezeket a számokat egyik csomópontból a másikba továbbítja (a modern terminológiában ez a memória). A második blokk egy olyan eszköz, amely lehetővé teszi számtani műveletek végrehajtását. Babbage "szélmalomnak" nevezte. A harmadik blokk a gép műveleti sorrendjének szabályozására szolgált. Az elemző motor kialakítása tartalmazott egy eszközt is a kezdeti adatok bevitelére és az eredmények kinyomtatására.

Feltételezték, hogy a gép egy olyan program szerint fog működni, amely beállítja a műveletek végrehajtásának sorrendjét és a számok átvitelét a memóriából a malomba és fordítva. A programokat viszont kódolni kellett és át kellett vinni lyukkártyákra. Ekkor már ilyen kártyákat használtak a szövőszékek automatikus vezérlésére. Aztán Lady Ada Lovelace matematikus – Lord Byron angol költő lánya – kifejleszti az első programokat Babbage gépéhez. Számos ötletet fogalmazott meg, és számos olyan fogalmat és kifejezést vezetett be, amelyeket ma is használnak.

Rizs. 24.4. Babbage analitikai motorja

Sajnos a technológia elégtelen fejlettsége miatt Babbage projektje nem valósult meg. Ennek ellenére munkája fontos volt; sok későbbi feltaláló kihasználta az általa feltalált eszközök mögött rejlő ötleteket.

Az amerikai népszámlálás során a számítások automatizálásának szükségessége arra késztette Heinrich Hollerithot, hogy 1888-ban megalkotott egy tabulátor nevű eszközt (24.5. ábra), amelyben a lyukkártyákra nyomtatott információkat elektromos áram segítségével fejtették meg. Ez az eszköz lehetővé tette a népszámlálási adatok feldolgozását a korábban eltöltött nyolc év helyett mindössze 3 év alatt. Hollerith 1924-ben alapította az IBM-et, hogy tabulátorokat tömegesen gyártson.

Rizs. 24.5. Tabulátor

A számítástechnika fejlődését nagyban befolyásolták a matematikusok elméleti fejlődése: az angol A. Turing és az amerikai E. Post, akik tőle függetlenül dolgoztak. "Turing Machine (Post)" - egy programozható számítógép prototípusa. Ezek a tudósok megmutatták annak alapvető lehetőségét, hogy bármilyen probléma automatákkal megoldható, feltéve, hogy az a gép által végzett műveletekre összpontosító algoritmus formájában ábrázolható.

Több mint másfél évszázad telt el azóta, hogy Babbage megszületett az elemző motor létrehozásáról szóló ötlete a tényleges megvalósításig. Miért volt ekkora az időbeli szakadék egy ötlet megszületése és a technikai megvalósítása között? Ez annak a ténynek köszönhető, hogy bármilyen eszköz, beleértve a számítógépet is, létrehozásakor nagyon fontos tényező az elemalap kiválasztása, vagyis azon részek, amelyekből a teljes rendszer össze van állítva.

Számítógépek első generációja

Az elektronvákuumcső megjelenése lehetővé tette a tudósok számára, hogy a gyakorlatban megvalósítsák a számítógép létrehozásának ötletét. 1946-ban jelent meg az USA-ban, és az ENIAC nevet kapta.(ENIAC – Electronic Numerical Integrator and Calculator, "elektronikus numerikus integrátor és számológép" - 24.6. ábra). Ez az esemény jelentette az elektronikus számítógépek (számítógépek) fejlődésének útját.

24.6. ábra. Az első ENIAC számítógép

A számítógépek további fejlesztését az elektronika fejlődése, az új elemek, működési elvek megjelenése, vagyis az elembázis fejlesztése, bővítése határozta meg. Jelenleg a számítógépeknek már több generációja létezik. Számítógép-generáció alatt a különféle tervezőcsoportok által kifejlesztett, de azonos tudományos és műszaki elvekre épülő elektronikus számítógépek minden típusát és modelljét értjük. A generációváltás hátterében az alapvetően eltérő technológiákkal készült új elemek megjelenése áll.

Első generáció (1946 - 50-es évek közepe). Az elemi alap speciális alvázra szerelt vákuumcsövek, valamint ellenállások és kondenzátorok voltak. Az elemeket felületi szereléssel vezetékekkel kötötték össze. Az ENIAC számítógépben 20 ezer elektroncső volt, ebből havonta 2000-et cseréltek, egy másodperc alatt 300 szorzási műveletet vagy többjegyű számok 5000 összeadását hajtotta végre a gép.

