Skaičiavimo įrankiai prieš kompiuterių atsiradimą
Vienu pirmųjų prietaisų (V – IV a. pr. Kr.), palengvinusių skaičiavimus, galima laikyti abaku. Tai speciali lenta su įdubomis, ant jos buvo atlikti skaičiavimai judinant akmenukus ar kaulus.

Laikui bėgant šios lentos buvo pradėtos traukti į kelias juosteles ir stulpelius. Graikijoje abakas egzistavo jau V amžiuje prieš Kristų, tarp japonų jis buvo vadinamas „serobyan“, tarp kinų – „suanpan“. Senovės Rusijoje skaičiuojant buvo naudojamas į abakusą panašus prietaisas, jis buvo vadinamas „rusiška sąskaita“. XVII amžiuje šis įrenginys įgavo pažįstamų rusiškų sąskaitų pavidalą.

Kompiuterinių technologijų raidos istorija. Santrauka apie informatiką.

XVII amžiaus pradžioje prancūzų matematikas ir fizikas Blaise'as Pascalis sukūrė pirmąją "sudėties mašiną Pascaline, kuri atliko sudėjimą ir atimtį. 1670-1680 metais vokiečių matematikas Leibnicas sukūrė skaičiavimo mašiną, kuri atliko visus 4 aritmetinės operacijos.
1874 metais Sankt Peterburgo inžinierius Odneris sukonstravo įrenginį, vadinamą sumavimo mašina, kuris gana greitai atliko visas keturias aritmetines operacijas su daugiaženkliais skaičiais. XX amžiaus 30-aisiais mūsų šalyje buvo sukurta pažangesnė Felix pridėjimo mašina. Šie skaičiavimo įrenginiai buvo pagrindinės techninės priemonės, palengvinančios žmonių darbą, susijusį su didelio kiekio skaitinės informacijos apdorojimu.
Svarbus XIX amžiaus įvykis buvo anglų matematiko Charleso Babbage'o išradimas, kuris įėjo į istoriją kaip pirmosios skaičiavimo mašinos – tikrų kompiuterių prototipo – kūrėjas. 1812 m. jis pradėjo dirbti su savo „skirtumo varikliu“. Babbage'as norėjo sukurti mašiną, kuri ne tik atliktų skaičiavimus, bet ir galėtų dirbti pagal iš anksto sukompiliuotą programą, pavyzdžiui, apskaičiuoti tam tikros funkcijos skaitinę reikšmę. Pagrindinis jo mašinos elementas buvo pavara – skirta vienam dešimtainio skaičiaus skaitmeniui įsiminti. Dėl to buvo galima dirbti su 18 bitų skaičiais. Iki 1822 m. mokslininkas sukūrė nedidelį darbinį modelį ir ant jo apskaičiavo kvadratų lentelę. Tobulindama skirtumų variklį, Babbage 1833 m. pradėjo kurti „analitinį variklį“. Jis turėjo turėti didesnį greitį su paprastesne konstrukcija ir būti varomas garais. Analitinis variklis turėjo tris pagrindinius blokus. Pirmasis blokas, skirtas numeriams saugoti (atmintis, vadinamas "sandėliu"), antrasis blokas atlieka aritmetines operacijas ("malūnas"), trečiasis blokas skirtas valdyti mašinos veiksmų seką. Taip pat buvo įrenginiai neapdorotiems duomenims įvesti ir rezultatams spausdinti. Mašina turėjo veikti pagal programą, kuri nustato operacijų atlikimo ir skaičių perkėlimo iš atminties į malūną seką ir atvirkščiai. Matematikė Ada Liveless (poeto Bairono dukra) sukūrė pirmąsias Babbage mašinos programas. Dėl nepakankamo technologijų išsivystymo Babbage'o projektas nebuvo įgyvendintas, tačiau daugelis išradėjų pasinaudojo jo idėjomis. Taigi 1888 m. amerikietis Hollerithas sukūrė tabulatorių, leidžiantį automatizuoti skaičiavimus surašymo metu. Hollerithas 1924 m. įkūrė IBM, kad galėtų masiškai gaminti tabulatorius.

Santrauka – Kompiuterinių technologijų raidos istorija.

1941 metais vokiečių inžinierius Zuse sukonstravo nedidelį kompiuterį, pagrįstą elektromechaninėmis relėmis, tačiau dėl karo jo darbas nebuvo publikuotas. 1943 m. JAV, vienoje iš IBM įmonių, Aiken sukūrė galingesnį kompiuterį Mark-1, kuris buvo naudojamas kariniams skaičiavimams. Tačiau elektromechaninės relės veikė lėtai ir nepatikimai.
Pirmoji kompiuterių karta (1946 m. ​​– 50-ųjų vidurys) Kompiuterių karta suprantama kaip visų tipų ir modelių kompiuteriai, sukurti įvairių projektuotojų komandų, tačiau sukurti remiantis tais pačiais moksliniais ir techniniais principais.
Elektroninio vakuuminio vamzdžio atsiradimas paskatino sukurti pirmąjį kompiuterį. 1946 metais JAV pasirodė problemų sprendimo kompiuteris, pavadintas ENIAC (ENIAC – Electronic Numerical Integrator and Calculator – „electronic numerical integrator and calculator“). Šis kompiuteris veikė tūkstantį kartų greičiau nei Mark-1. Tačiau dažniausiai jis nedirbdavo, nes. prireikė kelių valandų tinkamai prijungti laidus, kad programa būtų baigta.
Elementų, sudarančių kompiuterį, rinkinys vadinamas elementų baze. Pirmosios kartos kompiuterių elementų bazė yra vakuuminiai vamzdžiai, rezistoriai ir kondensatoriai. Elementai buvo sujungti laidais naudojant paviršinį montavimą. Kompiuteris buvo daug didelių gabaritų spintelių ir užėmė specialią mašinų skyrių, svėrė šimtus tonų ir sunaudojo šimtus kilovatų elektros. ENIAC turėjo 20 000 vakuuminių vamzdžių. 1 sek. Aparatas atliko 300 daugybos operacijų arba 5000 kelių skaitmenų sudėjimo operacijų.
1945 m. garsus amerikiečių matematikas Johnas von Neumannas pristatė plačiajai mokslo bendruomenei pranešimą, kuriame jam pavyko apibūdinti formalią loginę kompiuterio organizaciją, abstrahuojantis nuo grandinių ir radijo vamzdžių.

Kompiuterinių technologijų raidos istorija. Klasikiniai kompiuterio funkcinio organizavimo ir veikimo principai:
1. Pagrindinių įrenginių prieinamumas: valdymo blokas (CU), aritmetinė logika (ALU), saugojimo įrenginys (RAM), įvesties-išvesties įrenginiai;
2. Duomenų ir komandų saugojimas atmintyje;
3. Programos valdymo principas;
4. Nuoseklus operacijų vykdymas;
5. Dvejetainis informacijos kodavimas (pirmasis kompiuteris „Mark-1“ atliko skaičiavimus dešimtainių skaičių sistemoje, tačiau toks kodavimas techniškai sunkiai įgyvendinamas, vėliau jo buvo atsisakyta);
6. Elektroninių elementų ir elektros grandinių naudojimas siekiant didesnio patikimumo (vietoj elektromechaninių relių).

Pirmasis buitinis kompiuteris buvo sukurtas 1951 m., vadovaujant akademikui S.A. Lebė mergelė, ir ji buvo vadinama MESM (maža elektroninė skaičiavimo mašina). Vėliau buvo sukurta BESM-2 (didelė elektroninė skaičiavimo mašina). Galingiausias pirmosios kartos kompiuteris Europoje buvo sovietinis M-20 kompiuteris, kurio greitis siekė 20 000 op/sek., RAM kiekis – 4000 mašininių žodžių. Vidutiniškai pirmosios kartos kompiuterių greitis siekia 10-20 tūkst op/sek. Pirmosios kartos kompiuterių veikimas yra pernelyg sudėtingas dėl dažnų gedimų: elektronų vamzdžiai dažnai perdegdavo ir juos tekdavo keisti rankiniu būdu. Tokio kompiuterio priežiūra užsiėmė visas kolektyvas inžinierių. Programos tokioms mašinoms buvo rašomos mašininiais kodais, reikėtų žinoti visas mašinos komandas ir jų dvejetainį atvaizdavimą. Be to, tokie kompiuteriai kainuoja milijonus dolerių.

Kompiuterinių technologijų raidos istorija. Antroji kompiuterių karta (50-ųjų pabaiga – 60-ųjų)

1948 metais išrastas tranzistorius leido pakeisti kompiuterio elementų bazę į puslaidininkinius elementus (tranzistorius ir diodus), taip pat pažangesnius rezistorius ir kondensatorius. Vienas tranzistorius pakeitė 40 vakuuminių vamzdžių, dirbo greičiau, buvo pigesnis ir patikimesnis. Pasikeitė elementų bazės sujungimo technologija: pasirodė pirmosios spausdintinės plokštės - izoliacinės medžiagos plokštės, ant kurių buvo dedami tranzistoriai, diodai, rezistoriai ir kondensatoriai. Spausdintinės plokštės buvo sujungtos naudojant paviršinį montavimą. Sumažėjo elektros sąnaudos, o matmenys sumažėjo šimtus kartų. Tokių kompiuterių našumas yra iki 1 milijono operacijų / sek. Sugedus keliems elementams, buvo pakeista visa plokštė, o ne kiekvienas elementas atskirai. Po tranzistorių atsiradimo daugiausiai laiko atimanti operacija kompiuterių gamyboje buvo tranzistorių sujungimas ir litavimas elektroninėms grandinėms sukurti. Algoritminių kalbų atsiradimas palengvino programavimo procesą. Buvo įvestas laiko pasidalijimo principas – vienu metu pradėjo veikti įvairūs kompiuteriniai įrenginiai. 1965 m. „Digital Equipment“ išleido pirmąjį mini kompiuterį PDP-8, kurio dydis prilygsta šaldytuvui ir kainuoja tik 20 000 USD.

Kompiuterinių technologijų raidos istorija. Trečios kartos kompiuteriai(60-ųjų pabaiga – 70-ųjų)

1958 m. Johnas Kilby sukūrė pirmąjį eksperimentinį integrinį grandyną arba lustą. Integrinis grandynas atliko tas pačias funkcijas kaip ir elektroninis antros kartos kompiuteriuose. Tai buvo silicio plokštelė, ant kurios buvo dedami tranzistoriai ir visos jungtys tarp jų. Elementų bazė – integriniai grandynai. Našumas: šimtai tūkstančių – milijonai operacijų per sekundę. Pirmasis kompiuteris, pagamintas ant integrinių grandynų, buvo IBM-360 1968 m. IBM, kuris pažymėjo visos serijos pradžią (kuo didesnis skaičius, tuo didesnės kompiuterio galimybės). 1970 m. „Intel“ pradėjo prekiauti integruotomis atminties grandinėmis. Nuo to laiko tranzistorių skaičius integrinio grandyno ploto vienetui kasmet padvigubėjo. Tai užtikrino nuolatinį sąnaudų mažėjimą ir kompiuterio spartos didėjimą. Padidėjo atminties kiekis. Atsirado ekranai ir grafikų braižytuvai, toliau plėtojamos įvairios programavimo kalbos. Mūsų šalyje buvo gaminamos dvi kompiuterių šeimos: didelės (pavyzdžiui, EC-1022, EC-1035) ir mažos (pavyzdžiui, SM-2, SM-3). Tuo metu kompiuterių centre buvo įrengtas vienas ar du ES-kompiuterių modeliai ir ekranų klasė, kur kiekvienas programuotojas galėjo prisijungti prie kompiuterio laiko dalijimosi režimu.

Kompiuterinių technologijų raidos istorija. Ketvirtoji kompiuterių karta (70-ųjų pabaiga - iki šių dienų)

1970 m. Marshianas Edwardas Hoffas iš Intel sukūrė integrinę grandinę, panašią į didelio kompiuterio centrinį procesorių. Taip atsirado pirmasis mikroprocesorius Intel-4004, kuris buvo išleistas parduoti 1971 metais. Šis mažesnis nei 3 cm dydžio mikroprocesorius buvo našesnis už milžinišką mašiną. Ant vieno silicio kristalo buvo galima įdėti 2250 tranzistorių. Tiesa, jis veikė daug lėčiau ir vienu metu galėjo apdoroti tik 4 bitus informacijos (o ne 16-32 bitų dideliems kompiuteriams), tačiau kainavo ir dešimtis tūkstančių kartų pigiau (apie 500 USD). Netrukus pradėjo sparčiai didėti mikroprocesorių našumas. Iš pradžių mikroprocesoriai buvo naudojami įvairiuose skaičiavimo įrenginiuose (pavyzdžiui, skaičiuotuvuose). 1974 metais kelios kompanijos paskelbė apie asmeninio kompiuterio Intel-8008 mikroprocesoriaus pagrindu sukūrimą, t.y. įrenginys vienam vartotojui.
Platus išpardavimas asmeninių kompiuterių (PC) rinkoje siejamas su jaunų amerikiečių S. Jobso ir W. Wozniako, „Apple Computer“ įkūrėjų, nuo 1977 metų pradėjusios gaminti „Apple“ asmeninius kompiuterius, vardais. Prie pardavimų augimo prisidėjo daugybė verslo programoms skirtų programų (teksto redagavimas, skaičiuoklės apskaitos skaičiavimams).
Aštuntojo dešimtmečio pabaigoje dėl asmeninių kompiuterių atsiradimo sumažėjo didelių kompiuterių paklausa. Tai sunerimo IBM – pirmaujančios didelių kompiuterių gamybos įmonės – vadovams, ir jie nusprendė kaip eksperimentą išbandyti savo jėgas asmeninių kompiuterių rinkoje. Kad šiam eksperimentui nebūtų išleista daug pinigų, už šį projektą atsakingam skyriui buvo leista neprojektuoti asmeninio kompiuterio nuo nulio, o naudoti kitų įmonių pagamintus blokus. Taigi, pagrindiniu mikroprocesoriumi buvo pasirinktas naujausias tuo metu 16 bitų mikroprocesorius Intel-8088. Programinė įranga buvo užsakyta sukurti nedidelę įmonę „Microsoft“. 1981 m. rugpjūčio mėn. naujasis IBM kompiuteris buvo paruoštas ir tapo labai populiarus tarp vartotojų. IBM nepadarė savo kompiuterio vientiso įrenginio ir neapsaugojo jo dizaino patentais. Priešingai, ji surinko kompiuterį iš savarankiškai pagamintų dalių ir šių dalių sujungimo būdų nelaikė paslaptyje; IBM PC dizainas buvo prieinamas visiems. Tai leido kitoms įmonėms kurti aparatinę ir programinę įrangą. Labai greitai šios įmonės nebetenkino IBM asmeninio kompiuterio komponentų gamintojų vaidmeniu ir pradėjo pačios kurti kompiuterius, suderinamus su IBM asmeniniu kompiuteriu. Konkurencija tarp gamintojų lėmė pigesnių kompiuterių. Kadangi šioms įmonėms nereikėjo patirti didelių mokslinių tyrimų išlaidų, jos galėjo parduoti savo kompiuterius daug pigiau nei panašius IBM kompiuterius. Kompiuteriai, suderinami su IBM PC, buvo vadinami „klonais“ (dvyniais). Bendras IBM PC šeimos ir suderinamų kompiuterių bruožas yra programinės įrangos suderinamumas ir atviros architektūros principas, t.y. galimybė pridėti ir pakeisti esamą techninę įrangą modernesne, nekeičiant viso kompiuterio.
Viena iš svarbiausių ketvirtos kartos kompiuterių idėjų yra ta, kad informacijai apdoroti (daugiaprocesorinis apdorojimas) vienu metu naudojami keli procesoriai.

