Viimastel aastakümnetel on inimkond astunud arvutiajastusse. Nutikad ja võimsad arvutid, mis põhinevad matemaatiliste toimingute põhimõtetel, töötavad teabega, juhivad üksikute masinate ja tervete tehaste tegevust, kontrollivad toodete ja erinevate toodete kvaliteeti. Meie ajal on arvutitehnoloogia inimtsivilisatsiooni arengu aluseks. Teel sellele positsioonile tuli läbida lühike, kuid väga tormiline rada. Ja pikka aega kutsuti neid masinaid mitte arvutiteks, vaid arvutiteks (arvutiteks).
Arvuti klassifikatsioon
Üldise klassifikatsiooni järgi jagunevad arvutid mitme põlvkonna vahel. Määravad omadused seadmete klassifitseerimisel konkreetsesse põlvkonda on nende individuaalsed struktuurid ja modifikatsioonid, sellised nõuded elektroonilistele arvutitele nagu kiirus, mälumaht, juhtimismeetodid ja andmetöötlusmeetodid.
Muidugiarvutite jaotus on igal juhul tinglik - on suur hulk masinaid, mida teatud märkide järgi peetakse ühe põlvkonna mudeliteks, teiste järgi aga hoopis teise põlvkonna mudeliteks.
Selle tulemusel võib neid seadmeid liigitada elektroonilise andmetöötluse tüüpi mudelite moodustamise mittekattuvateks etappideks.
Igal juhul läbib arvutite täiustamine mitmeid etappe. Ja iga etapi arvutite genereerimisel on üksteisest olulisi erinevusi elementaarsete ja tehniliste baaside ning teatud matemaatilise tüübi teatud toe poolest.
Esimese põlvkonna arvutid
1. põlvkonna arvutusmasinad, mis töötati välja sõjajärgsetel algusaastatel. Loodi mitte eriti võimsaid elektroonilisi arvuteid, mis põhinesid elektroonilist tüüpi lampidel (sama, mis kõigil nende aastate telerimudelitel). Mingil määral oli see sellise tehnika kujunemise etapp.
Esimesi arvuteid peeti eksperimentaalseteks seadmetüüpideks, mis loodi olemasolevate ja uute kontseptsioonide analüüsimiseks (erinevates teadustes ja mõnes keerulises tööstusharus). Arvutimasinate maht ja mass, mis olid üsna suured, nõudis sageli väga suuri ruume. Nüüd tundub see nagu muinasjutt ammu läinud ja isegi mitte päris tõelistest aastatest.
Andmete sisestamine esimese põlvkonna masinatesse toimus perfokaartide laadimise meetodil ja funktsioonide lahendamise jadade programmjuhtimine toimus näiteks ENIAC-is - sisestamise meetodil. ladumissfääri pistikud ja vormid.
Vaatamatatõsiasjale, et selline programmeerimismeetod võttis üksuse ettevalmistamiseks palju aega, masinaplokkide ladumisväljadel ühenduste jaoks, andis kõik võimalused ENIACi matemaatiliste "võimete" demonstreerimiseks ja sellega kaasnevad olulised eelised. oli erinevusi programmi perforeeritud lindi meetodist, mis sobib relee tüüpi masinatele.
Mõtlemise põhimõte
Esimeste arvutite kallal töötanud töötajad ei lahkunud, nad olid pidev alt masinate läheduses ja jälgisid olemasolevate vaakumtorude efektiivsust. Kuid niipea, kui vähem alt üks lamp üles ütles, tõusis ENIAC koheselt üles ja kõik kiirustavad otsisid katkist lampi.
Lampide väga sagedase vahetamise peamine (ehkki ligikaudne) põhjus oli järgmine: lampide kuumenemine ja kiirgus tõmbasid ligi putukaid, need lendasid aparaadi siseruumi ja "aitasid" tekitada lühikese elektri vooluring. See tähendab, et nende masinate esimene põlvkond oli välismõjude suhtes väga haavatav.
Kui kujutame ette, et need oletused võivad tõele vastata, siis mõistel "vead" ("bugs"), mis tähendab vigu ja vigu arvutitarkvaras ja riistvaras, on hoopis teine tähendus.
