V zadnjih desetletjih je človeštvo vstopilo v računalniško dobo. Pametni in zmogljivi računalniki, ki temeljijo na principih matematičnih operacij, delajo z informacijami, upravljajo dejavnosti posameznih strojev in celotnih tovarn, nadzorujejo kakovost izdelkov in različnih izdelkov. V našem času je računalniška tehnologija osnova za razvoj človeške civilizacije. Na poti do tega položaja je bilo treba prehoditi kratko, a zelo burno pot. In dolgo časa se ti stroji ne imenujejo računalniki, ampak računalniki (računalniki).
Računalniška klasifikacija
Po splošni klasifikaciji so računalniki porazdeljeni po več generacijah. Določujoče lastnosti pri razvrščanju naprav v določeno generacijo so njihove posamezne strukture in modifikacije, kot so zahteve za elektronske računalnike, kot so hitrost, velikost pomnilnika, metode nadzora in metode obdelave podatkov.
SevedaPorazdelitev računalnikov bo v vsakem primeru pogojna - obstaja veliko število strojev, ki po nekaterih znakih veljajo za modele ene generacije, po drugih pa pripadajo popolnoma drugi.
Zaradi tega lahko te naprave razvrstimo kot nesovpadajoče stopnje oblikovanja modelov elektronskega računalništva.
Vsekakor gre izboljšanje računalnikov skozi vrsto stopenj. Generacija računalnikov vsake stopnje ima bistvene razlike med seboj glede elementarnih in tehničnih osnov, določene podpore določene matematične vrste.
Prva generacija računalnikov
Računalniški stroji prve generacije, razviti v zgodnjih povojnih letih. Ustvarjeni so bili ne zelo zmogljivi elektronski računalniki, ki temeljijo na elektronskih žarnicah (enakih kot pri vseh modelih TV tistih let). Do neke mere je bila to faza oblikovanja takšne tehnike.
Prvi računalniki so veljali za eksperimentalne vrste naprav, ki so bile oblikovane za analizo obstoječih in novih konceptov (v različnih znanostih in v nekaterih kompleksnih panogah). Prostornina in masa računalniških strojev, ki so bili precej veliki, sta pogosto zahtevali zelo velike prostore. Zdaj se zdi kot pravljica davno minulih in niti ne čisto resničnih let.
Uvedba podatkov v stroje prve generacije je potekala po metodi nalaganja luknjanih kartic, programsko upravljanje zaporedij reševalnih funkcij pa je bilo izvedeno na primer v ENIAC-u - po metodi vnosa čepi in oblike krogle za montažo.
Kljubna dejstvo, da je tak način programiranja vzel veliko časa za pripravo enote, je za povezave na zbirnih poljih strojnih blokov zagotavljal vse možnosti za prikaz matematičnih "zmožnosti" ENIAC-a in s pomembnimi koristmi imel razlike od programske metode luknjanega traku, ki je primerna za stroje relejnega tipa.
Načelo "razmišljanja"
Zaposleni, ki so delali na prvih računalnikih, niso odšli, nenehno so bili v bližini strojev in spremljali učinkovitost obstoječih vakuumskih cevi. Toda takoj, ko je vsaj ena svetilka odpovedala, se je ENIAC takoj dvignil, vsi v naglici so iskali pokvarjeno svetilko.
Glavni razlog (čeprav približen) za zelo pogosto menjavo svetilk je bil naslednji: segrevanje in sijaj svetilk je privabljal žuželke, prileteli so v notranjo prostornino aparata in »pomagali« ustvariti kratko električno vezje. To pomeni, da je bila prva generacija teh strojev zelo občutljiva na zunanje vplive.
Če si predstavljamo, da bi te domneve lahko bile resnične, potem ima koncept "hroščev" ("hroščev"), kar pomeni napake in zmote v programski in strojni opremi računalniške opreme, popolnoma drugačen pomen.