Kompiuterinių technologijų raidos istorija. Serveris.

Serveris – tai galingas kompiuteris kompiuterių tinkluose, teikiantis paslaugas prie jo prijungtiems kompiuteriams ir prieigą prie kitų tinklų. Superkompiuteriai egzistuoja nuo 1970 m. Skirtingai nuo Neumann kompiuterių, jie naudoja kelių procesorių apdorojimo metodą. Taikant šį metodą, sprendžiama problema yra padalinta į kelias dalis, kurių kiekviena sprendžiama lygiagrečiai savo procesoriuje. Tai žymiai padidina našumą. Jų greitis yra milijardai operacijų per sekundę. Tačiau šie kompiuteriai kainuoja milijonus dolerių.
Asmeniniai kompiuteriai (PC) naudojami visur ir turi prieinamą kainą. Jiems sukurta labai daug programinių įrankių įvairioms taikymo sritims, padedančių žmogui apdoroti informaciją. Dabar kompiuteris tapo multimedija, t.y. apdoroja ne tik skaitinę ir tekstinę informaciją, bet ir efektyviai dirba su garsu bei vaizdais.
Nešiojamieji kompiuteriai (lotyniškas žodis „porto“ reiškia „nešioti“) – nešiojamieji kompiuteriai. Dažniausias iš jų nešiojamasis kompiuteris („užrašų knygelė“) – užrašų knygelė asmeninis kompiuteris.
Pramoniniai kompiuteriai skirti naudoti pramoninėje aplinkoje (pavyzdžiui, valdyti stakles, lėktuvus ir traukinius). Jiems keliami didesni reikalavimai be trikdžių veikimo patikimumui, atsparumui temperatūros pokyčiams, vibracijai ir kt. Todėl įprasti asmeniniai kompiuteriai negali būti naudojami kaip pramoniniai.

Kompiuterinių technologijų raidos istorija. v. 1.0.

Pirmasis prietaisas, skirtas palengvinti skaičiavimą, buvo abakas. Sąskaitų kaulų pagalba buvo galima atlikti sudėjimo ir atimties operacijas bei paprastą daugybą.

1642 m. – prancūzų matematikas Blaise'as Pascalis sukūrė pirmąją mechaninę skaičiavimo mašiną „Pascaline“, kuri galėjo atlikti mechaninį skaičių pridėjimą.

1673 m. – Gotfrydas Vilhelmas Leibnicas sukūrė sudėjimo mašiną, leidžiančią mechaniškai atlikti keturias aritmetines operacijas.

Pirmoji XIX amžiaus pusė – Anglų matematikas Charlesas Babbage'as bandė sukurti universalų skaičiavimo įrenginį, tai yra kompiuterį. Babbage'as jį pavadino analitiniu varikliu. Jis nustatė, kad kompiuteryje turi būti atminties ir jis turi būti valdomas programa. Anot Babbage'o, kompiuteris yra mechaninis įrenginys, kurio programos nustatomos perforuotomis kortelėmis - iš storo popieriaus pagamintomis kortelėmis su informacija, uždėta naudojant skylutes (tuo metu jos jau buvo plačiai naudojamos staklėse).

1941 – vokiečių inžinierius Konradas Zuse sukūrė nedidelį kompiuterį, pagrįstą keliomis elektromechaninėmis relėmis.

1943 m. – JAV, vienoje iš IBM įmonių, Howardas Aikenas sukūrė kompiuterį pavadinimu „Mark-1“. Tai leido atlikti skaičiavimus šimtus kartų greičiau nei rankiniu būdu (naudojant sudėjimo mašiną) ir buvo naudojamas kariniams skaičiavimams. Jis naudojo elektrinių signalų ir mechaninių pavarų derinį. „Mark-1“ matmenys: 15 * 2–5 m, jame buvo 750 000 dalių. Aparatas sugebėjo padauginti du 32 bitų skaičius per 4 sekundes.

1943 m. – JAV specialistų grupė, vadovaujama Johno Mauchly ir Prospero Eckerto, pradėjo kurti ENIAC kompiuterį, pagrįstą vakuuminiais vamzdžiais.

1945 m. – matematikas Johnas von Neumannas įsitraukė į ENIAC darbą, parengęs ataskaitą šiuo kompiuteriu. Savo pranešime von Neumannas suformulavo bendruosius kompiuterių, tai yra universalių skaičiavimo įrenginių, veikimo principus. Iki šiol didžioji dauguma kompiuterių buvo pagaminti pagal principus, kuriuos išdėstė Johnas von Neumannas.

1947 – Eckert ir Mauchly pradėjo kurti pirmąją elektroninę serijinę mašiną UNIVAC (Universal Automatic Computer). Pirmasis mašinos modelis (UNIVAC-1) buvo pagamintas JAV surašymo biurui ir pradėtas eksploatuoti 1951 m. pavasarį. ENIAC ir EDVAC kompiuterių pagrindu buvo sukurtas sinchroninis, nuoseklus kompiuteris UNIVAC-1. Ji dirbo su 2,25 MHz laikrodžio dažniu ir turėjo apie 5000 vakuuminių vamzdžių. 100 gyvsidabrio delsos linijų buvo pagamintas vidinis atminties įrenginys, kurio talpa yra 1000 12 bitų dešimtainių skaičių.

1949 – anglų tyrinėtojas Mournes Wilks sukūrė pirmąjį kompiuterį, įkūnijantį fon Neumanno principus.

1951 – J. Forrester paskelbė straipsnį apie magnetinių šerdžių panaudojimą skaitmeninei informacijai saugoti.Mašinoje Whirlwind-1 pirmą kartą buvo panaudota magnetinės šerdies atmintis. Jį sudarė 2 kubeliai su 32-32-17 branduolių, kuriuose buvo saugomi 2048 žodžiai 16 bitų dvejetainiams skaičiams su vienu pariteto bitu.

1952 m. – IBM išleido pirmąjį pramoninį elektroninį kompiuterį IBM 701, kuris buvo sinchroninis lygiagretus kompiuteris su 4000 vakuuminių vamzdžių ir 12000 diodų. Patobulinta IBM 704 mašinos versija buvo greita, naudojo indeksų registrus, o duomenys buvo pateikiami slankiojo kablelio forma.

Po IBM 704 kompiuterio buvo išleistas IBM 709 aparatas, kuris architektūrine prasme priartėjo prie antros ir trečios kartos mašinų. Šiame įrenginyje pirmą kartą buvo naudojamas netiesioginis adresavimas ir pirmą kartą atsirado įvesties-išvesties kanalai.

1952 – Remington Rand išleido UNIVAC-t 103 kompiuterį, kuris pirmasis panaudojo programinės įrangos pertraukimus. Remington Rand darbuotojai naudojo algebrinę rašymo algoritmų formą, vadinamą „Trumpuoju kodu“ (pirmasis vertėjas, sukurtas 1949 m. Johno Mauchly).

1956 – IBM sukūrė plūduriuojančias magnetines galvutes ant oro pagalvės. Jų išradimas leido sukurti naujo tipo atmintį – disko saugojimo įrenginius (atmintį), kurių svarba buvo visiškai įvertinta vėlesniais kompiuterinių technologijų vystymosi dešimtmečiais. Pirmosios disko atmintinės pasirodė IBM 305 ir RAMAC mašinose. Pastarasis turėjo pakuotę, susidedančią iš 50 magnetiniu būdu padengtų metalinių diskų, kurie sukosi 12 000 aps./min. greičiu. /min Disko paviršiuje buvo 100 takelių duomenims įrašyti, po 10 000 simbolių.

1956 – Ferranti išleido kompiuterį Pegasus, kuris pirmą kartą įkūnijo bendrosios paskirties registrų (RON) koncepciją. Atsiradus RON, buvo panaikintas skirtumas tarp indeksų registrų ir akumuliatorių, programuotojas disponavo ne vienu, o keliais akumuliatorių registrais.

1957 m. – D. Backus vadovaujama grupė baigė kurti pirmąją aukšto lygio programavimo kalbą, pavadintą FORTRAN. Kalba, pirmą kartą įdiegta IBM 704 kompiuteryje, prisidėjo prie kompiuterių apimties išplėtimo.

1960-ieji - 2-osios kartos kompiuteriai, loginiai kompiuterių elementai realizuojami puslaidininkinių įrenginių-tranzistorių pagrindu, kuriamos algoritminės programavimo kalbos, tokios kaip Algol, Pascal ir kt.

1970-ieji - 3 kartos kompiuteriai, integriniai grandynai, kuriuose yra tūkstančiai tranzistorių vienoje puslaidininkinėje plokštelėje. OS, pradėtos kurti struktūrinio programavimo kalbos.

1974 – kelios įmonės paskelbė apie asmeninio kompiuterio sukūrimą Intel-8008 mikroprocesoriaus pagrindu – įrenginį, kuris atlieka tas pačias funkcijas kaip ir didelis kompiuteris, tačiau yra skirtas vienam vartotojui.

1975 – pasirodė pirmasis komerciškai platinamas asmeninis kompiuteris Altair-8800, pagrįstas Intel-8080 mikroprocesoriumi. Šis kompiuteris turėjo tik 256 baitus RAM ir neturėjo klaviatūros ar ekrano.

1975 m. pabaiga – Paulas Allenas ir Billas Gatesas (būsimieji „Microsoft“ įkūrėjai) sukūrė „Altair“ kompiuteriui skirtą kalbos vertėją „Basic“, kuris leido vartotojams tiesiog bendrauti su kompiuteriu ir lengvai rašyti jam programas.

1981 m. rugpjūtis – IBM pristatė IBM asmeninį kompiuterį. Kaip pagrindinis kompiuterio mikroprocesorius buvo naudojamas 16 bitų Intel-8088 mikroprocesorius, kuris leido dirbti su 1 megabaito atmintimi.

1980-ieji - 4 kartos kompiuteriai, sukurti ant didelių integrinių grandynų. Mikroprocesoriai įgyvendinami kaip viena mikroschema, masinė asmeninių kompiuterių gamyba.

1990-ieji — 5 kartos kompiuteriai, itin dideli integriniai grandynai. Procesoriai turi milijonus tranzistorių. Masinio naudojimo pasaulinių kompiuterių tinklų atsiradimas.

2000-ieji — 6 kartos kompiuteriai. Kompiuterių ir buitinės technikos integravimas, įterptieji kompiuteriai, tinklo kompiuterijos kūrimas.

Prietaisų, kurie pagreitintų skaičiavimo procesą, poreikis žmonėms atsirado prieš tūkstančius metų. Tuo metu tam buvo naudojamos paprasčiausios priemonės, pavyzdžiui, skaičiavimo pagaliukai. Vėliau atsirado abakas, mums geriau žinomas kaip abakas. Tai leido atlikti tik paprasčiausius aritmetinius veiksmus. Nuo to laiko daug kas pasikeitė. Beveik visuose namuose yra kompiuteris, o išmanusis telefonas – kišenėje. Visa tai galima sujungti bendru pavadinimu „Kompiuterinė technologija“ arba „Kompiuterinė technika“. Šiame straipsnyje sužinosite šiek tiek daugiau apie jo vystymosi istoriją.

1623 m. Wilhelmas Schickardas galvoja: „Kodėl neturėčiau išrasti pirmosios pridėjimo mašinos? Ir jis tai sugalvoja. Jis gauna mechaninį įrenginį, galintį atlikti pagrindines aritmetines operacijas (sudėti, dauginti, dalyti ir atimti) bei dirbti pavarų ir cilindrų pagalba.

1703 m. Gottfriedas Wilhelmas Leibnicas savo traktate „Explication de l'Arithmtique Binaire“ aprašo dvejetainę skaičių sistemą, kuri išvertus į rusų kalbą reiškia „Dvejetainės aritmetikos paaiškinimas“. Jį naudojančių kompiuterių įgyvendinimas yra daug paprastesnis, ir pats Leibnicas apie tai žinojo. 1679 m. jis sukūrė dvejetainio kompiuterio projektą. Tačiau praktiškai pirmasis toks prietaisas pasirodė tik XX amžiaus viduryje.

1804 m. Pirmą kartą pasirodo perforuotos kortelės (perforuotos kortelės). Jų naudojimas nenutrūko ir aštuntajame dešimtmetyje. Tai plono kartono lakštai, vietomis yra skylučių. Informacija buvo įrašyta įvairiomis šių skylių sekomis.

1820 m Charlesas Xavier Thomas (taip, beveik kaip profesorius X) išleidžia Thomaso pridėjimo mašiną, kuri įėjo į istoriją kaip pirmasis masinės gamybos aritmometras.

1835 m Charlesas Babbage'as nori sukurti savo analitinį variklį ir jį aprašo. Iš pradžių įrenginio užduotis buvo labai tiksliai apskaičiuoti logaritmines lenteles, tačiau vėliau Babbage'as persigalvojo. Dabar jo svajonė tapo bendrosios paskirties mašina. Tuo metu tokio prietaiso sukūrimas buvo gana realus, tačiau dirbti su Babbage pasirodė sunku dėl jo prigimties. Dėl nesutarimų projektas buvo uždarytas.

1845 m Israel Staffel sukuria pirmąjį prietaisą, galintį iš skaičių išgauti kvadratines šaknis.

1905 m Percy Ludgert skelbia programuojamo mechaninio kompiuterio projektą.

1936 m Konradas Zuse nusprendžia sukurti savo kompiuterį. Jis jį vadina Z1.

1941 m Konradas Zuse išleido Z3 – pirmąjį pasaulyje programomis valdomą kompiuterį. Vėliau buvo išleista dar kelios dešimtys Z serijos įrenginių.

1961 m Pristatytas ANITA Mark VII – pirmasis pasaulyje visiškai elektroninis skaičiuotuvas.

Keletas žodžių apie kompiuterių kartas.

1 karta. Tai vadinamieji lempiniai kompiuteriai. Jie dirba su elektroninėmis lempomis. Pirmasis toks prietaisas buvo sukurtas XX amžiaus viduryje.

2 kartos. Visi naudojosi 1 kartos kompiuteriais, kol staiga, 1947 m., Walteris Brattainas ir Johnas Bardeenas išrado labai svarbų dalyką – tranzistorių. Taip atsirado antroji kompiuterių karta. Jie sunaudojo daug mažiau energijos ir jų našumas buvo didesnis. Šie įrenginiai buvo paplitę XX amžiaus 50–60-aisiais, kol integrinis grandynas buvo išrastas 1958 m.