Noh, kui auto tuled oleksid töökorras, saaksid hoolduspersonalid ENIAC-i mõne muu ülesande jaoks häälestada, korraldades käsitsi ümber umbes kuue tuhande juhtme ühendused. Kõik need kontaktid tuli uuesti vahetada, kui tekkis teist tüüpi ülesanne.
Seeriamasinad
Esimene elektrooniline arvuti, mida hakati masstootma, oli UNIVAC. Sellest sai esimene mitmeotstarbeline elektrooniline digitaalarvuti. UNIVAC, mis pärineb aastatest 1946–1951, nõudis liitmisperioodi 120 µs, kogukorrutamist 1800 µs ja jagamisi 3600 µs.
Sellised masinad nõudsid suurt ala, palju elektrit ja neil oli märkimisväärne arv elektroonilisi lampe.
Eelkõige oli Nõukogude elektroonilisel arvutil "Strela" neid lampe 6400 ja pooljuhtdioode 60 tuhat koopiat. Selle põlvkonna arvutite kiirus ei olnud suurem kui kaks või kolm tuhat toimingut sekundis, RAM-i suurus ei ületanud kahte Kb. Ainult üksus M-2 (1958) jõudis ligikaudu nelja KB RAM-i ja masina kiirus ulatus kahekümne tuhande toiminguni sekundis.
teise põlvkonna arvutid
1948. aastal hankisid mitmed lääne teadlased ja leiutajad esimese töötava transistori. See oli punkt-kontaktmehhanism, milles kolm peenikest metalltraati puutusid kokku polükristallilise materjali ribaga. Järelikult paranes arvutite perekond juba neil aastatel.
Esimesed transistoriseeritud arvutite mudelid pärinevad 1950. aastate lõpust ja viis aastat hiljem ilmusid digitaalarvutite välised vormid, millel on oluliselt täiustatud funktsioonid.
Arhitektuurifunktsioonid
ÜksTransistori oluline põhimõte on see, et ühes eksemplaris suudab see natuke tööd teha 40 tavalise lambi jaoks ja isegi siis hoiab see suuremat töökiirust. Masin eraldab minimaalselt soojust ning peaaegu ei kasuta elektriallikaid ega energiat. Sellega seoses on nõuded personaalarvutitele kasvanud.
Paralleelselt tavapäraste elektrilampide järkjärgulise asendamisega tõhusate transistoridega on üha enam täiustatud saadaolevate andmete salvestamise tehnikat. Mälu laiendamine on käimas ja modifitseeritud magnetlint, mida esmakordselt kasutati UNIVAC-i esimese põlvkonna arvutites, on hakanud paranema.
Tuleb märkida, et eelmise sajandi kuuekümnendate keskel kasutati andmete kettale salvestamise meetodit. Märkimisväärsed edusammud arvutite kasutamisel võimaldasid saavutada kiiruse miljon toimingut sekundis! Eelkõige võib teise põlvkonna elektrooniliste arvutite tavaliste transistorarvutite hulka arvata "Stretch" (Suurbritannia), "Atlas" (USA). Sel ajal tootis NSVL ka kvaliteetseid arvutimudeleid (eelkõige BESM-6).
Transistoritel põhinevate arvutite väljalaskmine vähendas nende mahtu, kaalu, elektrikulusid ja masinate maksumust ning parandas töökindlust ja tõhusust. See võimaldas suurendada kasutajate arvu ja lahendatavate ülesannete nimekirja. Võttes arvesse funktsioone, mis eristasid teise põlvkonna arvuteid,selliste masinate arendajad hakkasid konstrueerima keelte algoritmilisi vorme inseneri- (eelkõige ALGOL, FORTRAN) ja majanduslike (eriti COBOL) tüüpi arvutuste jaoks.
Kasvavad ka elektrooniliste arvutite hügieeninõuded. Viiekümnendatel toimus veel üks läbimurre, kuid siiski oli see tänapäevasest tasemest veel kaugel.
OS-i tähtsus
Kuid ka tol ajal oli arvutitehnoloogia juhtiv ülesanne ressursside – tööaja ja mälu – vähendamine. Selle probleemi lahendamiseks hakkasid nad seejärel kavandama praeguste operatsioonisüsteemide prototüüpe.