No, če bi luči v avtomobilu delovale, bi vzdrževalci lahko prilagodili ENIAC za drugo nalogo, tako da bi ročno preuredili povezave približno šest tisoč žic. Vse te stike je bilo treba znova zamenjati, ko se je pojavila druga vrsta naloge.
serijski stroji
Prvi elektronski računalnik, ki so ga začeli množično proizvajati, je bil UNIVAC. Postal je prva vrsta večnamenskega elektronskega digitalnega računalnika. UNIVAC, ki sega v obdobje 1946-1951, je zahteval obdobje seštevanja 120 µs, skupne množenja 1800 µs in delitve 3600 µs.
Takšni stroji so zahtevali veliko površino, veliko električne energije in imeli veliko število elektronskih svetilk.
Zlasti je imel sovjetski elektronski računalnik "Strela" 6400 teh svetilk in 60 tisoč izvodov polprevodniških diod. Hitrost te generacije računalnikov ni bila višja od dva ali tri tisoč operacij na sekundo, velikost RAM-a ni bila večja od dveh Kb. Samo enota M-2 (1958) je dosegla RAM približno štiri KB, hitrost stroja pa je dosegla dvajset tisoč dejanj na sekundo.
računalniki druge generacije
Leta 1948 je več zahodnih znanstvenikov in izumiteljev pridobilo prvi delujoči tranzistor. Šlo je za točkovni kontaktni mehanizem, pri katerem so bile tri tanke kovinske žice v stiku s trakom iz polikristalnega materiala. Posledično se je družina računalnikov že v teh letih izboljšala.
Prvi modeli tranzistoriziranih računalnikov, ki so bili izdani, segajo v zadnjo polovico petdesetih let prejšnjega stoletja, pet let pozneje pa so se pojavile zunanje oblike digitalnega računalnika z močno izboljšanimi funkcijami.
Arhitekturne značilnosti
Eden odPomembno načelo tranzistorja je, da bo v enem samem izvodu zmogel nekaj dela za 40 navadnih svetilk, pa tudi takrat bo ohranil višjo hitrost delovanja. Stroj oddaja minimalno količino toplote in skoraj ne bo uporabljal električnih virov in energije. V zvezi s tem so se povečale zahteve za osebne elektronske računalnike.
Vzporedno s postopno zamenjavo običajnih električnih svetilk z učinkovitimi tranzistorji se je povečalo izboljšanje tehnike za shranjevanje razpoložljivih podatkov. Razširitev pomnilnika je v teku in magnetni spremenjeni trak, ki je bil prvič uporabljen v prvi generaciji računalnikov UNIVAC, se je začel izboljševati.
Opozoriti je treba, da se je sredi šestdesetih let prejšnjega stoletja uporabljal način shranjevanja podatkov na diske. Pomemben napredek pri uporabi računalnikov je omogočil doseganje hitrosti milijon operacij na sekundo! Zlasti "Stretch" (Velika Britanija), "Atlas" (ZDA) lahko štejemo med običajne tranzistorske računalnike druge generacije elektronskih računalnikov. Takrat je ZSSR proizvajala tudi visokokakovostne računalniške modele (zlasti BESM-6).
Izdaja računalnikov, ki temeljijo na tranzistorjih, je povzročila zmanjšanje njihove prostornine, teže, stroškov električne energije in stroškov strojev ter izboljšano zanesljivost in učinkovitost. To je omogočilo povečanje števila uporabnikov in seznama nalog, ki jih je treba rešiti. Ob upoštevanju značilnosti, ki so odlikovale drugo generacijo računalnikov,razvijalci takšnih strojev so začeli graditi algoritemske oblike jezikov za inženirske (zlasti ALGOL, FORTRAN) in ekonomske (zlasti COBOL) vrste izračunov.
Povečajo se tudi higienske zahteve za elektronske računalnike. V petdesetih je bil še en preboj, a še vedno je bil daleč od sodobne ravni.
Pomen OS
Toda tudi takrat je bila vodilna naloga računalniške tehnologije zmanjševanje virov – delovnega časa in pomnilnika. Da bi rešili ta problem, so nato začeli oblikovati prototipe trenutnih operacijskih sistemov.