3 karta.Šių kompiuterių veikimas buvo pagrįstas integriniais grandynais. Kiekvienoje tokioje grandinėje yra šimtai milijonų tranzistorių. Tačiau trečiosios kartos sukūrimas nesustabdė antrosios kartos kompiuterių išleidimo.

4 karta. 1969 m. Tadas Hoffas sugalvojo daugelį integrinių grandynų pakeisti vienu mažu įrenginiu. Vėliau ji buvo pavadinta mikroschema. Dėl to tapo įmanoma sukurti labai mažus mikrokompiuterius. Pirmąjį tokį įrenginį išleido „Intel“. O devintajame dešimtmetyje mikroprocesoriai ir mikrokompiuteriai buvo labiausiai paplitę. Mes juos vis dar naudojame.

Tai buvo trumpa kompiuterinių technologijų ir kompiuterių technologijų raidos istorija. Tikiuosi, man pavyko jus sudominti. Viso gero!

Savivaldybės biudžetinė švietimo įstaiga

„Vidurinė mokykla Nr. 30“

Atlikta:

8 klasės mokinys

Dmitrieva Daria

Mokytojas:

Demčenko E.E.

G. Kurskas, 2014 m

„Kompiuterinių technologijų raidos istorija“

abstrakčiai

Įvadas

Žmonių visuomenė savo vystymosi eigoje įvaldė ne tik materiją ir energiją, bet ir informaciją. Atsiradus ir masiškai plintant kompiuteriams, žmogus gavo galingą įrankį efektyviam informacijos išteklių naudojimui, savo intelektinės veiklos stiprinimui. Nuo šiol (vidXXamžiuje), prasidėjo perėjimas iš industrinės visuomenės į informacinę visuomenę, kurioje informacija tampa pagrindiniu ištekliu.

Visuomenės narių gebėjimas naudotis visa, savalaike ir patikima informacija labai priklauso nuo naujų informacinių technologijų, pagrįstų kompiuteriais, išsivystymo ir įsisavinimo laipsnio. Apsvarstykite pagrindinius jų vystymosi istorijos etapus.

Kompiuterių inžinerija yra esminis skaičiavimo ir duomenų apdorojimo proceso komponentas. Pirmieji skaičiavimo įrenginiai tikriausiai buvo gerai žinomiskaičiavimo lazdelės, kurios ir šiandien naudojamos daugelio mokyklų pradinėse klasėse mokant skaičiuoti. Tobulėjant, šie įrenginiai tapo sudėtingesni, pavyzdžiui, tokie kaipfinikietismolio figūrėlės, taip pat skirtos vizualiai pavaizduoti skaičiuojamų daiktų skaičių. Panašu, kad tokiais įrenginiais naudojosi to meto prekybininkai ir buhalteriai.

Palaipsniui iš paprasčiausių skaičiavimo prietaisų gimė vis sudėtingesni įrenginiai.: ( ), , , . Nepaisant ankstyvųjų skaičiavimo įrenginių paprastumo, patyręs buhalteris paprastais skaičiavimais gali gauti rezultatus net greičiau nei lėtas šiuolaikinio skaičiuotuvo savininkas. Natūralu, kad šiuolaikinių kompiuterinių prietaisų našumas ir skaičiavimo greitis jau seniai pranoko ryškiausio žmogaus skaičiuotuvo galimybes.

Naudotis paprasčiausiais skaičiavimo prietaisais žmonija išmoko prieš tūkstančius metų. Labiausiai paklausta buvo poreikis nustatyti mainuose naudojamų prekių skaičių. Vienas iš paprasčiausių sprendimų buvo naudoti keičiamos prekės svorio ekvivalentą, todėl nereikėjo tiksliai perskaičiuoti jo komponentų skaičiaus. Šiems tikslams – paprasčiausias balansavimasbalansas, kuris tapo vienu pirmųjų kiekybinio nustatymo prietaisųmasės. Lygiavertiškumo principas buvo plačiai naudojamas kitame paprastame skaičiavimo įrenginyje – abaku, arba abaku. Suskaičiuotų objektų skaičius atitiko pajudintų šio instrumento pirštų skaičių. Palyginti sudėtingas skaičiavimo prietaisas galėtų būti rožinis, naudojamas daugelio religijų praktikoje. Tikintysis, kaip ir sąskaitose, suskaičiavo ant rožinio karoliukų ištartas maldas, o eidamas visą rožinio ratą, ant atskiros uodegos perkėlė specialius grūdų skaitiklius, nurodydamas suskaičiuotų apskritimų skaičių.Išradus krumpliaračius, atsirado daug sudėtingesnių skaičiavimo prietaisų.

Apie visas kompiuterių kartas,apie kompiuterių technologijų raidos istoriją, noriu papasakoti savo esė.

Kompiuterių eros pradžia

Pirmasis kompiuterisENIACbuvo įkurta 1945 metų pabaigoje JAV.

Pagrindines idėjas, kuriomis remiantis kompiuterinės technologijos vystėsi daugelį metų, 1946 m. ​​suformulavo amerikiečių matematikas Johnas von Neumannas. Jie vadinami von Neumann architektūra.

1949 metais buvo pastatytas pirmasis kompiuteris su von Neumann architektūra – angliška mašinaEDSAC. Po metų pasirodė amerikietiškas kompiuterisEDVAC.

Mūsų šalyje pirmasis kompiuteris buvo sukurtas 1951 m. Ji vadinosi MESM – maža elektroninė skaičiavimo mašina. MESM dizaineris buvo Sergejus Aleksejevičius Lebedevas.

Serijinė kompiuterių gamyba prasidėjo šeštajame dešimtmetyjeXXamžiaus.

Įprasta elektroninę skaičiavimo įrangą skirstyti į kartas, susijusias su elementų bazės pasikeitimu. Be to,skirtingų kartų automobiliai yra skirtingiloginė architektūra ir programinė įrangasaugumas, greitasveiksmas, RAM, įvesties metodas ir jūsinformacija apie vandenį ir kt.

Pirmasis kompiuteris – universali mašina, naudojanti vakuuminius vamzdžius – buvo pastatyta JAV 1945 m.

Ši mašina buvo pavadinta ENIAC (tai reiškia: elektroninis skaitmeninis integratorius ir skaičiuotuvas). ENIAC dizaineriai buvo J. Mouchli ir J. Eckert. Šios mašinos skaičiavimo greitis tūkstantį kartų viršijo to meto relinių mašinų greitį.

Pirmasis elektroniniskompiuteris ENIAC buvo programuojamas naudojant „plug-and-switch“ metodą, t.y. programa buvo sukurta sujungiant atskirus mašinos blokus perjungimo plokštėje su laidais. Dėl šios sudėtingos ir varginančios mašinos paruošimo darbui procedūra tapo nepatogu valdyti.

Pagrindines idėjas, pagal kurias kompiuterinės technologijos vystėsi daugelį metų, sukūrė didžiausias amerikiečių matematikas Johnas von Neumannas.

1946 metais žurnale „Nature“ buvo paskelbtas J. von Neumanno, G. Goldsteino ir A. Burkso straipsnis „Preliminarus elektroninio skaičiavimo įrenginio loginio dizaino svarstymas“. Šiame straipsnyje buvo aprašyti kompiuterių projektavimo ir veikimo principai. Pagrindinis yra saugojimo atmintyje principasprogramas , pagal kurią duomenys ir programa talpinami į bendrą mašinos atmintį.

Pagrindinis kompiuterio įrenginio ir veikimo aprašymas paprastai vadinamas kompiuterio architektūra. Minėtame straipsnyje išdėstytos idėjos buvo pavadintos „J. von Neumann kompiuterine architektūra“.

1949 metais buvo pastatytas pirmasis kompiuteris su Neumann architektūra – angliškas EDSAC aparatas. Po metų pasirodė amerikietiškas kompiuteris EDVAС. Įvardytos mašinos egzistavo atskirais egzemplioriais. Serijinė kompiuterių gamyba išsivysčiusiose pasaulio šalyse prasidėjo XX amžiaus šeštajame dešimtmetyje.

Mūsų šalyje pirmasis kompiuteris buvo sukurtas 1951 m. Ji vadinosi MESM – maža elektroninė skaičiavimo mašina. MESM dizaineris buvo Sergejus Aleksejevičius Lebedevas

Akademiko S. A. Lebedevo vaidmuo kuriant buitinius kompiuterius yra puikus. Jam vadovaujant, šeštajame dešimtmetyje buvo pastatyti nuoseklieji vamzdiniai kompiuteriai BESM-1 (didelės spartos elektroninė skaičiavimo mašina), BESM-2, M-20. Tuo metu šios mašinos buvo vienos geriausių pasaulyje.

XX amžiaus 60-aisiais S. A. Lebedevas vadovavo puslaidininkinių kompiuterių BESM-ZM, BESM-4, M-220, M-222 kūrimui. Išskirtinis to laikotarpio pasiekimas buvo BESM-6 mašina. Tai pirmasis buitinis ir vienas pirmųjų kompiuterių pasaulyje, kurio greitis yra 1 milijonas operacijų per sekundę.

Vėlesnės S. A. Lebedevo idėjos ir tobulėjimas prisidėjo prie pažangesnių kitų kartų mašinų kūrimo.

Pirmoji kompiuterių karta

Pirmoji kompiuterių karta - šeštojo dešimtmečio lempiniai automobiliai.Greičiausių pirmosios kartos mašinų skaičiavimo greitis siekė 20 tūkstančių operacijų per sekundę. Programoms ir duomenims įvesti buvo naudojamos perforuotos juostos ir perfokortos. Kadangi šių mašinų vidinė atmintis buvo nedidelė (galėjo turėti kelis tūkstančius skaičių ir programos instrukcijų), jos daugiausia buvo naudojamos inžineriniams ir moksliniams skaičiavimams, nesusijusiems su didelių duomenų kiekių apdorojimu. Tai buvo gana stambios konstrukcijos, kuriose buvo tūkstančiai lempų, kartais užimančios šimtus kvadratinių metrų ir sunaudojančios šimtus kilovatų elektros. Tokių mašinų programos buvo kompiliuojamos mašinų instrukcijų kalbomis, todėl programavimas tuo metu nebuvo prieinamas nedaugeliui. Visuotinai pripažįstama, kad pirmoji kompiuterių karta atsirado Antrojo pasaulinio karo metais po to1943 Konradas Zuse, demonstruojamas draugams ir artimiesiems1938 relė) yra kaprizinga ir nepatikima atliekant skaičiavimus mašina. Geguže1941 metųBerlynas

Visuotinai pripažįstama, kad pirmoji kompiuterių karta atsirado Antrojo pasaulinio karo metais po1943 metų, nors pirmuoju dirbančiu atstovu reikėtų laikyti automobilį V-1 (Z1)Konradas Zusedemonstravo draugams ir artimiesiems1938 metų. Tai buvo pirmasis elektroninis (sukurtas ant naminių analogųestafetė) mašina kaprizinga valdyti ir nepatikima skaičiavimuose. Geguže1941 metųBerlynas, Zuse pristatė Z3 automobilį, sukėlusį specialistų džiaugsmą. Nepaisant daugybės trūkumų, tai buvo pirmasis kompiuteris, kuris kitomis aplinkybėmis galėjo būti komerciškai sėkmingas.

Tačiau pirmieji kompiuteriai laikomi angliškaiskolosas(1943) ir amerikiečiųENIAC(1945). ENIAC buvo pirmasis vakuuminis kompiuteris.

Pirmosios kartos kompiuteriai naudojo vakuuminius vamzdžius ir reles kaip elementų bazę; laisvosios kreipties atmintis buvo atliekama ant trigerių, vėliau ferito šerdžių.Pirmųjų kompiuterių elementų bazė – vakuuminiai vamzdžiai – lėmė didelius jų matmenis, didelį energijos suvartojimą, mažą patikimumą ir dėl to mažas gamybos apimtis bei siaurą vartotojų ratą, daugiausia iš mokslo pasaulio. Tokiose mašinose praktiškai nebuvo priemonių, leidžiančių derinti vykdomos programos operacijas ir lygiagretinti įvairių įrenginių veikimą; komandos buvo vykdomos viena po kitos, ALU buvo neaktyvus duomenų mainų su išoriniais įrenginiais procese, kurių rinkinys buvo labai ribotas. Pavyzdžiui, BESM-2 operatyvioji atmintis buvo 2048 39 bitų žodžiai; magnetiniai būgnai ir magnetiniai juostiniai įrenginiai buvo naudojami kaip išorinė atmintis. Pirmosios kartos žmogaus ir mašinos bendravimo procesas buvo labai daug laiko ir neefektyvus. Paprastai pats kūrėjas, parašęs programą mašininiais kodais, perfokortomis įvedė ją į kompiuterio atmintį ir tada rankiniu būdu kontroliavo jos vykdymą. Elektroninis monstras tam tikrą laiką buvo suteiktas programuotojo nedalomam naudojimui, o skaičiavimo problemos sprendimo efektyvumas daugiausia priklausė nuo jo įgūdžių lygio, gebėjimo greitai rasti ir ištaisyti klaidas bei gebėjimo naršyti kompiuteryje. konsolė. Orientacija į rankinį valdymą lėmė, kad nėra jokių programų buferavimo galimybių.

Pirmosios kartos kompiuteriai pasižymėjo mažu patikimumu, reikalavo aušinimo sistemos ir turėjo didelius matmenis. Programavimo procesas pareikalavo nemažo meno, gerai išmanyti kompiuterio architektūrą ir jos programines galimybes. Iš pradžių buvo naudojamas programavimas kompiuteriniais kodais (mašininis kodas), vėliau atsirado autokodai ir surinkėjai, tam tikru mastu automatizuojantys programavimo užduočių procesą. Pirmosios kartos kompiuteriai buvo naudojami moksliniams ir techniniams skaičiavimams. Programavimo procesas buvo labiau panašus į meną, kuriuo užsiima labai siauras matematikų, elektronikos inžinierių ir fizikų ratas.

Visi 1 kartos kompiuteriaiveikėremiantis vakuuminiais vamzdžiais, todėl jie tapo nepatikimi – vamzdelius tekdavo dažnai keisti. Šie kompiuteriai buvo didžiuliai, sudėtingi ir per brangūs įrenginiai, kuriuos galėjo įsigyti tik didelės korporacijos ir vyriausybės. Lempos sunaudojo daug elektros energijos ir gamino daug šilumos.

Be to, kiekviena mašina naudojo savo programavimo kalbą. Instrukcijų rinkinys buvo mažas, aritmetinio loginio bloko ir valdymo bloko schema gana paprasta, programinės įrangos praktiškai nebuvo. RAM ir našumo balai buvo žemi. Įvestims-išvestims buvo naudojamos perforuotos juostos, perfokortos, magnetinės juostos ir spausdinimo įrenginiai, laisvosios kreipties atminties įrenginiai įgyvendinti katodinių spindulių vamzdžių gyvsidabrio vėlinimo linijų pagrindu.

Šie nepatogumai buvo pradėti įveikti intensyviai plėtojant programavimo automatizavimo priemones, kuriant aptarnavimo programų sistemas, kurios supaprastina darbą su mašina ir padidina jos naudojimo efektyvumą. Tai savo ruožtu pareikalavo reikšmingų kompiuterių struktūros pakeitimų, kuriais buvo siekiama priartinti jį prie reikalavimų, atsiradusių dėl kompiuterių valdymo patirties.