Esimeste operatsioonisüsteemide (OS) tüübid võimaldasid parandada arvutikasutajate töö automatiseerimist, mis oli suunatud teatud ülesannete täitmisele: programmiandmete sisestamine masinasse, vajalike tõlkijate kutsumine, helistamine programmi jaoks vajalikud kaasaegsed raamatukogu alamprogrammid jne
Seetõttu tuli teise põlvkonna arvutitesse jätta lisaks programmile ja mitmesugusele infole ka spetsiaalne juhend, kus olid ära toodud töötlemise etapid ning andmete loetelu programmi ja selle arendajate kohta. Pärast seda hakati masinatesse paralleelselt sisestama teatud arvu operaatorite jaoks mõeldud ülesandeid (ülesannetega komplekte), nendes operatsioonisüsteemide vormides oli vaja jagada arvutiressursside tüübid teatud ülesannete vormide vahel - multiprogrammeerimismeetod ilmusid uurimiseks töötavad andmed.
Kolmas põlvkond
Arengu tõttuArvutite integraallülituste (IC-de) loomise tehnoloogiaga õnnestus saavutada olemasolevate pooljuhtahelate kiiruse ja töökindluse taseme kiirendus, samuti nende mõõtmete, kasutatava võimsuse ja hinna järjekordne vähenemine.
Mikroskeemide integreeritud vorme hakati nüüd valmistama fikseeritud komplektist elektroonilist tüüpi osadest, mis tarniti ristkülikukujuliste piklike räniplaatidena ja mille ühe külje pikkus ei ületanud 1 cm. Seda tüüpi vahvel (kristallid) asetatakse väikesemahulisse plastkarpi, mõõtmeid selles saab arvutada vaid kasutades nn. "jalad".
Nendel põhjustel hakkas arvutite arengutempo kiiresti kasvama. See võimaldas mitte ainult parandada töö kvaliteeti ja vähendada selliste masinate maksumust, vaid ka moodustada väikese, lihtsa, odava ja töökindla massi tüüpi seadmeid - miniarvutit. Need masinad olid algselt mõeldud väga tehniliste probleemide lahendamiseks mitmesuguste harjutuste ja tehnikate puhul.
Nende aastate juhtivaks hetkeks peeti masinate ühendamise võimalust. Kolmanda põlvkonna arvutid on loodud, võttes arvesse erinevat tüüpi ühilduvaid üksikmudeleid. Kõik muud matemaatiliste ja mitmesuguse tarkvara arendamise kiirendused aitavad kaasa pakkprogrammide moodustamisele probleemipõhise programmeerimiskeele standardprobleemide lahendamiseks. Siis ilmuvad esimest korda tarkvarapaketid – operatsioonisüsteemide vormid, millel areneb kolmas põlvkond arvuteid.
Neljas põlvkond
Arvutite elektroonikaseadmete aktiivne täiustamineaitas kaasa suurte integraallülituste (LSI) tekkele, kus iga kristall sisaldas mitu tuhat elektrilist tüüpi osa. Tänu sellele hakati tootma järgmise põlvkonna arvuteid, mille elementaarne baas sai suurema mälumahu ja vähendatud tsükleid käskude realiseerimiseks: mälubaitide kasutamine ühes masinatoimingus hakkas oluliselt vähenema. Kuid kuna programmeerimiskulud pole peaaegu langenud, on esiplaanile tõusnud puht alt inimtüüpi, mitte masinatüüpi ressursside vähendamise ülesanded, nagu varem.
Toodeti järgmist tüüpi operatsioonisüsteeme, mis võimaldasid operaatoritel täiustada oma programme otse arvutiekraanide taga, see lihtsustas kasutajate tööd, mille tulemusena ilmusid peagi esimesed uue tarkvarabaasi arendused. See meetod oli absoluutselt vastuolus teabe arendamise algfaaside teooriaga, milles kasutati esimese põlvkonna arvuteid. Nüüd hakati arvuteid kasutama mitte ainult suurte teabehulkade salvestamiseks, vaid ka erinevate tegevusvaldkondade automatiseerimiseks ja mehhaniseerimiseks.
Muudatused seitsmekümnendate alguses
1971. aastal lasti välja suur arvutite integraallülitus, kus paiknes kogu tavapärase arhitektuuriga arvuti protsessor. Nüüd on saanud võimalikuks paigutada ühte suurde integraallülitusse peaaegu kõik elektroonilist tüüpi vooluringid, mis tüüpilises arvutiarhitektuuris ei olnud keerulised. Seega on tavaseadmete masstootmise võimalused väikestelehinnad. See oli arvutite uus, neljas põlvkond.