A kiváló matematikus, John von Neumann és munkatársai jelentésükben felvázolták egy új típusú számítógép logikai felépítésének alapelveit, amelyeket később az EDVAK projektben (1950) is megvalósítottak. A jelentés leszögezte, hogy a számítógépet elektronikus alapon kell létrehozni, és kettes számrendszerben kell működnie. Tartalmaznia kell a következő eszközöket: aritmetika, központi vezérlés, tárolás, adatok bevitelére és eredmények kimenetére. A tudósok két munkaelvet is megfogalmaztak: a programvezérlés elvét a parancsok szekvenciális végrehajtásával és a tárolt program elvét. A következő generációk legtöbb számítógépének tervezését, ahol ezeket az elveket megvalósították, "von Neumann architektúrának" nevezték.

Az első hazai számítógépet 1951-ben hozták létre S. A. Lebegyev akadémikus vezetésével, és MESM-nek (kis elektronikus számológép) hívták. Ezután üzembe helyezték a BESM-2-t (nagy elektronikus számológép). Az 1950-es évek legerősebb számítógépe Európában a szovjet M-20 elektronikus számítógép volt, 20 000 op/s sebességgel és 4 000 gépszavas RAM-mal.

MESM (kis elektronikus számológép)

Ettől kezdve megindult a hazai számítástechnika rohamos virágzása, és a 60-as évek végére sikeresen működött hazánkban az akkori legjobb teljesítményű (1 millió op/s) számítógép, a BESM-6, amelyben A számítógépek következő generációinak számos működési elvét megvalósították.

BESM-6 (nagy elektronikus számológép)

Az új számítógép-modellek megjelenésével ennek a tevékenységi körnek a neve megváltozott. Korábban a számításokhoz használt bármely technikát általánosan "számítóeszközöknek és eszközöknek" nevezték. Ma már mindent, ami a számítógépekkel kapcsolatos, számítástechnikának nevezzük.

Soroljuk fel az első generációs számítógépek jellemző tulajdonságait.

♦ Elem alap: vákuumcsövek, ellenállások, kondenzátorok. Elemek csatlakoztatása: csuklós beépítés vezetékekkel.
♦ Méretek: A számítógép hatalmas szekrények formájában készült, és egy speciális géptermet foglal el.
♦ Sebesség: 10-20 ezer op/s.
♦ Az üzemeltetés túl bonyolult a vákuumcsövek gyakori meghibásodása miatt. Fennáll a számítógép túlmelegedésének veszélye.
♦ Programozás: fáradságos folyamat gépi kódokban. Ebben az esetben ismerni kell a gép összes parancsát, azok bináris megjelenítését és a számítógép architektúráját. Ezzel főleg matematikus-programozók foglalkoztak, akik közvetlenül a vezérlőpultnál dolgoztak. A számítógépek karbantartása magas szakmai felkészültséget igényelt a személyzettől.

A számítógépek második generációja

A második generáció az 50-es évek végétől a 60-as évek végéig tartó időszakra esik.

Ekkorra már feltalálták a tranzisztort, ami a vákuumcsöveket váltotta fel. Ez lehetővé tette a számítógépelem-alap félvezető elemekkel (tranzisztorokkal, diódákkal), valamint fejlettebb kialakítású ellenállásokkal és kondenzátorokkal való helyettesítését (24.7. ábra). Egy tranzisztor 40 vákuumcsövet cserélt, gyorsabban működött, olcsóbb és megbízhatóbb volt. Átlagos élettartama 1000-szerese volt a vákuumcsövekének.

Változott az elemek összekötésének technológiája is. Megjelentek az első nyomtatott áramköri lapok (lásd 24.7. ábra) - szigetelőanyagból, például getinaxból készült lemezek, amelyekre speciális fotomontázs technológiával vezető anyagot vittek fel. A nyomtatott áramköri lapra az elemalap rögzítéséhez speciális aljzatok voltak.

Rizs. 24.7. Tranzisztorok, diódák, ellenállások, kondenzátorok és áramköri lapok

Az egyik típusú elem ilyen formális cseréje egy másikkal jelentősen befolyásolta a számítógépek összes jellemzőjét: méreteket, megbízhatóságot, teljesítményt, működési feltételeket, programozási stílust és a gép működését. A számítógépek gyártásának technológiai folyamata megváltozott.