Antros kartos kompiuteriai

1949 metais JAV buvo sukurtas pirmasis puslaidininkinis įtaisas, pakeitęs vakuuminį vamzdelį. Jis vadinamas tranzistoriumi.60-aisiais tranzistoriai tapo elementariu pagrindu antros kartos kompiuteris. Perėjus prie puslaidininkinių elementų, kompiuterių kokybė pagerėjo visais atžvilgiais: jie tapo kompaktiškesni, patikimesni ir mažiau imlūs energijai. Daugumos mašinų greitis siekė dešimtis ir šimtus tūkstančių operacijų per sekundę. Vidinės atminties tūris išaugo šimtus kartų, palyginti su pirmosios kartos kompiuteriais. Labai išplėtoti išorinės (magnetinės) atminties įrenginiai: magnetiniai būgnai, magnetinės juostos. Dėl to atsirado galimybė kompiuteriuose kurti informacijos-nuorodų, paieškos sistemas (tai yra dėl poreikio ilgą laiką saugoti didelius informacijos kiekius magnetinėse laikmenose).Antrosios kartos metu pradėjo aktyviai vystytis aukšto lygio programavimo kalbos. Pirmieji iš jų buvo FORTRAN, ALGOL, COBOL. Programavimas kaip raštingumo elementas tapo plačiai paplitęs, daugiausia tarp žmonių, turinčių aukštąjį išsilavinimą.

Antroji kompiuterių karta – tai perėjimas prie tranzistorių elementų bazės, pirmųjų mini kompiuterių atsiradimas.

Antrosios kartos kompiuteriai paprastai susideda iš daugybės spausdintinių plokščių, kurių kiekvienoje buvo nuo vienos iki keturiųlogikos vartaiarbatrigeriai. Visų pirma,IBM standartinė modulinė sistemaapibrėžė tokių plokščių standartą ir joms skirtas jungtis. AT1959 mremiantis tranzistoriais IBM išleido pagrindinį kompiuterįIBM 7090ir vidutinės klasės automobilįIBM 1401. Pastarasis naudojoperforuota kortelėįvesties ir tapo populiariausiu to meto bendrosios paskirties kompiuteriu: 1960–1964 m. buvo pagaminta daugiau nei 100 tūkstančių šios mašinos kopijų. Jis naudojo 4 000 simbolių atminties (vėliau padidino iki 16 000 simbolių). Daugelis šio projekto aspektų buvo pagrįsti noru pakeisti perfokortelių aparatus, kurie nuo tada buvo plačiai naudojami1920-iejiiki pat aštuntojo dešimtmečio pradžios. AT1960 mIBM išleido tranzistoriųIBM 1620, iš pradžių tik perforuota juosta, bet netrukus atnaujinta į perfokortas. Modelis išpopuliarėjo kaip mokslinis kompiuteris, buvo pagaminta apie 2000 kopijų. Įrenginys naudojo magnetinę šerdies atmintį iki 60 000 dešimtainių skaitmenų.

Tais pačiais 1960 mDECišleido savo pirmąjį modelį -PDP-1 skirtas naudoti techniniam personalui laboratorijose ir tyrimams.

AT1961 mBurroughs korporacijapaleistasB5000, pirmasis dviejų procesorių kompiuteris suVirtuali atmintis. Kitos unikalios savybės buvokamino architektūra,deskriptoriumi pagrįstas adresavimas ir jokio tiesioginio programavimosurinkimo kalba.

Antros kartos kompiuterisSeptintojo dešimtmečio pradžioje pagamintas IBM 1401 užėmė trečdalį pasaulio kompiuterių rinkos – parduota daugiau nei 10 000 šių mašinų.

Puslaidininkių naudojimas pagerėjo ne tikcentrinis procesorius, bet ir išoriniai įrenginiai. Antrosios kartos duomenų saugojimo įrenginiai jau leido išsaugoti dešimtis milijonų simbolių ir skaičių. Buvo padalintas į standžiai fiksuotas (fiksuotas ) atminties įrenginiai, prijungti prie procesoriaus didelės spartos duomenų perdavimo kanalu, ir nuimami (nuimamas ) įrenginiai. Disko kasetės pakeitimas keitiklyje užtruko tik kelias sekundes. Nors keičiamų laikmenų talpa dažniausiai buvo mažesnė, tačiau jų pakeičiamumas leido saugoti beveik neribotą kiekį duomenų.Magnetinė juostelėbuvo dažniausiai naudojamas duomenų archyvavimui, nes suteikdavo daugiau apimties už mažesnę kainą.

Daugelyje antrosios kartos mašinų ryšio su periferiniais įrenginiais funkcijos buvo deleguotos specialistamskoprocesoriai. Pavyzdžiui, kolperiferinis procesoriusatlieka perfokortelių skaitymą ar perforavimą, pagrindinis procesorius atlieka skaičiavimus arba šakoja pagal programą. Viena duomenų magistralė perduoda duomenis iš atminties ir procesoriaus gavimo ir vykdymo ciklo metu, o paprastai kitos duomenų magistralės aptarnauja periferinius įrenginius. AntPDP-1prieigos prie atminties ciklas truko 5 mikrosekundes; daugumai instrukcijų prireikė 10 mikrosekundžių: 5 instrukcijai gauti ir dar 5 operandui gauti.

"Setun"buvo pirmasis kompiuterinistrinarė logika, sukurta m1958 minSovietų Sąjunga. Pirmieji sovietiniai puslaidininkiniai kompiuteriai buvo„Pavasaris“ ir „Sniegas“, gaminami su1964 įjungta1972 m Didžiausias „Sneg“ kompiuterio našumas buvo 300 000 operacijų per sekundę. Mašinos buvo pagamintos tranzistorių pagrindu, kurių taktinis dažnis yra 5 MHz. Iš viso buvo pagaminti 39 kompiuteriai.

Laikomas geriausias 2 kartos buitinis kompiuterisBESM-6, sukurtas m1966 metai.

Autonomijos principas toliau plėtojamas – jis jau įgyvendinamas atskirų įrenginių lygmeniu, kuris išreiškiamas jų moduline struktūra. Įvesties/išvesties įrenginiai aprūpinti savo CU (vadinamaisiais valdikliais), kurie atleidžia centrinį CU nuo įvesties/išvesties operacijų valdymo.

Tobulėjant ir atpigus kompiuteriams, sumažėjo kompiuterinio laiko ir skaičiavimo resursų vieneto sąnaudos bendroje automatizuoto duomenų apdorojimo problemos sprendimo sąnaudoje, o tuo pat metu programų kūrimo (t. y. programavimo) sąnaudos beveik sumažėjo. nesumažėjo, o kai kuriais atvejais turėjo tendenciją didėti . Taip buvo nubrėžta efektyvaus programavimo tendencija, kuri pradėta realizuoti antrosios kartos kompiuteriuose ir plėtojama iki šių dienų.

Integruotų sistemų, turinčių perkeliamumo savybę, standartinių programų kūrimas bibliotekų pagrindu, t.y. veikiantis skirtingų gamintojų kompiuteriuose. Tam tikros klasės problemoms spręsti PPP yra skiriamos dažniausiai naudojamos programinės įrangos priemonės.

Tobulinama programų vykdymo kompiuteryje technologija: kuriami specialūs programinės įrangos įrankiai - sisteminė programinė įranga.

Sisteminės programinės įrangos tikslas – palengvinti ir greičiau procesoriui pereiti nuo vienos užduoties prie kitos. Atsirado pirmosios paketinio apdorojimo sistemos, kurios tiesiog automatizavo vienos programos paleidimą po kitos ir taip padidino procesoriaus panaudojimą. Paketinio apdorojimo sistemos buvo šiuolaikinių operacinių sistemų prototipas, jos tapo pirmosiomis sisteminėmis programomis, skirtomis skaičiavimo procesui valdyti. Diegiant paketinio apdorojimo sistemas buvo sukurta formalizuota darbo valdymo kalba, kurios pagalba programuotojas sistemai ir operatoriui pasakė, kokius darbus nori atlikti kompiuteryje. Kelių užduočių rinkinys, dažniausiai perforuotų kortų kaladės pavidalu, vadinamas užduočių paketu. Šis elementas gyvas ir šiandien: vadinamieji MS DOS paketiniai (arba komandų) failai yra ne kas kita, kaip užduočių paketai (jų pavadinimo plėtinys bat yra angliško žodžio batch, reiškiančio paketą, santrumpa).

Antrosios kartos buitiniai kompiuteriai yra „Promin“, „Minsk“, „Hrazdan“, „Mir“.

Trečios kartos kompiuteriai

Trečios kartos kompiuteriaibuvo sukurta naujo elemento pagrindu- integriniai grandynai: ant nedidelės puslaidininkinės medžiagos plokštelės, mažesnės nei 1 cm 2 buvo sumontuotos sudėtingos elektroninės grandinės. Jie buvo vadinami integriniais grandynais (IC). Pirmuosiuose IC buvo dešimtys, paskui šimtai elementų (tranzistorių, varžų ir kt.). Kai integracijos laipsnis (elementų skaičius) priartėjo prie tūkstančio, juos imta vadinti dideliais integriniais grandynais – LSI; tada atsirado labai dideli integriniai grandynai – VLSI. Trečiosios kartos kompiuteriai buvo pradėti gaminti septintojo dešimtmečio antroje pusėje, kai amerikiečių kompanijaIBMpradėjo gaminti mašinų sistemąIBM-360. Sovietų Sąjungoje aštuntajame dešimtmetyje buvo pradėtos gaminti ES EVM serijos (Unified Computer System) mašinos. Perėjimas prie trečiosios kartos siejamas su dideliais kompiuterių architektūros pokyčiais. Dabar tame pačiame kompiuteryje galite paleisti kelias programas vienu metu. Šis veikimo režimas vadinamas kelių programų (daugiaprograminiu) režimu. Galingiausių kompiuterių modelių greitis pasiekė kelis milijonus operacijų per sekundę. Trečiosios kartos mašinose pasirodė naujo tipo išoriniai saugojimo įrenginiai - magnetiniai diskai. Plačiai naudojami naujų tipų įvesties-išvesties įrenginiai: ekranai, braižytuvai. Per šį laikotarpį kompiuterių panaudojimo sritys buvo gerokai išplėstos. Pradėtos kurti duomenų bazės, pirmosios dirbtinio intelekto sistemos, kompiuterinio projektavimo (CAD) ir valdymo (ACS) sistemos. Aštuntajame dešimtmetyje mažų (mini) kompiuterių linija buvo galinga plėtra.

Kompiuterio elementų bazė yra mažos integrinės grandinės (MIS), kurių vienoje plokštėje yra šimtai ar tūkstančiai tranzistorių. Šių mašinų veikimas buvo valdomas iš raidinių ir skaitmeninių terminalų. Valdymui buvo naudojamos aukšto lygio kalbos ir surinkėjas. Duomenys ir programos buvo įvedami tiek iš terminalo, tiek iš perfokortelių ir perfojuostų. Mašinos buvo skirtos plačiam naudojimui įvairiose mokslo ir technikos srityse (skaičiavimai, gamybos valdymas, objektų judėjimas ir kt.). Integrinių grandynų dėka buvo galima žymiai pagerinti technines ir eksploatacines kompiuterių charakteristikas bei smarkiai sumažinti techninės įrangos kainą. Pavyzdžiui, trečios kartos mašinos turi daugiau RAM, greitesnį našumą, didesnį patikimumą ir mažesnį energijos suvartojimą, plotą ir svorį, palyginti su antrosios kartos įrenginiais.

Integrinis grandynas, lustas – „mikroelektronikos gaminys, turintis didelį elektra sujungtų elementų pakavimo tankį ir laikomas viena konstrukcine visuma“. (Gorokhovas P.K. Aiškinamasis radijo elektronikos žodynas. Pagrindiniai terminai. M .: rusų kalba, 1993). Iki integrinio grandyno išradimo (1958 m.) kiekvienas elektroninės grandinės komponentas buvo gaminamas atskirai, o vėliau komponentai buvo sujungti litavimo būdu. Integrinių grandynų atsiradimas pakeitė visą technologiją. Kartu atpigo elektroninė įranga. Mikroschema yra kelių sluoksnių sudėtingumas, sudarytas iš šimtų grandinių, tokių mažų, kad jų nematyti plika akimi. Šios grandinės turi ir pasyviųjų komponentų – rezistorių, kurie sukuria atsparumą elektros srovei, ir kondensatorius, galinčius kaupti krūvį. Tačiau svarbiausi integrinių grandynų komponentai yra tranzistoriai – įrenginiai, galintys ir sustiprinti įtampą, ir ją įjungti bei išjungti, „kalbant“ dvejetainiu būdu. Trečioji karta siejama su kompiuterių su elementų baze ant integrinių grandynų (IC) atsiradimu. 1959 metų sausį D.Kilby sukūrė pirmąjį integrinį grandyną – ploną 1 cm ilgio germanio plokštę.Norėdamas pademonstruoti integruotų technologijų galimybes, „Texas Instruments“ sukūrė JAV oro pajėgoms borto kompiuterį, kuriame yra 587 integriniai grandynai ir tūris yra 150 kartų mažesnis nei panašaus seno tipo kompiuterio. Bet Kilby integrinis grandynas turėjo nemažai reikšmingų trūkumų, kuriuos tais pačiais metais R. Noyce'ui pasirodžius plokščioms integrinėms grandinėms, buvo pašalinta. Nuo to momento IC technologija pradėjo savo triumfo žygį, užfiksuodama visas naujas šiuolaikinės elektronikos ir visų pirma kompiuterinių technologijų dalis.
Pirmieji specialūs borto kompiuteriai, naudojantys IS technologiją, yra suprojektuoti ir pagaminti pagal JAV karinio departamento užsakymus. Naujoji technologija suteikė didesnį kompiuterinės technologijos patikimumą, pagaminamumą ir greitį, žymiai sumažinus jos matmenis. Paaiškėjo, kad ant vieno kvadratinio integrinio grandyno milimetro galima sudėti tūkstančius loginių elementų. Tačiau ne tik IS technologija lėmė naujos kartos kompiuterių atsiradimą – trečios kartos kompiuteriai, kaip taisyklė, sudaro seriją modelių, kurie yra suderinami programine įranga iš apačios į viršų ir turi vis daugiau galimybių nuo modelio iki modelio. Kartu ši technologija leido įgyvendinti daug sudėtingesnes kompiuterių ir jų periferinės įrangos logines architektūras, kurios žymiai išplėtė kompiuterių funkcines ir skaičiavimo galimybes.

Svarbiausias antros ir trečios kartos kompiuterių atskyrimo kriterijus – reikšmingas kompiuterių architektūros tobulinimas, atitinkantis tiek sprendžiamų užduočių, tiek su jais dirbančių programuotojų keliamus reikalavimus. Mančesterio universitete IBM ir Atlas sukūrus eksperimentinius kompiuterius Stretch, tokia kompiuterių architektūros koncepcija tapo realybe; IBM jį komerciniais pagrindais įkūnijo jau sukūrusi gerai žinomą IBM / 360 seriją. Operacinės sistemos tampa kompiuterių dalimi, atsirado multiprogramavimo galimybės; daugelį atminties, įvesties / išvesties įrenginių ir kitų išteklių valdymo užduočių pradėjo perimti operacinės sistemos arba tiesiogiai kompiuterio aparatinė įranga.

