In den letzten Jahrzehnten ist die Menschheit in das Computerzeit alter eingetreten. Intelligente und leistungsstarke Computer, die auf den Prinzipien mathematischer Operationen basieren, arbeiten mit Informationen, verw alten die Aktivitäten einzelner Maschinen und ganzer Fabriken, kontrollieren die Qualität von Produkten und verschiedenen Produkten. In unserer Zeit ist die Computertechnologie die Grundlage für die Entwicklung der menschlichen Zivilisation. Auf dem Weg zu dieser Position musste ein kurzer, aber sehr turbulenter Weg passiert werden. Und lange Zeit hießen diese Maschinen nicht Computer, sondern Computer (Computer).
Computerklassifikation
Nach der allgemeinen Einteilung verteilen sich Computer über mehrere Generationen. Maßgebend für die Zuordnung von Geräten zu einer bestimmten Generation sind deren individuelle Aufbauten und Modifikationen, Anforderungen an elektronische Rechner wie Geschwindigkeit, Speichergröße, Steuerungsverfahren und Datenverarbeitungsverfahren.
NatürlichDie Verbreitung von Computern wird in jedem Fall bedingt sein - es gibt eine große Anzahl von Maschinen, die nach manchen Merkmalen als Modelle einer Generation gelten und nach anderen zu einer ganz anderen gehören.
Infolgedessen können diese Geräte als nicht zusammenfallende Stadien der Bildung von Modellen eines elektronischen Rechentyps klassifiziert werden.
In jedem Fall durchläuft die Verbesserung von Computern eine Reihe von Phasen. Und die Computergenerationen jeder Stufe unterscheiden sich erheblich voneinander in Bezug auf elementare und technische Grundlagen, bestimmte Unterstützung eines bestimmten mathematischen Typs.
Die erste Generation von Computern
Rechenmaschinen der 1. Generation, die in den frühen Nachkriegsjahren entwickelt wurden. Es wurden nicht sehr leistungsstarke elektronische Computer entwickelt, die auf elektronischen Lampen basieren (wie bei allen Fernsehmodellen jener Jahre). Bis zu einem gewissen Grad war dies das Stadium der Entstehung einer solchen Technik.
Die ersten Computer g alten als experimentelle Arten von Geräten, die entwickelt wurden, um bestehende und neue Konzepte zu analysieren (in verschiedenen Wissenschaften und in einigen komplexen Industrien). Das Volumen und die Masse von Computermaschinen, die ziemlich groß waren, erforderten oft sehr große Räume. Jetzt wirkt es wie ein Märchen aus längst vergangenen und nicht einmal ganz realen Jahren.
Die Eingabe von Daten in die Maschinen der ersten Generation erfolgte nach der Methode des Ladens von Lochkarten, und die Programmverw altung der Folgen der Lösungsfunktionen erfolgte beispielsweise in ENIAC - nach der Methode der Eingabe Stecker und Formen einer Setzkugel.
TrotzdemDa eine solche Programmiermethode viel Zeit in Anspruch nahm, um das Gerät vorzubereiten, für Verbindungen auf den Satzfeldern von Maschinenblöcken, bot sie alle Möglichkeiten, die mathematischen "Fähigkeiten" von ENIAC zu demonstrieren, und zwar mit erheblichen Vorteilen hatte Unterschiede zum Programm Lochstreifenverfahren, das für Staffelmaschinen geeignet ist.
Das Prinzip "Denken"
Mitarbeiter, die an den ersten Computern arbeiteten, gingen nicht, sie waren ständig in der Nähe der Maschinen und überwachten die Effizienz der vorhandenen Vakuumröhren. Aber sobald mindestens eine Lampe ausfiel, stieg ENIAC sofort auf, alle suchten in Eile nach der kaputten Lampe.
Der Hauptgrund (wenn auch ungefähr) für den sehr häufigen Austausch von Lampen war folgender: Die Erwärmung und Strahlung der Lampen lockte Insekten an, sie flogen in das Innenvolumen des Geräts und „halfen“zur Erzeugung eines elektrischen Kurzschlusses Sch altkreis. Das heißt, die erste Generation dieser Maschinen war sehr anfällig für äußere Einflüsse.
Wenn wir uns vorstellen, dass diese Annahmen wahr sein könnten, dann hat der Begriff "Bugs" ("Bugs"), der Fehler und Fehler in Software- und Hardware-Computerausrüstung bedeutet, eine völlig andere Bedeutung.