Rizs. 24.8. második generációs számítógép

Felsoroljuk a második generációs számítógépek jellemző tulajdonságait (24.8. ábra).
- Elem alap : félvezető elemek. Elemek csatlakoztatása: nyomtatott áramköri lapok és felületi szerelés.
- Méretek : A számítógépek ugyanolyan típusú állványok formájában készülnek, amelyek kissé magasabbak az emberi növekedésnél. Elhelyezésükhöz speciálisan felszerelt gépterem szükséges, amelyben a padló alatt kábeleket fektetnek le, amelyek számos autonóm eszközt kötnek össze.
- Teljesítmény : több százezertől 1 millió művelet/s-ig.
- Kizsákmányolás : leegyszerűsítve. Megjelentek a számítástechnikai központok nagy létszámmal, ahol általában több számítógépet telepítettek. Így alakult ki a központosított információfeldolgozás fogalma a számítógépeken. Ha több elem meghibásodott, az egész táblát kicserélték, és nem minden elemet külön-külön, mint az előző generáció számítógépeiben.
- Programozás : jelentősen megváltozott, mióta főként algoritmikus nyelveken kezdték végrehajtani. A programozók már nem a teremben dolgoztak, hanem lyukkártyán vagy mágnesszalagon adták a műsoraikat speciálisan képzett kezelőknek. A feladatokat kötegelt (többprogramos) módban oldották meg, vagyis az összes program egymás után került be a számítógépbe, és feldolgozása a megfelelő eszközök kiadásával történt. A megoldás eredményeit a szélek mentén perforált speciális papírra nyomtattuk.
- Változások történtek mind a számítógép felépítésében, mind a szervezési elvben. . A merev vezérlési elvet egy mikroprogram váltotta fel. A programozhatóság elvének megvalósításához állandó memória szükséges a számítógépben, amelynek celláiban mindig vannak a vezérlőjelek különféle kombinációinak megfelelő kódok. Minden ilyen kombináció lehetővé teszi egy elemi művelet végrehajtását, azaz bizonyos elektromos áramkörök csatlakoztatását.
- Bevezette az időmegosztás elvét , amely biztosította a különböző eszközök egyidejű működését, például egy mágnesszalagról származó I / O eszköz egyidejűleg működik a processzorral.

A számítógépek harmadik generációja

Ez az időszak a 60-as évek végétől a 70-es évek végéig tart. Ahogyan a tranzisztor feltalálása a második generációs számítógépek megalkotásához vezetett, az integrált áramkörök megjelenése a számítástechnika fejlődésének új szakaszát jelentette - a harmadik generációs gépek megszületését.

1958-ban John Kilby megalkotta az első kísérleti integrált áramkört. Az ilyen áramkörök több tíz, száz vagy akár több ezer tranzisztort és egyéb fizikailag elválaszthatatlan elemeket tartalmazhatnak. Az integrált áramkör (24.9. ábra) ugyanazokat a funkciókat látja el, mint egy második generációs számítógép elembázisára épülő hasonló áramkör, ugyanakkor lényegesen kisebb méretű és nagyobb megbízhatóságú.

Rizs. 24.9. integrált áramkörök Az első integrált áramkörökre épített számítógép az IBM-360 volt. Ő jelentette a kezdetét egy nagy modellsorozatnak, amelynek neve az IBM-mel kezdődött, majd egy számot követett, amely a sorozat modelljeinek fejlődésével növekedett. Vagyis minél nagyobb ez a szám, annál nagyobb lehetőségeket kap a felhasználó.

Hasonló számítógépeket kezdtek gyártani a KGST (Kölcsönös Gazdasági Segítség Tanácsa) országaiban: a Szovjetunióban, Bulgáriában, Magyarországon, Csehszlovákiában, az NDK-ban és Lengyelországban. Ezek közös fejlesztések voltak, minden ország bizonyos eszközökre specializálódott. Két számítógépcsalád készült:
- nagy - ES számítógépek (egy rendszerű), például EC-1022, EC-1035, EC-1065;
- kicsi - SM számítógépek (kis rendszerek), például SM-2, SM-3, SM-4.

ES számítógép (egyrendszerű) ES-1035

SM EVM (rendszer kisméretű) SM-3

Abban az időben minden számítástechnikai központ egy vagy két ES számítógép-modellel volt felszerelve (24.10. ábra). A miniszámítógépek osztályát alkotó SM számítógépek családjának képviselői gyakran megtalálhatók laboratóriumokban, gyártásban, gyártósorokon, próbapadokon. A számítógépek ezen osztályának sajátossága az volt, hogy mindegyik valós időben tudott dolgozni, vagyis egy adott feladatra összpontosított.