Pirmoji tokia serija, su kuria įprasta skaičiuoti trečią kartą, yra gerai žinoma modelių serija IBM Series / 360 (arba trumpai IBM / 360), kurios serijinė gamyba JAV pradėta 1964 m.; o iki 1970 m. serijoje buvo 11 modelių. Ši serija turėjo didelę įtaką tolimesniam bendrosios paskirties kompiuterių vystymui visose šalyse, kaip daugelio projektavimo sprendimų kompiuterinių technologijų srityje etalonu ir standartu. Tarp kitų trečiosios kartos kompiuterių galima išskirti tokius modelius kaip PDP-8, PDP-11, B3500 ir daugybę kitų. SSRS ir kitose CMEA šalyse nuo 1972 metų buvo pradėta gaminti vieningoji kompiuterių serija (ES COMPUTER), kopijuojanti (kiek tai buvo technologiškai įmanoma) IBM / 360 seriją. Kartu su EB serijos kompiuteriais CMEA šalyse ir SSRS, nuo 1970 m. pradėta gaminti mažų kompiuterių (SM kompiuterių), suderinamų su gerai žinoma PDP serija, serija.

Jei IBM/360 serijos modeliuose nebuvo visiškai panaudota IC technologija (taip pat buvo naudojami diskrečiųjų tranzistorių elementų miniatiūrizavimo metodai), tai naujoji IBM/370 serija jau buvo įdiegta naudojant 100% IC technologiją, išlaikant tęstinumą su 360. serijos, tačiau jos modeliai pasižymėjo žymiai geresnėmis techninėmis charakteristikomis, labiau išvystyta komandų sistema ir daugybe svarbių architektūrinių naujovių.

Programinė įranga, užtikrinanti kompiuterio funkcionavimą įvairiais darbo režimais, tampa daug galingesnė. Atsiranda sukurtos duomenų bazių valdymo sistemos (DBVS), įvairios paskirties projektavimo darbų automatizavimo sistemos (CAD), tobulinamos automatizuotos valdymo sistemos, procesų valdymo sistemos ir kt.. Daug dėmesio skiriama taikomųjų programų paketų (APP) kūrimui. įvairiems tikslams. Toliau atsiranda naujų kalbų ir programavimo sistemų, kuriamos esamos, kurių skaičius jau siekia apie 3000. Trečiosios kartos kompiuteriai buvo plačiai naudojami kaip techninis pagrindas kuriant dideles ir itin dideles informacines sistemas. Svarbų vaidmenį sprendžiant šią problemą suvaidino programinės įrangos (DBVS) sukūrimas, užtikrinantis įvairios paskirties duomenų bazių ir duomenų bankų kūrimą ir priežiūrą. Įvairūs skaičiavimo ir programinės įrangos įrankiai, taip pat periferinė įranga įtraukė į darbotvarkę veiksmingo programinės įrangos ir skaičiavimo priemonių parinkimo tam tikroms programoms klausimus.

Atskirai reikėtų paminėti trečios kartos VT kūrimą SSRS. Siekiant sukurti vieningą techninę politiką kompiuterinių technologijų srityje, 1969 m. Sąjungos iniciatyva buvo sukurta Tarpvyriausybinė komisija su Koordinavimo centru, o vėliau – Vyriausiųjų konstruktorių taryba. Buvo nuspręsta sukurti IBM/360 serijos analogą kaip CMEA šalių kompiuterinės technologijos pagrindą. Tam buvo sutelktos didelių mokslinių tyrimų ir projektavimo grupių pastangos, įtraukta daugiau nei 20 tūkstančių mokslininkų ir aukštos kvalifikacijos specialistų, sukurtas didelis kompiuterinių technologijų tyrimų centras (NICEVT), kuris 70-ųjų pradžioje leido įkurti masines. pirmųjų modelių ES kompiuterių gamyba. Iš karto reikia pastebėti, kad ES kompiuterių modeliai (ypač pirmieji) buvo toli gražu ne geriausios atitinkamų IBM/360 serijos originalų kopijos.

1960-ųjų pabaiga SSRS pasižymi daugybe nesuderinamų kompiuterių įrenginių, kurie pagal pagrindinius rodiklius yra gerokai prastesni už geriausius užsienio modelius, dėl kurių reikėjo parengti pagrįstesnę techninę politiką šiuo strategiškai svarbiu klausimu. Atsižvelgiant į labai didelį atsilikimą šiuo klausimu nuo kompiuterių prasme išsivysčiusių šalių (ir, visų pirma, nuo amžinojo konkurento - JAV), buvo priimtas minėtas sprendimas, kuris atrodė labai viliojantis - naudoti dirbtą. 5 metus išbandyta ir jau gerai pasiteisinusi IBM serija, siekiant greitai ir pigiai ją įdiegti į šalies ekonomiką, atveriant plačią prieigą prie labai turtingos programinės įrangos, sukurtos tuo metu užsienyje. Tačiau visa tai buvo tik taktinis laimėjimas, o vidaus kompiuterinių technologijų plėtros strategijai buvo padarytas galingas smūgis.

Ketvirtosios kartos kompiuteriai

Kitas revoliucinis įvykis elektronikos srityje įvyko 1971 m., kai Amerikos kompanijaIntelpaskelbė apie mikroprocesoriaus sukūrimą.Mikroprocesorius– Tai labai didelė integrinė grandinė, galinti atlikti pagrindinio kompiuterio bloko – procesoriaus – funkcijas. Iš pradžių mikroprocesoriai pradėti statyti į įvairius techninius įrenginius: stakles, automobilius, lėktuvus. Mikroprocesorių sujungus su įvesties-išvesties įrenginiais, išorine atmintimi, buvo gautas naujo tipo kompiuteris: mikrokompiuteris. Mikrokompiuteriai yra mašinosketvirta karta. Reikšmingas skirtumas tarp mikrokompiuterių ir jų pirmtakų yra nedidelis dydis (buitinio televizoriaus dydis) ir palyginus pigumas. Tai pirmasis kompiuterių tipas, pasirodęs mažmeninėje prekyboje. Šiandien populiariausias kompiuterių tipas yraasmeniniai kompiuteriai (PC).Pirmasis kompiuteris gimė 1976 m. JAV. Nuo 1980 metų viena amerikiečių kompanija tapo „madų kūrėja“ kompiuterių rinkoje.IBM. Jo dizaineriams pavyko sukurti architektūrą, kuri tapo de facto tarptautiniu profesionalių kompiuterių standartu. Šios serijos mašinos vadinamosIBMPC ( Asmeniniskompiuteris). PC atsiradimas ir paplitimas pagal savo reikšmę socialinei raidai prilygsta knygų spausdinimo atsiradimui. Būtent kompiuteris kompiuterinį raštingumą pavertė masiniu reiškiniu. Tobulėjant tokio tipo mašinoms atsirado „informacinių technologijų“ sąvoka, be kurios jau tampa neįmanoma išsiversti daugumoje žmogaus veiklos sričių.Kita ketvirtos kartos kompiuterių kūrimo kryptis yrasuperkompiuteris. Šios klasės mašinos turi šimtų milijonų ir milijardų operacijų per sekundę greitį. Superkompiuteris yra kelių procesorių skaičiavimo sistema.

Kompiuterio elementų bazė yra didelės integrinės grandinės (LSI). Ryškiausi ketvirtosios kartos kompiuterių atstovai yra asmeniniai kompiuteriai (PC). Bendravimas su vartotoju buvo vykdomas naudojant spalvotą grafinį ekraną, naudojant aukšto lygio kalbas.

Ketvirtoji karta yra dabartinė kompiuterinių technologijų karta, sukurta po 1970 m.

Pirmą kartą buvo pradėti naudoti dideli integriniai grandynai (LSI), kurių galia maždaug atitiko 1000 IC. Dėl to sumažėjo kompiuterių gamybos sąnaudos.

AT1980 m. Nedidelio kompiuterio centrinį procesorių buvo galima pastatyti ant 1/4 colio (0,635 cm) 2 .). BIS jau buvo naudojami tokiuose kompiuteriuose kaip Illiac, Elbrus, Macintosh. Tokių mašinų greitis siekia tūkstančius milijonų operacijų per sekundę. RAM talpa padidėjo iki 500 milijonų bitų. Tokiose mašinose keliuose operandų rinkiniuose vienu metu vykdomos kelios instrukcijos.

Struktūros požiūriu šios kartos mašinos yra kelių procesorių ir kelių mašinų kompleksai, veikiantys bendroje atmintyje ir bendrame išorinių įrenginių lauke. RAM talpa yra apie 1 - 64 MB.

Aštuntojo dešimtmečio pabaigoje išplitus asmeniniams kompiuteriams, šiek tiek sumažėjo pagrindinių ir mini kompiuterių paklausa. Tai tapo rimtu susirūpinimu IBM (International Business Machines Corporation) – pirmaujančiai pagrindinio kompiuterio gamybos įmonei.1979 IBM nusprendė išbandyti savo jėgas asmeninių kompiuterių rinkoje ir sukūrė pirmuosius asmeninius kompiuterius.IBMPC.

Mašinos buvo skirtos žymiai padidinti darbo našumą mokslo, gamybos, valdymo, sveikatos priežiūros, paslaugų ir kasdieniame gyvenime. Aukštas integracijos laipsnis padidino elektroninės įrangos išdėstymo tankį, padidino jos patikimumą, todėl padidėjo kompiuterio greitis ir sumažėjo jo kaina. Visa tai daro didelę įtaką kompiuterio ir jo programinės įrangos loginei struktūrai (architektūrai). Ryšys tarp mašinos struktūros ir jo programinės įrangos, ypač operacinės sistemos (OS) (arba monitoriaus) tampa vis glaudesnis – programų rinkinys, organizuojantis nenutrūkstamą mašinos veikimą be žmogaus įsikišimo.

Kompiuterių kartų lyginamoji charakteristika

Charakteristikos

Kompiuterių kartos

III

Taikymo metai

1948 – 1958 m

1959 – 1967 m

1968–1973 m

1974 – dabar laikas.

Elemento pagrindas

Elektroniniai vamzdžiai - diodai ir triodai.

Puslaidininkiniai įtaisai.

Maži integriniai grandynai (MIS), turintys šimtus ar tūkstančius tranzistorių vienoje plokštėje.

Dideli integriniai grandynai (LSI).

Matmenys

Kompiuteriai buvo patalpinti keliose didelėse metalinėse spintose, kurios užėmė ištisas sales.

Kompiuteris pagamintas iš to paties tipo stelažų. Taip pat kompiuteriai buvo patalpinti keliose didelėse metalinėse spintelėse, bet įIIkarta, dydis ir svoris sumažėjo.

Kompiuteris pagamintas iš to paties tipo stelažų.

Aukštas integracijos laipsnis padidino elektroninės įrangos išdėstymo tankį, padidino jos patikimumą, todėl padidėjo kompiuterio greitis ir sumažėjo jo kaina. Kompaktiški kompiuteriai -asmeninius kompiuterius.

Kompiuterių skaičius pasaulyje

Tuzinai.

Tūkstančiai.

Dešimtys tūkstančių.

Milijonai.

Spektaklis

10 - 20 tūkstančių operacijų per sekundę.

100 - 1000 tūkstančių operacijų per sekundę.

1–10 milijonų operacijų per sekundę.

10–100 milijonų operacijų per sekundę.

RAM

1:2 kb.

2–32 kb.

64 kb.

2–5 MB.

Tipiški modeliai

MESM, BESM-2.

BESM-6, Minskas-2.

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

IBM PC, Apple.

Informacijos nešėjas

Perforuota kortelė, perforuota juosta.

Magnetinė juostelė.

Diskas.

Lankstūs ir lazeriniai diskai.

Išvada

Kompiuterinių technologijų plėtra tęsiasi. penktos kartos kompiuteris Tai artimiausios ateities mašinos. Pagrindinė jų kokybė turėtų būti aukštas intelekto lygis. Juos bus galima įvesti iš balso, balso ryšio, mašininio „regėjimo“, mašininio „lietimo“.

Penktos kartos mašinos yra realizuotas dirbtinis intelektas.

ATpagal visuotinai priimtą kompiuterinių technologijų raidos vertinimo metodiką buvo svarstoma pirmoji karta , o ketvirta – naudojant . TuoAnkstesnės kartos buvo patobulintos didinant elementų skaičių ploto vienete (miniatiūrizavimas), o penktosios kartos kompiuteriai turėjo būti kitas žingsnis ir pasiekti super našumą, įdiegti neriboto mikroprocesorių rinkinio sąveiką.

Kompiuteris yra stalinis arba nešiojamasis kompiuteris, kuriame mikroprocesorius naudojamas kaip vienas centrinis procesorius, kuris atlieka visas logines ir aritmetines operacijas. Šie kompiuteriai priskiriami ketvirtos ir penktos kartos kompiuteriams. Prie nešiojamų mikrokompiuterių, be nešiojamųjų kompiuterių, priskiriami ir kišeniniai kompiuteriai – delniniai kompiuteriai. Pagrindinės kompiuterio savybės yra sistemos magistralės organizavimas, aukštas techninės ir programinės įrangos standartizavimas bei orientacija į platų vartotojų ratą.

Tobulėjant puslaidininkių technologijoms, asmeninis kompiuteris, gavęs kompaktiškus elektroninius komponentus, padidino savo galimybes skaičiuoti ir įsiminti. O programinės įrangos tobulinimas labai prastai kompiuterines technologijas išmanantiems žmonėms palengvino darbą su kompiuteriais. Pagrindiniai komponentai: atminties plokštė ir pasirenkama laisvosios kreipties atmintis (RAM); pagrindinis skydelis su mikroprocesoriumi (centriniu procesoriumi) ir vieta RAM; PCB sąsaja; pavaros plokštės sąsaja; disko įrenginys (su laidu), leidžiantis skaityti ir įrašyti duomenis magnetiniuose diskuose; nuimami magnetiniai arba lankstieji diskai, skirti informacijai saugoti už kompiuterio ribų; skydelis tekstui ir duomenims įvesti.

Šiuo metu vyksta intensyvus penktosios kartos kompiuterių kūrimas. Vėlesnių kartų kompiuterių kūrimas grindžiamas didelėmis integrinėmis grandinėmis su aukštu integracijos laipsniu, optoelektroninių principų (lazerių, holografijos) naudojimu. Iškeliamos visiškai kitos užduotys nei kuriant visus ankstesnius kompiuterius. Jei kompiuterių kūrėjai nuo I iki IV kartų susidūrė su tokiomis užduotimis kaip našumo didinimas skaitinių skaičiavimų srityje, didelės atminties talpos pasiekimas, tai pagrindinis penktosios kartos kompiuterių kūrėjų uždavinys yra sukurti mašinos dirbtinį intelektą ( gebėjimas daryti logiškas išvadas iš pateiktų faktų), kompiuterių vystymas "intelektualizavimas" - barjero tarp žmogaus ir kompiuterio pašalinimas. Kompiuteriai galės suvokti informaciją iš ranka rašyto ar spausdinto teksto, iš formų, iš žmogaus balso, atpažinti vartotoją pagal balsą, versti iš vienos kalbos į kitą. Taip su kompiuteriais galės bendrauti visi vartotojai, net ir neturintys specialių žinių šioje srityje. Kompiuteris bus žmogaus pagalbininkas visose srityse. .