Sellest ajast alates on toodetud palju odavaid (kasutatakse kompaktsetes klaviatuurarvutites) ja juhtlülitusi, mis mahuvad ühele või mitmele suurele protsessoriga, piisava RAM-i ja executive-tüüpi ühenduste struktuuriga integreeritud trükkplaadile. andurid juhtimismehhanismides.
Programmid, mis töötasid automootorites bensiini reguleerimise, teatud elektroonilise teabe edastamise või fikseeritud pesurežiimidega, viidi arvuti mällu või erinevat tüüpi kontrollereid kasutades või otse ettevõtetesse.
Seitsmekümnendatel hakati tootma universaalseid arvutussüsteeme, mis ühendasid protsessori, suure hulga mälu, erinevate liideste ahelad sisend-väljundmehhanismiga, mis paiknes ühises suures integraallülituses (nn. ühekiibilised arvutid) või muudes versioonides ühisel trükkplaadil asuvad suured integraallülitused. Selle tulemusel hakkas neljanda põlvkonna arvutite levikul korduma kuuekümnendatel kujunenud olukord, kus suurtes suurarvutites tegid osa tööst tagasihoidlikud miniarvutid.
Neljanda põlvkonna arvuti omadused
Neljanda põlvkonna elektroonilised arvutid olid keerulised ja hargnenud võimalustega:
- tavaline mitme protsessori režiim;
- paralleelset järjestikust tüüpi programmid;
- kõrgetasemelised arvutikeeled;
- tekkimineesimesed arvutivõrgud.
Nende seadmete tehniliste võimaluste arengut iseloomustasid järgmised sätted:
- Tüüpiline signaali viivitus 0,7 ns/v.
- Juhtiv mälutüüp on tüüpiline pooljuht. Seda tüüpi mälust teabe genereerimise periood on 100–150 ns. Mälu – 1012–1013 tähemärki.
Operatsioonisüsteemide riistvararakenduse kasutamine
Modulaarsüsteeme on hakatud kasutama tarkvara tüüpi tööriistade jaoks.
Esimene personaalelektrooniline arvuti loodi 1976. aasta kevadel. Tavapärase elektroonilise mänguahela integreeritud 8-bitiste kontrollerite põhjal valmistasid teadlased tavapärase BASIC-programmeeritud Apple'i mängumasina, mis saavutas suure populaarsuse. 1977. aasta alguses ilmus Apple Comp., millega alustati esimeste Apple’i personaalarvutite tootmist Maal. Selle arvutitaseme ajalugu tõstab selle sündmuse esile kui kõige olulisemat.
Täna toodab Apple Macintoshi personaalarvuteid, mis paljuski ületavad IBMi personaalarvuteid. Apple'i uusi mudeleid ei erista mitte ainult erakordne kvaliteet, vaid ka ulatuslikud (kaasaegsete standardite järgi) võimalused. Apple'i arvutite jaoks on välja töötatud ka spetsiaalne operatsioonisüsteem, mis võtab arvesse kõiki nende erakordseid funktsioone.
Viies arvutipõlvkond
Kaheksakümnendatel jõuab arvutite (arvutipõlvkondade) arendusprotsess uude etappi – viienda põlvkonna masinad. Nende seadmete välimusseotud mikroprotsessorite arendamisega. Süsteemikonstruktsioonide seisukoh alt on iseloomulik töö absoluutne detsentraliseeritus ning tarkvaralisi ja matemaatilisi aluseid arvestades on iseloomulik liikumine programmi struktuuris töö tasemele. Elektrooniliste arvutite töökorraldus kasvab.
Viienda põlvkonna arvutite efektiivsus on sada kaheksa kuni sada üheksa toimingut sekundis. Seda tüüpi masinaid iseloomustab mitmeprotsessoriline süsteem, mis põhineb nõrgestatud tüüpi mikroprotsessoritel, mida kasutatakse kohe mitmuses. Nüüd on olemas elektroonilise andmetöötluse tüüpi masinaid, mis on suunatud kõrgetasemelistele arvutikeeltele.