Rizs. 24.10. harmadik generációs számítógép

Bemutatjuk a harmadik generációs számítógépek jellemző tulajdonságait.
- Elem alap : integrált áramkörök, amelyeket nyomtatott áramköri lapon speciális aljzatokba helyeznek.
- Méretek : az ES számítógép külső kialakítása hasonló a második generációs számítógépéhez. Elhelyezésükhöz gépházra is szükségük van. A kis számítógépek pedig alapvetően két, körülbelül másfél embermagasságú állványból és egy kijelzőből állnak. Nem volt szükségük az ES számítógépekhez hasonlóan speciálisan felszerelt helyiségre.
- Teljesítmény : több százezertől több millió műveletig másodpercenként.
- Kizsákmányolás : kicsit változott. A szokásos hibák kijavítása gyorsabban megtörténik, de a rendszerszervezés nagy bonyolultsága miatt magasan képzett szakembergárdára van szükség. A rendszerprogramozó fontos szerepet játszik.
- Programozási és problémamegoldási technológia : ugyanaz, mint az előző szakaszban, bár a számítógéppel való interakció jellege némileg megváltozott. Számos számítástechnikai központban megjelentek a bemutatótermek, ahol minden programozó adott időpontban kapcsolódhatott a számítógéphez időmegosztásos módban. A korábbiakhoz hasonlóan továbbra is a feladatok kötegelt feldolgozásának módja maradt a fő.
- Változások történtek a számítógép felépítésében . A mikroprogramos vezérlési módszer mellett a modularitás és a törzs elvét alkalmazzák. A modularitás elve a modulok - szerkezetileg és funkcionálisan komplett elektronikus egységek szabványos változatán - alapuló számítógép felépítésében nyilvánul meg. A trönkelés a számítógépmodulok közötti kommunikáció módját jelenti, vagyis az összes bemeneti és kimeneti eszközt ugyanazok a vezetékek (buszok) kötik össze. Ez a modern rendszerbusz prototípusa.
- Megnövelt memória . A mágnesdobot fokozatosan felváltják az autonóm csomagok formájában készült mágneslemezek. Voltak kijelzők, grafikonrajzolók.

Számítógépek negyedik generációja

Ez az időszak bizonyult a leghosszabbnak - a 70-es évek végétől napjainkig. Mindenféle újítás jellemzi, amelyek jelentős változásokhoz vezetnek. Azonban még nem történtek olyan kardinális, forradalmi változások, amelyek lehetővé tennék, hogy a számítógépek e generációjának változásáról beszéljünk. Bár, ha összehasonlítjuk a számítógépeket például a 80-as évek elejétől és a mai kortól, akkor nyilvánvaló a jelentős különbség.

Külön meg kell jegyezni az egyik legjelentősebb gondolatot, amely a számítógépben ebben a szakaszban megtestesül: több processzor egyidejű alkalmazása a számításokhoz (többprocesszoros feldolgozás). A számítógép szerkezete is átalakult.

Az integrált áramkörök létrehozásának új technológiái lehetővé tették a 70-es évek végén - a 80-as évek elején a nagy integrált áramkörökön (LSI) alapuló negyedik generációs számítógépek kifejlesztését, amelyek integráltsági foka több tíz és több százezer elem egyetlen chipen. Az LSI használatával összefüggő legnagyobb változás az elektronikus számítástechnikában a mikroprocesszorok létrehozása volt. Most ezt az időszakot az elektronikai ipar forradalmának tekintik. Az első mikroprocesszort az Intel készítette 1971-ben. Egy lapkán egy, hardveresen minimális processzort lehetett kialakítani, amely 2250 tranzisztort tartalmazott.

A mikroprocesszor megjelenéséhez a számítástechnika történetének egyik legfontosabb eseménye társul - a személyi számítógépek létrehozása és használata (24.11. ábra), amely még a terminológiát is befolyásolta. Fokozatosan a szilárdan gyökerező „számítógép” kifejezést a már ismert „számítógép” szó váltotta fel, és a számítástechnikát számítástechnikának kezdték nevezni.

Rizs. 24.11. Személyi számítógép

A személyi számítógépek széles körű értékesítésének kezdete S. Jobs és W. Wozniak, az Apple Computer alapítói nevéhez fűződik, amely 1977 óta elindította az Apple személyi számítógépek gyártását. Az ilyen típusú számítógépekben a „barátságos” környezet megteremtésének elvét vették alapul az ember számítógépen végzett munkájához, amikor a szoftverek létrehozásakor az egyik fő követelmény a kényelmes felhasználói élmény biztosítása volt. A számítógép a férfi felé fordult. További fejlesztése a felhasználó kényelmének figyelembevételével történt. Ha korábban a számítógépek működése során a központosított információfeldolgozás elvét valósították meg, amikor a felhasználók egy számítógép köré koncentrálódtak, akkor a személyi számítógépek megjelenésével fordított mozgás - decentralizáció következett be, amikor egy felhasználó használhat számítógépeket. többel dolgozni

1982 óta az IBM személyi számítógép modelljét dobta piacra, amely hosszú időn át szabvány lett. Az IBM kiadta a hardverdokumentációt és a szoftverspecifikációkat, lehetővé téve más cégek számára a hardver és a szoftver fejlesztését. Így megjelentek az IBM személyi számítógépek "ikerpárjai" családjai (klónjai).