Vrste prvih operacijskih sistemov (OS) so omogočile izboljšanje avtomatizacije dela uporabnikov računalnikov, ki je bilo namenjeno opravljanju določenih nalog: vnašanje programskih podatkov v stroj, klic potrebnih prevajalcev, klicanje sodobne knjižnične podprograme, potrebne za program, itd.
Zato je bilo treba pri računalnikih druge generacije poleg programa in različnih informacij pustiti tudi posebno navodilo, kjer so bili navedeni koraki obdelave in seznam podatkov o programu in njegovih razvijalcih. Nato se je v stroje začelo vzporedno uvajati določeno število nalog za operaterje (kompleti z nalogami), pri teh oblikah operacijskih sistemov je bilo treba razdeliti vrste računalniških virov med določene oblike nalog - večprogramska metoda pojavilo se delo za preučevanje podatkov.
tretja generacija
Zaradi razvojaTehnologija ustvarjanja integriranih vezij (IC) računalnikov je uspela doseči pospešek hitrosti in stopnje zanesljivosti obstoječih polprevodniških vezij ter še eno zmanjšanje njihovih dimenzij, količine porabljene moči in cene.
Integrirane oblike mikrovezij so zdaj začeli izdelovati iz fiksnega sklopa delov elektronskega tipa, ki so bili dobavljeni v pravokotnih podolgovatih silikonskih rezinah in so imeli dolžino ene strani največ 1 cm. Ta vrsta rezin (kristali) je postavljen v plastično ohišje majhnih volumnov, dimenzije v njem pa je mogoče izračunati le z izbiro t.i. "noge".
Zaradi teh razlogov se je hitrost razvoja računalnikov začela hitro povečevati. To je omogočilo ne le izboljšanje kakovosti dela in znižanje stroškov takšnih strojev, temveč tudi oblikovanje naprav majhne, preproste, poceni in zanesljive mase - miniračunalnika. Ti stroji so bili prvotno zasnovani za reševanje zelo tehničnih težav pri različnih vajah in tehnikah.
V teh letih je bila vodilni trenutek možnost poenotenja strojev. Tretja generacija računalnikov je ustvarjena ob upoštevanju kompatibilnih posameznih modelov različnih vrst. Vsi drugi pospeški pri razvoju matematične in različne programske opreme prispevajo k oblikovanju paketnih programov za rešljivost standardnih problemov problemsko usmerjenega programskega jezika. Takrat se prvič pojavijo programski paketi – oblike operacijskih sistemov, na katerih se razvija tretja generacija računalnikov.
četrta generacija
Aktivno izboljšanje elektronskih naprav računalnikovprispeval k nastanku velikih integriranih vezij (LSI), kjer je vsak kristal vseboval več tisoč delov električnega tipa. Zahvaljujoč temu so se začele proizvajati naslednje generacije računalnikov, katerih elementarna osnova je prejela večjo količino pomnilnika in zmanjšane cikle za izvajanje ukazov: uporaba pomnilniških bajtov v eni operaciji stroja se je začela znatno zmanjšati. Ker pa so se stroški programiranja skorajda zmanjšali, so v ospredje prišle naloge zmanjševanja virov izključno človeške vrste in ne strojnega tipa.
Izdelani so bili operacijski sistemi naslednjih tipov, ki so operaterjem omogočili izboljšanje svojih programov neposredno za računalniškimi zasloni, kar je uporabnikom poenostavilo delo, zaradi česar so se kmalu pojavili prvi razvoji nove programske baze. Ta metoda je absolutno v nasprotju s teorijo začetnih stopenj razvoja informacij, ki je uporabljala računalnike prve generacije. Zdaj so se računalniki začeli uporabljati ne le za zapisovanje velikih količin informacij, ampak tudi za avtomatizacijo in mehanizacijo različnih področij dejavnosti.
Spremembe v zgodnjih sedemdesetih
Leta 1971 je izšlo veliko integrirano vezje računalnikov, kjer se je nahajal celoten procesor računalnika običajnih arhitektur. Zdaj je postalo mogoče združiti v eno veliko integrirano vezje skoraj vsa vezja elektronskega tipa, ki v tipični računalniški arhitekturi niso bila zapletena. Tako so možnosti množične proizvodnje običajnih naprav za majhnecene. To je bila nova, četrta generacija računalnikov.