Nun, wenn die Lampen des Autos in Ordnung wären, könnte das Wartungspersonal den ENIAC für eine andere Aufgabe einstellen, indem es die Verbindungen von ungefähr sechstausend Drähten manuell neu anordnet. Alle diese Kontakte mussten neu gesch altet werden, wenn eine andere Art von Aufgabe auftrat.
Serienmaschinen
Der erste elektronische Computer, der in Massenproduktion hergestellt wurde, war UNIVAC. Es wurde die erste Art von elektronischen Mehrzweck-Digitalcomputern. UNIVAC, das auf die Jahre 1946-1951 zurückgeht, erforderte eine Additionsperiode von 120 µs, Gesamtmultiplikationen von 1800 µs und Divisionen von 3600 µs.
Solche Maschinen benötigten eine große Fläche, viel Strom und hatten eine beträchtliche Anzahl elektronischer Lampen.
Insbesondere der sowjetische elektronische Computer "Strela" hatte 6400 dieser Lampen und 60.000 Kopien von Halbleiterdioden. Die Geschwindigkeit dieser Computergeneration war nicht höher als zwei- oder dreitausend Operationen pro Sekunde, die Größe des Arbeitsspeichers betrug nicht mehr als zwei Kb. Nur die M-2-Einheit (1958) erreichte den Arbeitsspeicher von etwa vier KB, und die Geschwindigkeit der Maschine erreichte zwanzigtausend Aktionen pro Sekunde.
Computer der zweiten Generation
Im Jahr 1948 wurde der erste funktionierende Transistor von mehreren westlichen Wissenschaftlern und Erfindern hergestellt. Es war ein Punktkontaktmechanismus, bei dem drei dünne Metalldrähte mit einem Streifen aus polykristallinem Material in Kontakt standen. Folglich verbesserte sich die Familie der Computer bereits in diesen Jahren.
Die ersten Modelle von Transistorcomputern, die auf den Markt gebracht wurden, stammen aus der letzten Hälfte der 1950er Jahre, und fünf Jahre später erschienen externe Formen des Digitalcomputers mit stark erweiterten Funktionen.
Architekturmerkmale
Einer vonDas wichtige Prinzip des Transistors besteht darin, dass er in einer einzigen Kopie für 40 gewöhnliche Lampen arbeiten kann und selbst dann eine höhere Betriebsgeschwindigkeit beibehält. Die Maschine gibt eine minimale Wärmemenge ab und verbraucht fast keine elektrischen Quellen und Energie. In dieser Hinsicht sind die Anforderungen an Personal Electronic Computer gewachsen.
Parallel zum schrittweisen Ersatz herkömmlicher elektrischer Lampen durch effiziente Transistoren wurde die Technik zur Speicherung verfügbarer Daten immer weiter verbessert. Die Speichererweiterung ist im Gange, und magnetisches modifiziertes Band, das erstmals in der ersten Generation von UNIVAC-Computern verwendet wurde, hat begonnen, sich zu verbessern.
Es sei darauf hingewiesen, dass Mitte der sechziger Jahre des letzten Jahrhunderts die Methode der Speicherung von Daten auf Disketten verwendet wurde. Bedeutende Fortschritte bei der Verwendung von Computern ermöglichten es, eine Geschwindigkeit von einer Million Operationen pro Sekunde zu erreichen! Insbesondere "Stretch" (Großbritannien), "Atlas" (USA) können zu den gewöhnlichen Transistorcomputern der zweiten Generation elektronischer Computer gezählt werden. Zu dieser Zeit produzierte die UdSSR auch hochwertige Computermodelle (insbesondere BESM-6).
Die Veröffentlichung von Computern auf Basis von Transistoren führte zu einer Reduzierung von Volumen, Gewicht, Stromkosten und Maschinenkosten sowie zu einer verbesserten Zuverlässigkeit und Effizienz. Dadurch konnte die Anzahl der Benutzer und die Liste der zu lösenden Aufgaben erhöht werden. Unter Berücksichtigung der Merkmale, die die zweite Generation von Computern auszeichneten,Die Entwickler solcher Maschinen begannen, algorithmische Formen von Sprachen für technische (insbesondere ALGOL, FORTRAN) und wirtschaftliche (insbesondere COBOL) Arten von Berechnungen zu konstruieren.
Auch die Hygieneanforderungen an elektronische Computer steigen. In den fünfziger Jahren gab es einen weiteren Durchbruch, der aber noch weit von der Moderne entfernt war.
Bedeutung des Betriebssystems
Aber schon damals bestand die Hauptaufgabe der Computertechnik darin, Ressourcen – Arbeitszeit und Speicher – zu reduzieren. Um dieses Problem zu lösen, begannen sie dann damit, Prototypen aktueller Betriebssysteme zu entwerfen.