1984-ben az IBM személyi számítógépet fejlesztettek ki Intel 80286 mikroprocesszorra épülépítészeti busszal iparági szabvány - ISA(Ipari szabványos architektúra). Azóta kiélezett verseny kezdődött több személyi számítógépeket gyártó vállalat között. Az egyik processzortípus váltotta fel a másikat, ami gyakran további jelentős korszerűsítést, sőt esetenként a számítógépek teljes cseréjét is szükségessé tette. A mai napig tart a verseny az egyre tökéletesebb specifikációk megtalálásáért minden számítógépes eszközhöz. Minden évben el kell végezni egy meglévő számítógép radikális korszerűsítését.

Az IBM PC család általános tulajdonsága- a szoftverek kompatibilitása alulról felfelé és a nyitott architektúra elve, amely lehetőséget ad a meglévő hardver kiegészítésére a régiek eltávolítása vagy módosítása nélkül a teljes számítógép cseréje nélkül.

Modern számítógépek túlszárnyalja az előző generációk számítógépeit kompaktságában, hatalmas képességeiben és a különböző felhasználói kategóriák számára való hozzáférhetőségében.

A negyedik generációs számítógépek két irányban fejlődnek, amelyekről a fejezet későbbi témáiban lesz szó. Első irány- Többprocesszoros számítástechnikai rendszerek létrehozása. Második- olcsó személyi számítógépek gyártása asztali és hordozható változatban, valamint ezek alapján - számítógépes hálózatok.

Ellenőrző kérdések és feladatok

1. Meséljen a számítástechnikai eszközök fejlődésének történetéről a számítógépek megjelenése előtt!

2. Mi a számítógépes generáció és mi okozza a generációváltást?

3. Meséljen nekünk a számítógépek első generációjáról!

4. Meséljen nekünk a számítógépek második generációjáról!

5. Meséljen nekünk a számítógépek harmadik generációjáról!

6. Meséljen nekünk a számítógépek negyedik generációjáról!

7. Mikor és miért cserélték fel fokozatosan a „számítógép” elnevezést a „számítógép” kifejezésre?

8. Miért volt híres Neumann János matematikus?

Számítógépes rendszerek fejlesztésének kilátásai

A téma tanulmányozásával megtudhatja:

Melyek a főbb irányzatok a számítógépek fejlesztésében;
Milyen okok állnak e tendenciák hátterében?

A számítógépek funkcionalitásának ismeretében elgondolkodhatunk fejlesztésük kilátásain. Ez nem túl kifizetődő elfoglaltság, főleg számítástechnikával kapcsolatban, hiszen egyetlen más területen sem történik ilyen jelentős változás ilyen rövid idő alatt. Mindazonáltal a számítástechnika fejlődésének lényege a következő: először is a számítógépek használatának egy viszonylag új területe nyílik meg az emberek előtt, de ezen ötletek megvalósításához a számítógépek néhány új, technológiailag támogatott képessége is megnyílik. szükséges. Amint a szükséges technológiákat kifejlesztik és bevezetik, azonnal nyilvánvalóvá válnak a számítógépek, stb. ígéretes alkalmazásai.

Például a Fujitsu kifejlesztett egy univerzális portás robotot. A szálloda halljában egy robot rekedt bariton hangon fogadja a vendégeket. A szobaszám megadása után a robot mindkét „kézbe” veszi a nehéz bőröndöket, vagy kigördíti a kocsit, és elindul a lift felé, majd megnyomja a lift hívógombját, felemelkedik az emeletre és kikíséri a vendégeket a szobába. A szálloda elektronikus térképe, nyolc kamera és ultrahangos érzékelők lehetővé teszik a robot számára, hogy minden akadályt leküzdjön. A jobb és a bal kerék egymástól függetlenül forog, így lejtős és egyenetlen felületeken is könnyű haladni. A 3D képalkotó rendszer segítségével a robot fel tud venni tárgyakat és átadni a vendégeknek. A robot érzékeny a hangutasításokra, és csatlakozik az internethez. A szállodával kapcsolatos információk a színes érintőképernyőn szerezhetők be. Éjszaka a robot a szálloda folyosóin járőrözik.