Studijuodami šią temą sužinosite:

Kaip kompiuterija ir lemiami įrankiai vystėsi prieš sukuriant kompiuterius;
- kas yra elementų bazė ir kaip jos pasikeitimas įtakojo naujų tipų kompiuterių kūrimą;
Kaip kompiuterinės technologijos vystėsi iš kartos į kartą?

Skaičiavimo įrankiai prieš kompiuterių atsiradimą

Kompiuterijos istorija, kaip ir žmonijos raidos istorija, yra įsišaknijusi šimtmečių gilumoje. Atsargų kaupimas, gamybos padalijimas, mainai – visi šie veiksmai yra susiję su skaičiavimais. Skaičiavimams žmonės naudojo savo pirštus, akmenukus, pagaliukus, mazgus ir pan.

Poreikis rasti sprendimus vis sudėtingesnėms problemoms ir dėl to vis sudėtingesni ir daug laiko reikalaujantys skaičiavimai privertė žmogų ieškoti būdų, išrasti prietaisus, kurie jam galėtų padėti. Istoriškai skirtingos šalys turi savo piniginius vienetus, svorio, ilgio, tūrio, atstumo matus ir tt Norint pereiti iš vienos matų sistemos į kitą, reikėjo atlikti skaičiavimus, kuriuos dažniausiai galėjo atlikti tik specialiai apmokyti žmonės, išmanantys visumą. kruopščiai sekti veiksmus. Jie dažnai buvo kviečiami net iš kitų šalių. Ir visiškai natūraliai atsirado poreikis išrasti įrenginius, kurie padėtų paskyrai. Taip pamažu pradėjo atsirasti mechaniniai padėjėjai. Iki šiol daugybė tokių išradimų yra įrodinėjami, amžinai įtraukti į technologijų istoriją.

Vienu pirmųjų prietaisų (V-IV a. pr. Kr.), palengvinusių skaičiavimus, galima laikyti specialiu prietaisu, vėliau pavadintu abaku (24.1 pav.). Iš pradžių tai buvo lenta, apibarstyta plonu sluoksniu smulkaus smėlio arba mėlynojo molio miltelių. Ant jo smailiu pagaliuku buvo galima rašyti raides, skaičius. Vėliau abakas buvo patobulintas ir jau buvo atliekami jo skaičiavimai judant kaulus ir akmenukus išilginėse įdubose, o pačios lentos pradėtos daryti iš bronzos, akmens, dramblio kaulo ir kt. Laikui bėgant šios lentos pradėtos traukti į kelios juostelės ir stulpeliai. Graikijoje abakas egzistavo jau V amžiuje prieš Kristų. e., tarp japonų šis prietaisas buvo vadinamas "serobyan", tarp kinų - "suan-pan".

Ryžiai. 24.1. Abakas

Senovės Rusijoje skaičiavimui buvo naudojamas į abakusą panašus prietaisas, vadinamas „rusišku šūviu“. XVII amžiuje šis prietaisas jau turėjo pažįstamų rusiškų sąskaitų formą, kurią galima rasti ir šiandien.

XVII amžiaus pradžioje, kai matematika moksle pradėjo vaidinti pagrindinį vaidmenį, buvo vis labiau jaučiamas skaičiavimo mašinos išradimo poreikis. Iki to laiko jaunas prancūzų matematikas ir fizikas Blaise'as Pascalis sukūrė pirmąją skaičiavimo mašiną (24.2 pav., a), pavadintą Pascalina, kuri atliko sudėjimą ir atimtį.

Ryžiai. 24.2. XVII amžiaus skaičiavimo mašinos: a) Pascaline, b) Leibnizo mašina

1670-1680 metais vokiečių matematikas Gotfrydas Leibnicas sukonstravo skaičiavimo mašiną (24.2 pav., b), kuri atliko visus keturis aritmetinius veiksmus.

Per ateinančius du šimtus metų buvo išrasti ir pagaminti dar keli panašūs skaičiavimo prietaisai, kurie dėl daugybės trūkumų nebuvo plačiai naudojami.

Tik 1878 metais rusų mokslininkas P. Čebyševas sukonstravo skaičiavimo mašiną, kuri atliko daugiaženklių skaičių sudėjimą ir atimtį. Tuo metu plačiausiai naudota įpylimo mašina, kurią 1874 m. suprojektavo Sankt Peterburgo inžinierius Odneris. Įrenginio dizainas pasirodė labai sėkmingas, nes jis leido greitai atlikti visas keturias aritmetines operacijas.

XX amžiaus 30-aisiais mūsų šalyje buvo sukurta pažangesnė įpylimo mašina Felix (24.3 pav.). Šie skaičiavimo prietaisai buvo naudojami kelis dešimtmečius ir buvo pagrindinė techninė priemonė, palengvinanti žmonių darbą, susijusį su didelio kiekio skaitinės informacijos apdorojimu.

Ryžiai. 24.3. Aritmometras "Felix"

Svarbus XIX amžiaus įvykis buvo anglų matematiko Charleso Babbage'o, kuris įėjo į istoriją kaip pirmosios skaičiavimo mašinos - šiuolaikinių kompiuterių prototipo, išradėjas, išradimas. 1812 m. jis pradėjo dirbti su vadinamąja „skirtumo“ mašina. Ankstesnės Paskalio ir Leibnizo skaičiavimo mašinos atlikdavo tik aritmetines operacijas. Kita vertus, Babbage'as siekė sukurti mašiną, kuri vykdytų tam tikrą programą, apskaičiuotų tam tikros funkcijos skaitinę reikšmę. Kaip pagrindinį skirtumų variklio elementą, Babbage'as naudojo pavarą, kad išsaugotų vieną dešimtainio skaičiaus skaitmenį. Dėl to jis galėjo dirbti su 18 bitų skaičiais. Iki 1822 m. jis pastatė nedidelį veikiantį modelį ir ant jo apskaičiavo kvadratų lentelę.

Tobulindamas skirtumų variklį, Babbage'as 1833 m. pradėjo kurti analitinį variklį (24.4 pav.). Jis turėjo skirtis nuo kitokio variklio didesniu greičiu ir paprastesne konstrukcija. Pagal projektą naujoji mašina turėjo būti varoma garu.

Analitinis variklis buvo sumanytas kaip grynai mechaninis aparatas su trimis pagrindiniais blokais. Pirmasis blokas yra įrenginys, skirtas numeriams saugoti registruose iš krumpliaračių ir sistema, kuri perkelia šiuos skaičius iš vieno mazgo į kitą (šiuolaikine terminija tai yra atmintis). Antrasis blokas – tai įrenginys, leidžiantis atlikti aritmetines operacijas. Babbage'as jį pavadino „vėjo malūnu“. Trečiasis blokas buvo skirtas valdyti mašinos veiksmų seką. Analitinio variklio konstrukcijoje taip pat buvo įtaisas pradiniams duomenims įvesti ir rezultatams spausdinti.

Buvo manoma, kad mašina veiks pagal programą, kuri nustatys operacijų atlikimo ir skaičių perkėlimo iš atminties į malūną seką ir atvirkščiai. Savo ruožtu programas reikėjo užkoduoti ir perkelti į perfokortas. Tuo metu tokios kortelės jau buvo naudojamos automatiniam staklių valdymui. Tada matematikė ledi Ada Lovelace – anglų poeto lordo Bairono dukra – kuria pirmąsias Babbage mašinos programas. Ji išdėstė daug idėjų ir pristatė daugybę sąvokų ir terminų, kurie vartojami ir šiandien.

Ryžiai. 24.4. Babbage analitinis variklis

Deja, dėl nepakankamo technologijų išsivystymo Babbage projektas nebuvo įgyvendintas. Nepaisant to, jo darbas buvo svarbus; daugelis vėlesnių išradėjų pasinaudojo idėjomis, kuriomis grindžiami jo išradę prietaisai.

Būtinybė automatizuoti skaičiavimus JAV surašymo metu paskatino Heinrichą Hollerithą 1888 metais sukurti prietaisą, vadinamą tabulatoriumi (24.5 pav.), kuriame naudojant elektros srovę buvo iššifruojama ant perfokortelių išspausdinta informacija. Šis įrenginys leido surašymo duomenis apdoroti vos per 3 metus, o ne anksčiau praleistus aštuonerius metus. Hollerithas 1924 m. įkūrė IBM, kad galėtų masiškai gaminti tabulatorius.

Ryžiai. 24.5. Tabulatorius

Kompiuterinių technologijų raidai didelės įtakos turėjo matematikų teorinė raida: anglo A. Turingo ir amerikiečio E. Posto, kurie dirbo nepriklausomai nuo jo. „Turing Machine (Post)“ – programuojamo kompiuterio prototipas. Šie mokslininkai parodė esminę galimybę bet kurią problemą išspręsti automatais, su sąlyga, kad ją galima pavaizduoti algoritmo, orientuoto į mašinos atliekamas operacijas, forma.

Praėjo daugiau nei pusantro šimtmečio nuo to laiko, kai gimė Babbage idėja sukurti analitinį variklį iki realaus jos įgyvendinimo. Kodėl tarp idėjos gimimo ir jos techninio įgyvendinimo buvo toks didelis laiko tarpas? Taip yra dėl to, kad kuriant bet kokį įrenginį, įskaitant kompiuterį, labai svarbus veiksnys yra elementų bazės pasirinkimas, tai yra tos dalys, iš kurių surenkama visa sistema.

Pirmoji kompiuterių karta

Elektroninio vakuuminio vamzdžio atsiradimas leido mokslininkams praktiškai įgyvendinti idėją sukurti kompiuterį. Jis pasirodė 1946 m. ​​JAV ir vadinosi ENIAC.(ENIAC – elektroninis skaitmeninis integratorius ir skaičiuotuvas, „elektroninis skaitmeninis integratorius ir skaičiuotuvas“ – 24.6 pav.). Šis įvykis pažymėjo elektroninių kompiuterių (kompiuterių) vystymosi kelio pradžią.

24.6 pav. Pirmasis kompiuteris ENIAC

Tolimesnį kompiuterių tobulėjimą lėmė elektronikos tobulėjimas, naujų elementų ir veikimo principų atsiradimas, tai yra elementų bazės tobulėjimas ir išplėtimas. Šiuo metu jau yra kelios kompiuterių kartos. Kompiuterių karta suprantama kaip visų tipų ir modelių elektroniniai kompiuteriai, sukurti įvairių projektavimo komandų, tačiau sukurti remiantis tais pačiais moksliniais ir techniniais principais. Kartų kaitą lėmė naujų elementų, pagamintų naudojant iš esmės skirtingas technologijas, atsiradimas.

Pirmoji karta (1946 m. ​​– 50-ųjų vidurys). Elemento pagrindas buvo vakuuminiai vamzdžiai, sumontuoti ant specialios važiuoklės, taip pat rezistoriai ir kondensatoriai. Elementai buvo sujungti laidais paviršiniu montavimu. ENIAC kompiuteris turėjo 20 tūkstančių elektroninių vamzdžių, iš kurių kas mėnesį buvo keičiama 2000. Per vieną sekundę aparatas atliko 300 daugybos operacijų arba 5000 daugiaženklių skaičių pridėjimo.

Žymus matematikas Johnas von Neumannas ir jo kolegos savo pranešime išdėstė pagrindinius naujo tipo kompiuterių loginės struktūros principus, kurie vėliau buvo įgyvendinti EDVAK projekte (1950). Ataskaitoje buvo teigiama, kad kompiuteris turi būti sukurtas elektroniniu pagrindu ir veikti dvejetaine skaičių sistema. Jame turėtų būti šie įrenginiai: aritmetinis, centrinis valdymas, saugojimas, duomenų įvedimui ir rezultatų išvedimui. Taip pat mokslininkai suformulavo du darbo principus: programos valdymo su nuosekliu komandų vykdymu ir saugomos programos principą. Daugumos vėlesnių kartų kompiuterių, kuriuose šie principai buvo įgyvendinti, dizainas buvo vadinamas „von Neumann architektūra“.

Pirmasis buitinis kompiuteris buvo sukurtas 1951 m., vadovaujant akademikui S. A. Lebedevui ir pavadintas MESM (maža elektroninė skaičiavimo mašina). Tada buvo pradėta eksploatuoti BESM-2 (didelė elektroninė skaičiavimo mašina). Galingiausias šeštojo dešimtmečio kompiuteris Europoje buvo sovietinis M-20 elektroninis kompiuteris, kurio greitis siekė 20 000 op/s, o RAM – 4 000 mašininių žodžių.

MESM (maža elektroninė skaičiavimo mašina)

Nuo to laiko prasidėjo spartus buitinės kompiuterinės technologijos žydėjimas, o šeštojo dešimtmečio pabaigoje mūsų šalyje sėkmingai veikė to meto geriausio našumo (1 mln. op / s) kompiuteris BESM-6, kuriame buvo įgyvendinta daug vėlesnių kompiuterių kartų principų.

BESM-6 (didelė elektroninė skaičiavimo mašina)

Atsiradus naujiems kompiuterių modeliams, pasikeitė šios veiklos srities pavadinimas. Anksčiau bet kokia skaičiavimams naudojama technika buvo bendrai vadinama "skaičiavimo įrenginiais ir įrenginiais". Dabar viskas, kas susiję su kompiuteriais, vadinama kompiuterine technologija.

Išvardinkime būdingas pirmosios kartos kompiuterių savybes.

♦ Elementų pagrindas: vakuuminiai vamzdžiai, rezistoriai, kondensatoriai. Elementų sujungimas: šarnyrinis montavimas laidais.
♦ Matmenys: Kompiuteris pagamintas didžiulių spintelių pavidalu ir užima specialią mašinų patalpą.
♦ Greitis: 10-20 tūkst. op/s.
♦ Eksploatacija pernelyg sudėtinga dėl dažno vakuuminių vamzdžių gedimo. Kyla kompiuterio perkaitimo pavojus.
♦ Programavimas: sunkus procesas mašininiuose koduose. Tokiu atveju būtina žinoti visas mašinos komandas, jų dvejetainį atvaizdavimą ir kompiuterio architektūrą. Tuo daugiausia užsiėmė matematikai-programuotojai, kurie tiesiogiai dirbo jos valdymo pulte. Kompiuterių priežiūra pareikalavo aukšto personalo profesionalumo.

Antros kartos kompiuteriai

Antroji karta patenka į laikotarpį nuo 50-ųjų pabaigos iki 60-ųjų pabaigos.