Od takrat je bilo proizvedenih veliko poceni (uporabljanih v kompaktnih tipkovnicah) in krmilnih vezij, ki se prilegajo eni ali več velikim integriranim vezjem s procesorji, zadostnim RAM-om in strukturo povezav z izvršilnim tipom senzorji v krmilnih mehanizmih.
Programe, ki so delovali z regulacijo bencina v avtomobilskih motorjih, s prenosom določenih elektronskih informacij ali s fiksnimi načini pranja, smo uvedli v računalniški pomnilnik ali z uporabo različnih vrst krmilnikov ali neposredno v podjetjih.
V sedemdesetih letih se je začela proizvodnja univerzalnih računalniških sistemov, ki so združevali procesor, veliko količino pomnilnika, vezja različnih vmesnikov z vhodno-izhodnim mehanizmom, ki se nahaja v skupnem velikem integriranem vezju (t.i. računalniki z enim čipom) ali v drugih različicah velika integrirana vezja, ki se nahajajo na skupnem tiskanem vezju. Kot rezultat, ko je četrta generacija računalnikov postala razširjena, se je začela ponovitev situacije, ki se je razvila v šestdesetih letih, ko so skromni miniračunalniki opravljali del dela v velikih velikih računalnikih.
Lastnosti računalnika četrte generacije
Elektronski računalniki četrte generacije so bili zapleteni in so imeli razvejane zmogljivosti:
- normalni večprocesorski način;
- programi vzporedno-zaporednega tipa;
- vrste računalniških jezikov na visoki ravni;
- pojavprva računalniška omrežja.
Razvoj tehničnih zmogljivosti teh naprav so zaznamovale naslednje določbe:
- Tipična zakasnitev signala za 0,7 ns/v.
- Glavni tip pomnilnika je tipičen polprevodnik. Obdobje generiranja informacij iz te vrste pomnilnika je 100–150 ns. Pomnilnik – 1012–1013 znakov.
Uporaba strojne implementacije operacijskih sistemov
Modularni sistemi so se začeli uporabljati za orodja programske vrste.
Prvi osebni elektronski računalnik je bil ustvarjen spomladi 1976. Znanstveniki so na podlagi integriranih 8-bitnih krmilnikov običajnega elektronskega igralnega vezja izdelali običajen BASIC programiran Apple igralni stroj, ki je pridobil veliko popularnost. V začetku leta 1977 se je pojavil Apple Comp. in začela se je proizvodnja prvih osebnih računalnikov Apple na Zemlji. Zgodovina te računalniške ravni poudarja ta dogodek kot najpomembnejši.
Danes Apple proizvaja osebne računalnike Macintosh, ki v mnogih pogledih presegajo modele IBM PC. Appleove nove modele ne odlikuje le izjemna kakovost, temveč tudi obsežne (po sodobnih standardih) zmogljivosti. Za Appleove računalnike je bil razvit tudi poseben operacijski sistem, ki upošteva vse njihove izjemne lastnosti.
Peta generacija računalnikov
V osemdesetih letih prehaja proces razvoja računalnikov (generacij računalnikov) v novo stopnjo - stroje pete generacije. Videz teh napravpovezana z razvojem mikroprocesorjev. Z vidika sistemskih konstrukcij je značilna absolutna decentralizacija dela, glede na programske in matematične osnove pa je značilen premik na raven dela v strukturi programa. Organizacija dela elektronskih računalnikov raste.
Učinkovitost pete generacije računalnikov je sto osem do sto devet operacij na sekundo. Za to vrsto stroja je značilen večprocesorski sistem, ki temelji na mikroprocesorjih oslabljenih tipov, ki se uporabljajo takoj v množini. Zdaj obstajajo vrste elektronskih računalniških strojev, ki so namenjene tipom računalniških jezikov na visoki ravni.