Így például a Massachusetts Institute of Technology (USA) ruhamodelleket mutattak be beépített számítógépekkel és elektronikus eszközökkel. Ma az új divatot "kiberdivatnak" hívják. Az ábrán a ruhát díszítő cyber bross nem csupán kiegészítő – ez egy elektronikus eszköz, amely viselője szívverésével együtt villog.

Feltételezhető, hogy a jövőben több száz olyan aktív számítástechnikai eszköz lesz, amelyek nyomon követik állapotunkat, helyzetünket, könnyen érzékelik információinkat és vezérlik a háztartási gépeket. Nem lesznek egy közös "héjban". Mindenhol ott lesznek. Az ilyen számítástechnikai eszközökre az a kilátás, hogy sokkal kisebbek és olcsóbbak lesznek.

Fontolja meg az információs szolgáltatásokat és menedzsmentet biztosító számítástechnika fejlődésének kilátásait és trendjeit. Minden számítógép nem csak a pontos és gyors számolást tudja, hanem az információk tágas tárolását is jelenti. Jelenleg a számítógépek legsajátosabb funkcióját, az információs funkciót egyre inkább alkalmazzák, és ez az egyik oka a közelgő "univerzális informatizálásnak". Az információkat általában számítógépen készítik el, majd kinyomtatják és ebben a formában terjesztik.

Már a 21. század elején azonban a fő információs környezetben változás várható - az emberek az információk nagy részét nem a hagyományos kommunikációs csatornákon - rádión, televízión, nyomtatott formában, hanem számítógépes hálózatokon keresztül fogják megkapni.

Már ma is megfigyelhető változás a számítógépek használatának céljában. Korábban a számítógépek kizárólag különféle tudományos, műszaki és gazdasági számítások elvégzésére szolgáltak, és általános számítógépes képzettséggel rendelkező felhasználók, programozók dolgoztak rajtuk.

A távközlés megjelenésének köszönhetően a számítógépek felhasználói felhasználási területe gyökeresen megváltozik. A számítógépes távközlés iránti igény folyamatosan bővül. Egyre többen keresik fel az internetet, hogy tájékozódjanak a vonatok menetrendjéről vagy a Duma legfrissebb híreiről, elolvassák egy kolléga tudományos cikkét, eldöntsék, hol töltsenek egy szabad estét stb. Ilyen információra mindenkinek szüksége van bármikor időben és bárhol.

Jelenleg az Internet fejlesztésének új koncepciója van kidolgozás alatt - ez egy szemantikus web (eng. Semantic web) létrehozása. Ez a meglévő világháló kiegészítője, és célja, hogy a hálózaton közzétett információkat érthetőbbé tegye a számítógépek számára. 1999 óta a Szemantikus Web projektet a World Wide Web Consortium égisze alatt fejlesztik.

Jelenleg a számítógépek meglehetősen korlátozott mértékben vesznek részt az internetes információk kialakításában és feldolgozásában. A számítógépek funkciói elsősorban az információk tárolására, megjelenítésére és visszakeresésére korlátozódnak. Ennek oka az a tény, hogy az interneten található információk nagy része szöveges formában van, és a számítógépek nem képesek felfogni és megérteni a szemantikai információkat. Az információk létrehozása, értékelése, osztályozása és frissítése - mindezt továbbra is egy személy végzi.

Felmerül a kérdés: hogyan lehet elérni, hogy a számítógépek megértsék a hálózaton közzétett információk jelentését, és hogyan tanítsák meg a számítógépeket annak használatára? Ha egy számítógépet még nem lehet megtanítani az emberi nyelv megértésére, akkor olyan nyelvet kell alkotni, amely érthető lenne a számítógép számára. Ideális esetben az interneten található összes információnak két nyelven kell megjelennie: az egyiken, amelyet az ember megért, a másikon, amelyet a számítógép megért. A szemantikus weben található hálózati erőforrás számítógépbarát leírásának létrehozásához az RDF (Resource Description Framework) formátum jött létre. Célja, hogy metaadatokat tároljon (a metaadatok az adatokra vonatkozó adatok), és nem arra való, hogy emberek olvassák vagy használják. Az RDF formátumú leírásokat minden hálózati erőforráshoz csatolni kell, és a számítógépnek automatikusan fel kell dolgoznia.