Iki to laiko buvo išrastas tranzistorius, kuris pakeitė vakuuminius vamzdžius. Tai leido pakeisti kompiuterio elementų bazę puslaidininkiniais elementais (tranzistoriais, diodais), taip pat pažangesnės konstrukcijos rezistoriais ir kondensatoriais (24.7 pav.). Vienas tranzistorius pakeitė 40 vakuuminių vamzdžių, dirbo greičiau, buvo pigesnis ir patikimesnis. Vidutinė jo eksploatavimo trukmė buvo 1000 kartų ilgesnė nei vakuuminių vamzdžių.

Keitėsi ir elementų sujungimo technologija. Atsirado pirmosios spausdintinės plokštės (žr. 24.7 pav.) - plokštės iš izoliacinės medžiagos, tokios kaip getinaksas, ant kurių specialia fotomontažo technologija buvo uždėta laidžioji medžiaga. Elemento pagrindo tvirtinimui ant spausdintinės plokštės buvo specialūs lizdai.

Ryžiai. 24.7. Tranzistoriai, diodai, rezistoriai, kondensatoriai ir plokštės

Toks formalus vieno tipo elementų pakeitimas kitu reikšmingai paveikė visas kompiuterių charakteristikas: matmenis, patikimumą, našumą, eksploatavimo sąlygas, programavimo stilių ir veikimą mašinoje. Pakito kompiuterių gamybos technologinis procesas.

Ryžiai. 24.8. antros kartos kompiuteris

Išvardijame antros kartos kompiuterių charakteristikas (24.8 pav.).
- Elemento pagrindas : puslaidininkiniai elementai. Elementų sujungimas: spausdintinės plokštės ir paviršinis montavimas.
- Matmenys : Kompiuteriai yra pagaminti iš to paties tipo stelažų, šiek tiek aukštesnių už žmogaus augimą. Jiems apgyvendinti reikalinga specialiai įrengta mašinų salė, kurioje po grindimis nutiesti kabeliai, jungiantys daugybę autonominių įrenginių.
- Spektaklis : nuo šimtų tūkstančių iki 1 milijono operacijų per s.
- Išnaudojimas : supaprastinta. Atsirado skaičiavimo centrai su gausiu palydovų kolektyvu, kur dažniausiai būdavo montuojami keli kompiuteriai. Taip atsirado centralizuoto informacijos apdorojimo kompiuteriu koncepcija. Sugedus keliems elementams, buvo pakeista visa plokštė, o ne kiekvienas elementas atskirai, kaip ankstesnės kartos kompiuteriuose.
- Programavimas : labai pasikeitė, nes jis buvo pradėtas atlikti daugiausia algoritminėmis kalbomis. Programuotojai nebedirbo salėje, o savo programas perfokortose ar magnetinėse juostose atidavė specialiai apmokytiems operatoriams. Užduotys buvo sprendžiamos paketiniu (kelių programų) režimu, tai yra, visos programos viena po kitos buvo įvedamos į kompiuterį, o jų apdorojimas buvo vykdomas išleidžiant atitinkamus įrenginius. Tirpalo rezultatai buvo atspausdinti ant specialaus popieriaus, perforuoto išilgai kraštų.
- Pasikeitė tiek kompiuterio struktūra, tiek jo organizavimo principas. . Tvirtas valdymo principas buvo pakeistas mikroprograminiu. Norint įgyvendinti programuojamumo principą, kompiuteryje būtina turėti nuolatinę atmintį, kurios ląstelėse visada yra kodai, atitinkantys įvairias valdymo signalų kombinacijas. Kiekvienas toks derinys leidžia atlikti elementarią operaciją, tai yra prijungti tam tikras elektros grandines.
- Įvestas laiko pasidalijimo principas , kuris užtikrino skirtingų įrenginių veikimą vienu metu, pavyzdžiui, įvesties / išvesties įrenginys iš magnetinės juostos veikia vienu metu su procesoriumi.

Trečios kartos kompiuteriai

Šis laikotarpis trunka nuo 60-ųjų pabaigos iki 70-ųjų pabaigos. Kaip tranzistoriaus išradimas paskatino sukurti antrosios kartos kompiuterius, integrinių grandynų atsiradimas žymėjo naują skaičiavimo technologijų raidos etapą – trečios kartos mašinų gimimą.

1958 m. Johnas Kilby sukūrė pirmąjį eksperimentinį integrinį grandyną. Tokiose grandinėse gali būti dešimtys, šimtai ar net tūkstančiai tranzistorių ir kitų fiziškai neatskiriamų elementų. Integrinis grandynas (24.9 pav.) atlieka tas pačias funkcijas, kaip ir panaši grandinė, pagrįsta antros kartos kompiuterio elementų baze, tačiau tuo pačiu yra žymiai mažesnio dydžio ir didesnio patikimumo.

Ryžiai. 24.9. integrinių grandynų Pirmasis kompiuteris, pagamintas naudojant integruotas grandines, buvo IBM-360. Ji pažymėjo didelės modelių serijos pradžią, kurios pavadinimas prasidėjo IBM, o vėliau atsirado skaičius, kuris didėjo tobulėjant šios serijos modeliams. Tai yra, kuo didesnis skaičius, tuo didesnės galimybės suteikiamos vartotojui.

Panašūs kompiuteriai pradėti gaminti CMEA (Savitarpio ekonominės pagalbos taryba) šalyse: SSRS, Bulgarijoje, Vengrijoje, Čekoslovakijoje, VDR, Lenkijoje. Tai buvo bendras kūrimas, kiekviena šalis specializuojasi tam tikruose įrenginiuose. Buvo pagamintos dvi kompiuterių šeimos:
- dideli - ES kompiuteriai (vienos sistemos), pavyzdžiui, EC-1022, EC-1035, EC-1065;
- maži - SM kompiuteriai (mažųjų sistema), pavyzdžiui, SM-2, SM-3, SM-4.

ES kompiuteris (vienos sistemos) ES-1035

SM EVM (sistema mažų) SM-3

Tuo metu bet kuriame kompiuterių centre buvo vienas ar du ES kompiuterių modeliai (24.10 pav.). SM kompiuterių, sudarančių mini kompiuterių klasę, šeimos atstovus dažnai buvo galima rasti laboratorijose, gamyboje, gamybos linijose, bandymų stenduose. Šios klasės kompiuterių ypatumas buvo tas, kad jie visi galėjo dirbti realiu laiku, tai yra sutelkti dėmesį į konkrečią užduotį.

Ryžiai. 24.10. trečios kartos kompiuteris

Pateikiame trečios kartos kompiuterių charakteristikas.
- Elemento pagrindas : integriniai grandynai, įkišti į specialius spausdintinės plokštės lizdus.
- Matmenys : išorinis ES kompiuterio dizainas panašus į antros kartos kompiuterį. Jiems taip pat reikalinga mašinų patalpa. O maži kompiuteriai iš esmės yra du maždaug pusantro žmogaus ūgio stovai ir ekranas. Jiems nereikėjo, kaip ES kompiuteriams, specialiai įrengtos patalpos.
- Spektaklis : nuo šimtų tūkstančių iki milijonų operacijų per sekundę.
- Išnaudojimas : šiek tiek pasikeitė. Įprastų gedimų taisymas atliekamas greičiau, tačiau dėl didelio sistemos organizavimo sudėtingumo reikalingas aukštos kvalifikacijos specialistų kolektyvas. Sistemos programuotojas atlieka svarbų vaidmenį.
- Programavimo ir problemų sprendimo technologija : tas pats kaip ir ankstesniame etape, nors sąveikos su kompiuteriu pobūdis šiek tiek pasikeitė. Daugelyje skaičiavimo centrų atsirado ekranų kambariai, kuriuose kiekvienas programuotojas tam tikru laiku galėjo prisijungti prie kompiuterio laiko pasidalijimo režimu. Kaip ir anksčiau, užduočių paketinio apdorojimo būdas išliko pagrindinis.
– Pasikeitė kompiuterio struktūra . Kartu su mikroprograminiu valdymo metodu naudojami moduliškumo ir kamieno principai. Moduliškumo principas pasireiškia konstruojant kompiuterį, pagrįstą modulių rinkiniu - struktūriškai ir funkciškai užbaigtais elektroniniais mazgais standartinėje versijoje. Magistralinis ryšys reiškia ryšio tarp kompiuterio modulių metodą, tai yra, visi įvesties ir išvesties įrenginiai yra sujungti tais pačiais laidais (magistralėmis). Tai šiuolaikinės sistemos magistralės prototipas.
- Padidėjusi atmintis . Magnetinį būgną pamažu keičia magnetiniai diskai, pagaminti autonominių paketų pavidalu. Buvo ekranai, grafiniai braižytuvai.

Ketvirtosios kartos kompiuteriai

Šis laikotarpis pasirodė ilgiausias - nuo 70-ųjų pabaigos iki šių dienų. Jai būdingos įvairiausios naujovės, lemiančios reikšmingus pokyčius. Tačiau kardinalių, revoliucinių pokyčių, leidžiančių kalbėti apie šios kartos kompiuterių kaitą, dar neįvyko. Nors, jei palygintume kompiuterius, pavyzdžiui, nuo 80-ųjų pradžios ir šiandien, tai akivaizdus skirtumas.

Visų pirma reikėtų pažymėti vieną iš svarbiausių šiame etape kompiuteryje įkūnytų idėjų: kelių procesorių naudojimas skaičiavimams vienu metu (daugiaprocesorių apdorojimas). Taip pat pasikeitė kompiuterio struktūra.

Naujos integrinių grandynų kūrimo technologijos leido 70-ųjų pabaigoje ir 80-ųjų pradžioje sukurti ketvirtos kartos kompiuterius, pagrįstus didelėmis integrinėmis grandinėmis (LSI), kurių integracijos laipsnis yra dešimtys ir šimtai tūkstančių elementų viename luste. Didžiausias elektroninės skaičiavimo technologijos pokytis, susijęs su LSI naudojimu, buvo mikroprocesorių sukūrimas. Dabar šis laikotarpis laikomas revoliucija elektronikos pramonėje. Pirmąjį mikroprocesorių „Intel“ sukūrė 1971 m. Viename luste buvo galima suformuoti minimalų procesorių, turintį 2250 tranzistorių.

Su mikroprocesoriaus atsiradimu siejamas vienas svarbiausių įvykių kompiuterinės technikos istorijoje – asmeninių kompiuterių kūrimas ir naudojimas (24.11 pav.), kuris net turėjo įtakos terminologijai. Pamažu tvirtai įsišaknijusį terminą „kompiuteris“ pakeitė jau pažįstamas žodis „kompiuteris“, o kompiuterinės technologijos imtos vadinti kompiuterine technika.

Ryžiai. 24.11. Asmeninis kompiuteris

Plačios asmeninių kompiuterių pardavimo pradžia siejama su S. Jobso ir W. Wozniako – „Apple Computer“, nuo 1977 metų pradėjusios gaminti „Apple“ asmeninius kompiuterius, įkūrėjų vardais. Tokio tipo kompiuteriuose buvo remiamasi principu sukurti „draugišką“ aplinką žmogaus darbui kompiuteryje, kai kuriant programinę įrangą vienas pagrindinių reikalavimų buvo užtikrinti patogią vartotojo patirtį. Kompiuteris atsisuko į vyrą. Tolesnis jo tobulinimas buvo skirtas vartotojo patogumui. Jei anksčiau kompiuterių eksploatavimo metu buvo įgyvendintas centralizuoto informacijos apdorojimo principas, kai vartotojai telkdavosi aplink vieną kompiuterį, tai su asmeninių kompiuterių atsiradimu įvyko atvirkštinis judėjimas – decentralizacija, kai kompiuteriais gali naudotis vienas vartotojas. dirbti su keliais

Nuo 1982 m. IBM išleistas asmeninio kompiuterio modelis, kuris ilgą laiką tapo standartu. IBM išleido techninės įrangos dokumentus ir programinės įrangos specifikacijas, leidžiančias kitoms įmonėms kurti aparatinę ir programinę įrangą. Taip atsirado IBM asmeninių kompiuterių „dvynių“ šeimos (klonai).

1984 metais IBM buvo sukurtas asmeninis kompiuteris paremtas Intel 80286 mikroprocesoriumi su architektūros autobusu pramonės standartas – ISA(Pramonės standartinė architektūra). Nuo to laiko tarp kelių asmeninius kompiuterius gaminančių korporacijų prasidėjo arši konkurencija. Vieno tipo procesoriai pakeitė kitą, o tai dažnai reikalavo papildomo reikšmingo modernizavimo, o kartais net ir visiškai pakeisti kompiuterius. Lenktynės ieškant vis tobulesnių specifikacijų visiems kompiuterių įrenginiams tęsiasi iki šiol. Kiekvienais metais būtina atlikti radikalų esamo kompiuterio modernizavimą.

Bendra IBM kompiuterių šeimos nuosavybė- programinės įrangos suderinamumas iš apačios į viršų ir atviros architektūros principas, numatantis galimybę papildyti esamą techninę įrangą nepašalinant senos ar nekeičiant jos nekeičiant viso kompiuterio.

Šiuolaikiniai kompiuteriai pranoksta ankstesnių kartų kompiuterius kompaktiškumu, didžiulėmis galimybėmis ir prieinamumu skirtingoms vartotojų kategorijoms.

Ketvirtosios kartos kompiuteriai vystosi dviem kryptimis, kurios bus aptartos vėlesnėse šio skyriaus temose. Pirmoji kryptis- Daugiaprocesorinių skaičiavimo sistemų kūrimas. Antra- pigių asmeninių kompiuterių gamyba tiek stalinių, tiek nešiojamų versijų, o jų pagrindu - kompiuterių tinklų.

Kontroliniai klausimai ir užduotys

1. Papasakokite apie kompiuterinių įrenginių kūrimo istoriją iki kompiuterių atsiradimo.

2. Kas yra kompiuterių karta ir kas sukelia kartų kaitą?

3. Papasakokite apie pirmosios kartos kompiuterius.

4. Papasakokite apie antrosios kartos kompiuterius.

5. Papasakokite apie trečiosios kartos kompiuterius.

6. Papasakokite apie ketvirtos kartos kompiuterius.

7. Kada ir kodėl pavadinimas „kompiuteris“ palaipsniui buvo pakeistas terminu „kompiuteris“?

8. Kodėl išgarsėjo matematikas Jonas fon Neumannas?

Kompiuterinių sistemų kūrimo perspektyvos

Studijuodami šią temą sužinosite:

Kokios pagrindinės kompiuterių plėtros tendencijos;
Kokios yra šių tendencijų priežastys?

Žinant kompiuterių funkcionalumą, galima apmąstyti jų plėtros perspektyvas. Tai nėra labai naudingas užsiėmimas, ypač kalbant apie kompiuterines technologijas, nes jokioje kitoje srityje tokių reikšmingų pokyčių per tokį trumpą laiką neįvyksta. Nepaisant to, kompiuterinių technologijų plėtros esmė yra tokia: pirma, žmonėms atsiveria palyginti nauja kompiuterių naudojimo sritis, tačiau šioms idėjoms įgyvendinti reikalingos kai kurios naujos, technologiškai palaikomos kompiuterių galimybės. Vos tik sukuriamos ir įdiegiamos reikiamos technologijos, iškart išryškėja ir kitos perspektyvios kompiuterių programos ir pan.