Die Typen der ersten Betriebssysteme (OS) ermöglichten es, die Automatisierung der Arbeit von Computerbenutzern zu verbessern, die darauf abzielte, bestimmte Aufgaben auszuführen: Programmdaten in die Maschine eingeben, die erforderlichen Übersetzer anrufen, anrufen die für das Programm notwendigen modernen Bibliotheksunterprogramme usw.
Deshalb war es notwendig, in den Computern der zweiten Generation zusätzlich zum Programm und verschiedenen Informationen auch eine spezielle Anleitung zu hinterlassen, in der die Verarbeitungsschritte und eine Liste von Daten über das Programm und seine Entwickler angegeben waren. Danach wurde eine bestimmte Anzahl von Aufgaben für Bediener (Sätze mit Aufgaben) parallel in Maschinen eingeführt. Bei diesen Formen von Betriebssystemen war es erforderlich, die Arten von Computerressourcen auf bestimmte Aufgabenformen aufzuteilen - eine Multiprogramming-Methode von Arbeiten zum Studieren von Daten erschienen.
Dritte Generation
Aufgrund der EntwicklungDie Technologie zur Herstellung integrierter Sch altkreise (ICs) von Computern hat es geschafft, eine Beschleunigung der Geschwindigkeit und des Zuverlässigkeitsgrades bestehender Halbleitersch altkreise sowie eine weitere Reduzierung ihrer Abmessungen, des Stromverbrauchs und des Preises zu erreichen.
Integrierte Formen von Mikrosch altungen wurden nun aus einem festen Satz elektronischer Teile hergestellt, die in rechteckigen, länglichen Siliziumwafern geliefert wurden und eine Seitenlänge von nicht mehr als 1 cm hatten. Diese Art von Wafer (Kristalle) wird in ein Kunststoffgehäuse mit kleinen Volumina gelegt, die Abmessungen darin können nur anhand der Auswahl der sogenannten berechnet werden. "Beine".
Aus diesen Gründen begann das Tempo der Entwicklung von Computern rapide zuzunehmen. Dies ermöglichte nicht nur die Verbesserung der Arbeitsqualität und die Reduzierung der Kosten solcher Maschinen, sondern auch die Bildung von Geräten eines kleinen, einfachen, kostengünstigen und zuverlässigen Massentyps - eines Minicomputers. Diese Maschinen wurden ursprünglich entwickelt, um hochtechnische Probleme in verschiedenen Übungen und Techniken zu lösen.
Der Schlüsselmoment in jenen Jahren war die Möglichkeit, Maschinen zu vereinen. Die dritte Generation von Computern wird unter Berücksichtigung kompatibler Einzelmodelle verschiedener Typen erstellt. Alle anderen Beschleunigungen in der Entwicklung mathematischer und verschiedener Software tragen zur Bildung von Batch-Programmen zur Lösung von Standardproblemen einer problemorientierten Programmiersprache bei. Dann erscheinen zum ersten Mal Softwarepakete - Formen von Betriebssystemen, auf denen sich die dritte Generation von Computern entwickelt.
Vierte Generation
Aktive Verbesserung elektronischer Geräte von Computerntrugen zur Entstehung großer integrierter Sch altkreise (LSI) bei, bei denen jeder Kristall mehrere tausend elektrische Teile enthielt. Dank dessen wurden die nächsten Generationen von Computern produziert, deren elementare Basis eine größere Menge an Speicher und reduzierte Zyklen für die Implementierung von Befehlen erhielt: Die Verwendung von Speicherbytes in einem Maschinenvorgang begann erheblich abzunehmen. Da aber die Programmierkosten kaum gesunken sind, rücken die Ressourcenreduzierungsaufgaben rein menschlicher statt wie bisher maschineller Art in den Vordergrund.
Es wurden Betriebssysteme der nächsten Typen hergestellt, die es den Bedienern ermöglichten, ihre Programme direkt hinter den Computerbildschirmen zu verbessern, was die Arbeit der Benutzer vereinfachte, wodurch bald die ersten Entwicklungen einer neuen Softwarebasis auftauchten. Diese Methode widersprach absolut der Theorie der Anfangsstadien der Informationsentwicklung, die Computer der ersten Generation verwendete. Jetzt begann man, Computer nicht nur zur Aufzeichnung großer Informationsmengen, sondern auch zur Automatisierung und Mechanisierung verschiedener Tätigkeitsbereiche einzusetzen.