A szemantikus web minden alkalmazáshoz hozzáférést biztosít világosan strukturált információkhoz, platformtól és programozási nyelvtől függetlenül. A programok képesek lesznek maguk megtalálni a szükséges forrásokat, feldolgozni az információkat, általánosítani az adatokat, azonosítani a logikai összefüggéseket, következtetéseket levonni, sőt ezek alapján döntéseket hozni. Ha széles körben alkalmazzák és jól alkalmazzák, a szemantikus web képes forradalmasítani az internetet.

A szemantikus web egy olyan hálózat fogalma, amelyben minden emberi nyelvű információforráshoz olyan leírást kell ellátni, amelyet a számítógép megérthet.

A számítógépnek teljesen mobilnak kell lennie, és rádiómodemmel kell felszerelnie a számítógépes hálózatba való belépéshez. A jövőben a hordozható számítógépeknek a modern szuperszámítógépek teljesítményéhez hasonló sebességgel miniatűrebbé kell válniuk. Lapos kijelzővel kell rendelkezniük, jó felbontással. Kis méretű külső tárolóeszközeik - mágneslemezeik - több mint 100 GB kapacitásúak lesznek. Annak érdekében, hogy a számítógéppel természetes nyelven tudjon kommunikálni, széles körben lesz felszerelve multimédiás eszközökkel, elsősorban audio- és videoeszközökkel.

A számítógépek közötti jó minőségű és mindenütt jelen lévő információcsere biztosítása érdekében alapvetően új kommunikációs módszereket alkalmaznak:

♦ infravörös csatornák látótávolságon belül;
♦ televíziós csatornák;
♦ nagy sebességű digitális vezeték nélküli technológia.

Ez lehetővé teszi ultragyors információs autópályák rendszereinek kiépítését, amelyek összekapcsolják az összes meglévő rendszert.

A számítógépek alkalmazási területei bővülnek, és mindegyik új irányzatot határoz meg a számítástechnika fejlődésében. A jövőben a szuperszámítógépektől a személyi számítógépekig minden számítástechnikai komplexum és rendszer egyetlen számítógépes hálózat elemévé válik. Egy ilyen összetett elosztott szerkezet mellett pedig gyakorlatilag korlátlan sávszélességet és információátviteli sebességet kellene biztosítani.

A modern félvezető számítógépek hamarosan kimerítik a bennük rejlő lehetőségeket, és még a mikroáramkörök háromdimenziós architektúrájára való átállással is 1015 művelet/másodpercre korlátozzák a sebességüket. A számítógépek fejlesztésének új módjait több irányban is keresik. A modern számítógépek helyettesítésére több lehetséges alternatíva is létezik – kvantumszámítógépek, neurokomputerek és optikai számítógépek. A „jövő számítógépeinek” fejlesztése során a tudományágak széles skáláját alkalmazzák: molekuláris elektronika, molekuláris biológia, robotika, kvantummechanika, szerves kémia stb. Nézzük meg ezeknek a számítógépeknek a főbb jellemzőit.

optikai számítógép. Az optikai számítógépekben az információhordozó a fényáram. Az optikai sugárzás információhordozóként való felhasználása számos előnnyel jár az elektromos jelekkel szemben:

♦ a fényjel terjedési sebessége nagyobb, mint az elektromosé;
♦ a fényáramok, az elektromosakkal ellentétben, keresztezhetik egymást;
♦ a fénysugár szabad téren keresztül továbbítható;
♦ párhuzamos architektúrák létrehozásának lehetősége.

A hagyományos elektronikus számítógépekhez képest nagyobb számú párhuzamos architektúra létrehozása az optikai számítógépek fő előnye, lehetővé teszi a sebesség és az információ párhuzamos feldolgozásának korlátainak leküzdését. Az optikai technológiák nemcsak az optikai számítógépek, hanem az optikai kommunikáció és az internet szempontjából is fontosak.

Neuroszámítógép. Egyes problémák megoldásához szükség van egy hatékony mesterséges intelligencia rendszer létrehozására, amely képes feldolgozni az információkat anélkül, hogy sok számítási erőforrást ráfordítana. És egy ilyen probléma megoldásának kiváló analógja lehet az élő szervezetek agya és idegrendszere, amely lehetővé teszi az érzékszervi információk hatékony feldolgozását. Az emberi agy 10 milliárd idegsejtből - neuronból áll. Hasonlóképpen egy olyan neurokomputert kell építeni, amely modellezi a neuronok működését.