Pavyzdžiui, „Fujitsu“ sukūrė universalų porterio robotą. Viešbučio vestibiulyje užkietėjusiu baritono balsu svečius pasitinka robotas. Nurodęs kambario numerį, robotas paima į abi „rankas“ sunkius lagaminus arba išrieda vežimėlį ir pradeda judėti lifto link, tada paspaudžia lifto iškvietimo mygtuką, pakyla ant grindų ir palydi svečius į kambarį. Elektroninis viešbučio žemėlapis, aštuonios kameros ir ultragarsiniai jutikliai leidžia robotui įveikti bet kokias kliūtis. Dešinysis ir kairysis ratai sukasi nepriklausomai, todėl lengva važiuoti nuožulniais ir nelygiais paviršiais. Naudodamas 3D vaizdo sistemą, robotas gali paimti daiktus ir perduoti juos svečiams. Robotas yra jautrus balso instrukcijoms ir yra prisijungęs prie interneto. Informaciją apie viešbutį galite gauti jo spalvotame jutikliniame ekrane. Naktį robotas patruliuoja viešbučio koridoriuose.

Taigi, pavyzdžiui, Masačusetso technologijos institute (JAV) buvo demonstruojami drabužių modeliai su įmontuotais kompiuteriais ir elektroniniais prietaisais. Šiandien nauja mada vadinama „kibernetinė mada“. Šioje iliustracijoje suknelę puošianti kibernetinė sagė nėra tik aksesuaras – tai elektroninis prietaisas, mirksintis dėvėtojos širdies plakimu.

Galima daryti prielaidą, kad ateityje atsiras šimtai aktyvių skaičiavimo įrenginių, kurie seka mūsų būseną ir vietą, lengvai suvokia mūsų informaciją ir valdo buitinę techniką. Jie nebus viename bendrame „kiaute“. Jų bus visur. Tikimasi, kad tokie skaičiavimo įrenginiai taps daug mažesni ir pigesni.

Apsvarstykite kompiuterinių technologijų, teikiančių informacines paslaugas ir valdymą, plėtros perspektyvas ir tendencijas. Kiekvienas kompiuteris ne tik moka tiksliai ir greitai skaičiuoti, bet ir yra talpi informacijos saugykla. Šiuo metu vis plačiau naudojama specifiškiausia kompiuterių funkcija – informacinė, ir tai yra viena iš artėjančios „universalios informatizacijos“ priežasčių. Paprastai informacija ruošiama kompiuteriu, vėliau atspausdinama ir platinama tokia forma.

Tačiau jau XXI amžiaus pradžioje numatomas pagrindinės informacinės aplinkos pasikeitimas – didžiąją dalį informacijos žmonės gaus ne tradiciniais komunikacijos kanalais – radiju, televizija, spauda, ​​o kompiuterių tinklais.

Jau šiandien pastebimas kompiuterių naudojimo paskirties pasikeitimas. Anksčiau kompiuteriai tarnavo išskirtinai įvairiems moksliniams, techniniams ir ekonominiams skaičiavimams atlikti, su jais dirbdavo bendrąjį kompiuterinį išsilavinimą turintys vartotojai, programuotojai.

Atsiradus telekomunikacijoms, vartotojų kompiuterių pritaikymo sritis radikaliai keičiasi. Kompiuterinių telekomunikacijų poreikis nuolat plečiasi. Vis daugiau žmonių kreipiasi į internetą norėdami sužinoti traukinių tvarkaraštį ar naujausias Dūmos naujienas, paskaityti kolegos mokslinį straipsnį, pasirinkti, kur praleisti laisvą vakarą ir pan. Tokios informacijos reikia kiekvienam bet kada ir bet kurioje vietoje.

Šiuo metu kuriama nauja interneto plėtros koncepcija – tai semantinio tinklo (angl. Semantic web) kūrimas. Tai yra priedas prie esamo pasaulinio žiniatinklio ir sukurtas tam, kad tinkle skelbiama informacija būtų suprantamesnė kompiuteriams. Nuo 1999 m. Semantinio žiniatinklio projektas buvo kuriamas globojant World Wide Web Consortium.

Šiuo metu kompiuteriai gana ribotai dalyvauja formuojant ir apdorojant informaciją internete. Kompiuterių funkcijos daugiausia apsiriboja informacijos saugojimu, atvaizdavimu ir gavimu. Taip yra dėl to, kad didžioji dalis informacijos internete yra teksto pavidalu, o kompiuteriai negali suvokti ir suvokti semantinės informacijos. Informacijos kūrimas, jos vertinimas, klasifikavimas ir atnaujinimas – visa tai vis tiek daro žmogus.

Kyla klausimas – kaip priversti kompiuterius suprasti tinkle skelbiamos informacijos reikšmę ir išmokyti kompiuterius ja naudotis? Jeigu kompiuterio dar negalima išmokyti suprasti žmogaus kalbos, tuomet reikia sukurti kalbą, kuri būtų suprantama kompiuteriui. Idealiu atveju visa informacija internete turėtų būti dviem kalbomis: viena, kurią suprastų žmogus, o kita, kurią suprastų kompiuteris. Norint sukurti kompiuteriui pritaikytą tinklo resurso aprašą semantiniame žiniatinklyje, buvo sukurtas RDF (Resource Description Framework) formatas. Jis skirtas saugoti metaduomenis (metaduomenys yra duomenys apie duomenis) ir nėra skirtas žmonėms skaityti ar naudoti. Aprašymai RDF formatu turi būti pridedami prie kiekvieno tinklo šaltinio ir automatiškai apdorojami kompiuterio.

Semantinis žiniatinklis suteikia prieigą prie aiškiai struktūrizuotos informacijos bet kuriai programai, nepriklausomai nuo platformos ir programavimo kalbų. Programos galės pačios susirasti reikiamus išteklius, apdoroti informaciją, apibendrinti duomenis, nustatyti loginius ryšius, daryti išvadas ir net pagal šias išvadas priimti sprendimus. Jei semantinis žiniatinklis plačiai naudojamas ir tinkamai įgyvendinamas, jis gali pakeisti internetą.

Semantinis internetas yra tinklo sąvoka, kurioje kiekvienas informacijos šaltinis žmonių kalba turi būti pateiktas su kompiuteriui suprantamu aprašymu.

Kad įeitų į kompiuterių tinklą, kompiuteris turi būti visiškai mobilus ir su radijo modemu. Ateityje nešiojamieji kompiuteriai turėtų tapti labiau miniatiūriniai, kurių greitis būtų panašus į šiuolaikinių superkompiuterių našumą. Jie turėtų turėti plokščią ekraną su gera raiška. Mažų jų išorinių saugojimo įrenginių – magnetinių diskų – talpa bus didesnė nei 100 GB. Tam, kad su kompiuteriu būtų galima bendrauti natūralia kalba, jame bus plačiai įdiegtos multimedijos priemonės, pirmiausia garso ir vaizdo priemonės.

Siekiant užtikrinti kokybišką ir visur esantį informacijos apsikeitimą tarp kompiuterių, bus naudojami iš esmės nauji komunikacijos būdai:

♦ infraraudonųjų spindulių kanalai matomumo zonoje;
♦ televizijos kanalai;
♦ didelės spartos skaitmeninė belaidė technologija.

Tai leis sukurti itin greitų informacinių greitkelių sistemas, sujungiančias visas esamas sistemas.

Kompiuterių panaudojimo sritys plečiasi, ir kiekviena jų lemia naują kompiuterinių technologijų raidos tendenciją. Ateityje visi skaičiavimo kompleksai ir sistemos nuo superkompiuterių iki asmeninių kompiuterių taps vieno kompiuterių tinklo komponentais. O esant tokiai sudėtingai paskirstytai struktūrai, turėtų būti užtikrintas praktiškai neribotas pralaidumas ir informacijos perdavimo greitis.

Šiuolaikiniai puslaidininkiniai kompiuteriai greitai išnaudos savo potencialą ir net perėjus prie trimatės mikroschemų architektūros, jų greitis bus apribotas iki 1015 operacijų per sekundę. Naujų būdų tobulinti kompiuterius ieškoma įvairiomis kryptimis. Šiuolaikinius kompiuterius pakeisti galimos kelios alternatyvos – kvantiniai kompiuteriai, neurokompiuteriai ir optiniai kompiuteriai. Kuriant „ateities kompiuterius“ naudojamos įvairios mokslo disciplinos: molekulinė elektronika, molekulinė biologija, robotika, kvantinė mechanika, organinė chemija ir kt. Panagrinėkime pagrindines šių kompiuterių savybes.

optinis kompiuteris. Optiniuose kompiuteriuose informacijos nešiklis yra šviesos srautas. Optinės spinduliuotės, kaip informacijos nešiklio, naudojimas turi daug pranašumų, palyginti su elektriniais signalais:

♦ šviesos signalo sklidimo greitis didesnis nei elektrinio;
♦ šviesos srautai, skirtingai nei elektriniai, gali susikirsti vienas su kitu;
♦ šviesos srautai gali būti perduodami per laisvą erdvę;
♦ galimybė kurti lygiagrečias architektūras.

Didesnio skaičiaus lygiagrečių architektūrų sukūrimas, lyginant su tradiciniais elektroniniais kompiuteriais, yra pagrindinis optinių kompiuterių pranašumas, leidžiantis įveikti greičio ir lygiagretaus informacijos apdorojimo apribojimus. Optinės technologijos svarbios ne tik optiniams kompiuteriams, bet ir optiniams ryšiams bei internetui.

Neurokompiuteris. Norint išspręsti kai kurias problemas, būtina sukurti efektyvią dirbtinio intelekto sistemą, kuri galėtų apdoroti informaciją neišleisdama daug skaičiavimo resursų. O puikus analogas tokiai problemai spręsti gali būti gyvų organizmų smegenys ir nervų sistema, leidžianti efektyviai apdoroti jutiminę informaciją. Žmogaus smegenys susideda iš 10 milijardų nervinių ląstelių – neuronų. Panašiai turėtų būti sukurtas neurokompiuteris, modeliuojantis neuronų funkcijas.

Neurokompiuterių, dažnai vadinamų biokompiuteriais, atsiradimas daugiausia siejamas su nanotechnologijų plėtra, kurios aktyviai siekia daugelio šalių mokslininkai. Neurokompiuteriai turėtų būti sukurti remiantis neurolustais (dirbtiniais neuronais) ir į neuronus panašiomis jungtimis, kurios yra funkciškai orientuotos į konkretų algoritmą, į konkrečios problemos sprendimą. Todėl įvairių tipų problemoms spręsti reikalingas skirtingų topologijų (jungiamųjų neurolustų atmainų) neuroninis tinklas. Vienas dirbtinis neuronas gali būti naudojamas veikiant keliems informacijos apdorojimo algoritmams tinkle, o kiekvienas algoritmas įgyvendinamas naudojant tam tikrą dirbtinių neuronų skaičių. Neuroninį tinklą (perceptroną) galima išmokyti atpažinti modelius.

Neurokompiuterių kūrimo perspektyva slypi tame, kad dirbtinės struktūros, turinčios smegenų ir nervų sistemos savybių, turi nemažai svarbių savybių: lygiagretus informacijos apdorojimas, gebėjimas mokytis, galimybė automatiškai klasifikuoti, didelis patikimumas, asociatyvumas.

kvantinis kompiuteris. Kvantinio kompiuterio veikimas pagrįstas kvantinės mechanikos dėsniais. Kvantinė mechanika leidžia nustatyti mikrodalelių (atomų, molekulių, atomų branduolių) ir jų sistemų apibūdinimo būdą ir judėjimo dėsnius. Kvantinės mechanikos dėsniai sudaro materijos struktūros tyrimo pagrindą. Jie leido išsiaiškinti atomų sandarą, nustatyti cheminio ryšio prigimtį, paaiškinti periodinę elementų sistemą, suprasti atomų branduolių sandarą, ištirti elementariųjų dalelių savybes.

Fizinis kvantinio kompiuterio principas pagrįstas atomo energijos pokyčiu. Jis turi atskirą reikšmių seriją EQ, EI, ... En, vadinamą atomo energijos spektru. Elektromagnetinės energijos emisija ir sugertis atomu vyksta atskiromis dalimis – kvantais arba fotonais. Kai fotonas absorbuojamas, atomo energija didėja ir įvyksta perėjimas iš apatinio į viršutinį lygį; kai fotonas išspinduliuojamas, įvyksta atvirkštinis perėjimas žemyn.

Todėl „kubito“ (qubit, Quantum Bit) sąvoka buvo įvesta kaip pagrindinis kvantinio kompiuterio vienetas, pagal analogiją su tradiciniu kompiuteriu, kuriame vartojama „bito“ sąvoka. Yra žinoma, kad bitas turi tik dvi būsenas - 0 ir 1, o kubito būsenų yra daug daugiau. Todėl kvantinės sistemos būsenai apibūdinti buvo įvesta banginės funkcijos sąvoka vektoriaus su daugybe reikšmių forma.

Kvantiniams kompiuteriams, kaip ir klasikiniams, įvedamos elementarios kvantinės loginės operacijos: disjunkcija, konjunkcija ir neigimas, kurių pagalba bus sutvarkyta visa kvantinio kompiuterio logika. Kuriant kvantinį kompiuterį didžiausias dėmesys skiriamas kubitų valdymui naudojant stimuliuojamą emisiją ir savaiminės emisijos prevencijai, kuri sutrikdys visos kvantinės sistemos darbą.

Galima daryti prielaidą, kad kvantinių, optinių ir neuroninių kompiuterių derinys suteiks pasauliui galingą hibridinę skaičiavimo sistemą. Tokia sistema nuo įprastos išsiskirs didžiuliu našumu (apie 1051), operacijų vykdymo lygiagretumu, taip pat galimybe efektyviai apdoroti ir valdyti jutiminę informaciją. „Ateities kompiuterių“ gamyba pareikalaus didelių ekonominių kaštų, keliasdešimt kartų didesnių nei šiuolaikinių puslaidininkinių kompiuterių gamybos sąnaudos.

28.1 lentelėje pateiktos bendros kompiuterinių technologijų charakteristikų tendencijos, atsižvelgiant į pagrindines šiuolaikinių ir perspektyvių kompiuterių naudojimo sritis.

28.1 lentelė. Kompiuterių našumo tendencijos

Kontroliniai klausimai ir užduotys

1. Koks ryšys tarp kompiuterių naudojimo tikslo ir kompiuterinių technologijų vystymosi?

2. Pateikite perspektyvaus kompiuterių naudojimo pavyzdžių.

3. Į ką orientuotos perspektyvios kompiuterinės sistemos?

4. Kaip įsivaizduojate kompiuterinių technologijų ateitį?

5. Kokiomis kompiuterių techninių parametrų reikšmėmis galima vadovautis artimiausiu metu?

6. Koks yra semantinio žiniatinklio tikslas?

7. Kodėl kompiuteriai kuriami skirtingais veikimo principais?

8. Kokia yra pagrindinė optinio kompiuterio kūrimo idėja?

9. Kokia yra pagrindinė neurokompiuterio kūrimo idėja?

10. Kokia yra pagrindinė kvantinio kompiuterio kūrimo idėja?