Veränderungen in den frühen siebziger Jahren
1971 wurde eine große integrierte Sch altung von Computern veröffentlicht, in der sich der gesamte Prozessor eines Computers herkömmlicher Architekturen befand. Es ist jetzt möglich geworden, in einer großen integrierten Sch altung fast alle elektronischen Sch altungen anzuordnen, die in einer typischen Computerarchitektur nicht komplex waren. Damit sind die Möglichkeiten der Massenfertigung herkömmlicher Geräte für kleinPreise. Das war die neue, vierte Generation von Computern.
Seit dieser Zeit wurden viele kostengünstige (in kompakten Tastaturcomputern verwendete) und Steuersch altungen hergestellt, die auf eine oder mehrere große integrierte Leiterplatten mit Prozessoren, ausreichend RAM und einer Verbindungsstruktur mit Ausführungstyp passen Sensoren in Kontrollmechanismen.
Programme, die mit der Regulierung von Benzin in Automotoren, mit der Übertragung bestimmter elektronischer Informationen oder mit festgelegten Waschmodi arbeiteten, wurden in den Computerspeicher oder mit verschiedenen Arten von Steuerungen oder direkt in Unternehmen eingeführt.
In den siebziger Jahren begann die Produktion universeller Computersysteme, die einen Prozessor, eine große Menge an Speicher, Sch altungen verschiedener Schnittstellen mit einem Ein-Ausgabe-Mechanismus in einem gemeinsamen großen integrierten Sch altkreis (dem sog Single-Chip-Computer) oder in anderen Versionen große integrierte Sch altungen, die sich auf einer gemeinsamen Leiterplatte befinden. Als Folge davon begann mit der Verbreitung der vierten Generation von Computern eine Wiederholung der Situation, die sich in den sechziger Jahren entwickelt hatte, als bescheidene Minicomputer einen Teil der Arbeit in großen Großrechnern erledigten.
Computereigenschaften der vierten Generation
Die elektronischen Computer der vierten Generation waren komplex und hatten verzweigte Fähigkeiten:
- normaler Mehrprozessorbetrieb;
- Programme vom parallel-sequentiellen Typ;
- High-Level-Typen von Computersprachen;
- Auftauchenerste Computernetzwerke.
Die Entwicklung der technischen Möglichkeiten dieser Geräte war durch folgende Bestimmungen gekennzeichnet:
- Typische Signalverzögerung um 0,7 ns/v.
- Der führende Speichertyp ist ein typischer Halbleiter. Die Zeit, in der Informationen aus diesem Speichertyp generiert werden, beträgt 100–150 ns. Speicher - 1012-1013 Zeichen.
Hardware-Implementierung von Betriebssystemen
Modulare Systeme werden für softwareartige Tools verwendet.
Der erste Personal Electronic Computer wurde im Frühjahr 1976 entwickelt. Basierend auf den integrierten 8-Bit-Controllern einer herkömmlichen elektronischen Spielsch altung produzierten Wissenschaftler eine herkömmliche BASIC-programmierte Apple-Spielmaschine, die große Popularität erlangte. Anfang 1977 erschien Apple Comp., und die Produktion der ersten Apple Personal Computer auf der Erde begann. Die Geschichte dieses Computerlevels hebt dieses Ereignis als das wichtigste hervor.
Heute stellt Apple Macintosh-Personalcomputer her, die in vielerlei Hinsicht die IBM-PC-Modelle übertreffen. Die neuen Modelle von Apple zeichnen sich nicht nur durch außergewöhnliche Qualität aus, sondern auch durch umfangreiche (nach modernen Maßstäben) Fähigkeiten. Auch für Computer von Apple wurde ein spezielles Betriebssystem entwickelt, das all ihre Besonderheiten berücksichtigt.
Die fünfte Generation von Computern
In den achtziger Jahren tritt der Entwicklungsprozess von Computern (Computergenerationen) in eine neue Phase ein - Maschinen der fünften Generation. Das Aussehen dieser Gerätemit der Entwicklung von Mikroprozessoren verbunden. Aus Sicht der Systemkonstruktionen ist die absolute Dezentralisierung der Arbeit charakteristisch, und unter Berücksichtigung von Software und mathematischen Grundlagen ist die Bewegung auf die Ebene der Arbeit in der Programmstruktur charakteristisch. Die Organisation der Arbeit elektronischer Computer wächst.
Die Effizienz der fünften Generation von Computern liegt bei einhundertacht bis einhundertneun Operationen pro Sekunde. Dieser Maschinentyp ist durch ein Mehrprozessorsystem gekennzeichnet, das auf Mikroprozessoren abgeschwächter Typen basiert, die unmittelbar im Plural verwendet werden. Jetzt gibt es elektronische Rechenmaschinen, die auf höhere Arten von Computersprachen abzielen.