A gyakran bioszámítógépeknek nevezett neuroszámítógépek megjelenése nagyrészt a nanotechnológiák fejlődésével függ össze, amelyeket számos ország tudósai aktívan folytatnak. A neurokomputerek állítólag neurochipek (mesterséges neuronok) és neuronszerű kapcsolatok alapján épülnek fel, amelyek funkcionálisan egy meghatározott algoritmusra, egy adott probléma megoldására irányulnak. Ezért a különféle típusú problémák megoldásához különböző topológiájú neurális hálózatra (az összekötő neurochipek változataira) van szükség. Egy mesterséges neuron több információfeldolgozó algoritmus működésében is használható a hálózatban, és mindegyik algoritmus meghatározott számú mesterséges neuron felhasználásával valósul meg. Egy neurális hálózat (perceptron) tanítható a minták felismerésére.

A neuroszámítógépek létrehozásának kilátása abban rejlik, hogy az agy és az idegrendszer tulajdonságaival rendelkező mesterséges struktúrák számos fontos tulajdonsággal rendelkeznek: párhuzamos információfeldolgozás, tanulási képesség, automatikus osztályozás képessége, nagy megbízhatóság, asszociativitás.

kvantumszámítógép. A kvantumszámítógép működése a kvantummechanika törvényein alapul. A kvantummechanika lehetővé teszi a mikrorészecskék (atomok, molekulák, atommagok) és rendszereik leírási módjának, mozgástörvényeinek megállapítását. A kvantummechanika törvényei képezik az anyag szerkezetének tanulmányozásának alapját. Lehetővé tették az atomok szerkezetének tisztázását, a kémiai kötés természetének megállapítását, az elemek periodikus rendszerének magyarázatát, az atommagok szerkezetének megértését, az elemi részecskék tulajdonságainak tanulmányozását.

A kvantumszámítógép fizikai elve az atom energiájának változásán alapul. Ez egy diszkrét EQ, EI, ... En értéksorozattal rendelkezik, amelyet az atom energiaspektrumának neveznek. Az elektromágneses energia atom általi kibocsátása és elnyelése külön részekben - kvantumokban vagy fotonokban - történik. Amikor egy foton elnyelődik, az atom energiája növekszik, és átmenet következik be az alsó szintről a felső szintre; amikor egy foton kibocsátódik, a fordított átmenet lefelé történik.

Ezért a "qubit" (qubit, Quantum Bit) fogalmát a kvantumszámítógép alapegységeként vezetik be, a hagyományos számítógépekkel analóg módon, ahol a "bit" fogalmát használják. Ismeretes, hogy a bitnek csak két állapota van - 0 és 1, míg a qubitnek sokkal több állapota van. Ezért a kvantumrendszer állapotának leírására bevezették a hullámfüggvény fogalmát nagyszámú értékkel rendelkező vektor formájában.

A kvantumszámítógépeknél és a klasszikusoknál is bevezetik az elemi kvantumlogikai műveleteket: diszjunkciót, konjunkciót és negációt, amelyek segítségével a kvantumszámítógép teljes logikája meg lesz szervezve. A kvantumszámítógép megalkotásakor a fő figyelmet a qubitek stimulált emisszióval történő szabályozására, valamint a spontán emisszió megelőzésére fordítják, amely megzavarja a teljes kvantumrendszer működését.

Feltételezhető, hogy a kvantum, optikai és neurális számítógépek kombinációja egy erőteljes hibrid számítástechnikai rendszert ad a világnak. Egy ilyen rendszert a műveletek végrehajtásának párhuzamossága, valamint az érzékszervi információk hatékony feldolgozásának és kezelésének lehetősége miatt hatalmas teljesítmény (kb. 1051) fog megkülönböztetni a megszokottól. A "jövő számítógépeinek" gyártása jelentős gazdasági költségeket igényel, több tucatszor magasabb, mint a modern félvezető számítógépek gyártási költségei.

A 28.1. táblázat a számítástechnika jellemzőinek általános tendenciáit mutatja be, figyelembe véve mind a modern, mind az ígéretes számítógépek fő felhasználási területeit.

28.1. táblázat. Trendek a számítógép teljesítményében

Ellenőrző kérdések és feladatok

1. Milyen kapcsolat van a számítógépek használatának célja és a számítástechnika fejlődése között?

2. Mondjon példákat a számítógépek ígéretes felhasználására!

3. Mire összpontosítanak az ígéretes számítógépes rendszerek?

4. Hogyan képzeli el a számítástechnika jövőjét?

5. A számítógépek műszaki paramétereinek milyen értékei irányulhatnak a közeljövőben?

6. Mi a Szemantikus Web célja?

7. Miért fejlesztik a számítógépeket különböző működési elvek alapján?

8. Mi az optikai számítógép létrehozásának fő ötlete?

9. Mi a neurokomputer létrehozásának fő ötlete?

10. Mi a kvantumszámítógép létrehozásának fő ötlete?