Negli ultimi decenni, l'umanità è entrata nell'era dei computer. Computer intelligenti e potenti, basati sui principi delle operazioni matematiche, lavorano con le informazioni, gestiscono le attività di singole macchine e intere fabbriche, controllano la qualità dei prodotti e dei vari prodotti. Nel nostro tempo, la tecnologia informatica è la base per lo sviluppo della civiltà umana. Per raggiungere questa posizione è stato necessario superare un percorso breve ma molto turbolento. E per molto tempo queste macchine non sono state chiamate computer, ma computer (computer).
Classificazione informatica
Secondo la classificazione generale, i computer sono distribuiti su un certo numero di generazioni. Le proprietà determinanti quando si classificano i dispositivi in base a una particolare generazione sono le loro singole strutture e modifiche, requisiti per i computer elettronici come velocità, dimensione della memoria, metodi di controllo e metodi di elaborazione dei dati.
Certola distribuzione dei computer sarà comunque condizionale - esistono un gran numero di macchine che, secondo alcuni segnali, sono considerate modelli di una generazione e, secondo altri, appartengono a una completamente diversa.
Di conseguenza, questi dispositivi possono essere classificati come fasi non coincidenti della formazione di modelli di tipo informatico.
In ogni caso, il miglioramento dei computer passa attraverso una serie di fasi. E la generazione di computer di ogni stadio presenta differenze significative l'una dall' altra in termini di basi elementari e tecniche, supporto certo di un particolare tipo matematico.
La prima generazione di computer
Macchine informatiche di prima generazione sviluppate nei primi anni del dopoguerra. Furono creati computer elettronici non molto potenti, basati su lampade di tipo elettronico (le stesse di tutti i modelli TV di quegli anni). In una certa misura, questo è stato lo stadio di formazione di tale tecnica.
I primi computer erano considerati tipi sperimentali di dispositivi formati per analizzare concetti esistenti e nuovi (in varie scienze e in alcuni settori complessi). Il volume e la massa delle macchine informatiche, che erano piuttosto grandi, richiedevano spesso stanze molto grandi. Ora sembra una fiaba di anni lontani e nemmeno del tutto reali.
L'introduzione dei dati nelle macchine della prima generazione è avvenuta con il metodo di caricamento delle schede perforate e la gestione del programma delle sequenze di funzioni di risoluzione è stata eseguita, ad esempio, in ENIAC - con il metodo di inserimento spine e forme di una sfera di composizione.
Nonostanteal fatto che un tale metodo di programmazione richiedeva molto tempo per preparare l'unità, per i collegamenti sui campi di composizione dei blocchi macchina, offriva tutte le opportunità per dimostrare le "capacità" matematiche di ENIAC, e con notevoli benefici esso presentava differenze rispetto al metodo del nastro perforato del programma, che è adatto per le macchine del tipo a relè.
Il principio del "pensare"
I dipendenti che hanno lavorato ai primi computer non se ne sono andati, sono stati costantemente vicino alle macchine e hanno monitorato l'efficienza delle valvole a vuoto esistenti. Ma non appena almeno una lampada si è guastata, l'ENIAC si è alzata all'istante, tutti in fretta hanno cercato la lampada rotta.
Il motivo principale (seppur approssimativo) della sostituzione molto frequente delle lampade era il seguente: il riscaldamento e l'irradiamento delle lampade attiravano gli insetti, questi volavano nel volume interno dell'apparecchio e “aiutavano” a creare un corto circuito elettrico circuito. Cioè, la prima generazione di queste macchine era molto vulnerabile alle influenze esterne.
Se immaginiamo che queste ipotesi possano essere vere, allora il concetto di "bug" ("bug"), che significa errori ed errori nelle apparecchiature informatiche software e hardware, ha un significato completamente diverso.
Beh, se le luci dell'auto fossero funzionanti, il personale addetto alla manutenzione potrebbe sintonizzare l'ENIAC per un altro compito riorganizzando manualmente i collegamenti di circa seimila fili. Tutti questi contatti dovevano essere scambiati di nuovo quando si presentava un diverso tipo di attività.
Macchine seriali
Il primo computer elettronico, che iniziò ad essere prodotto in serie, fu UNIVAC. È diventato il primo tipo di computer digitale elettronico multiuso. UNIVAC, che risale al 1946-1951, richiedeva un periodo di addizione di 120 µs, moltiplicazioni totali di 1800 µs e divisioni di 3600 µs.
Queste macchine richiedevano una vasta area, molta elettricità e avevano un numero significativo di lampade elettroniche.
In particolare, il computer elettronico sovietico "Strela" aveva 6400 di queste lampade e 60mila copie di diodi di tipo semiconduttore. La velocità di questa generazione di computer non era superiore a due o tremila operazioni al secondo, la dimensione della RAM non superava i due Kb. Solo l'unità M-2 (1958) ha raggiunto la RAM di circa quattro KB e la velocità della macchina ha raggiunto le ventimila azioni al secondo.
computer di seconda generazione
Nel 1948, il primo transistor funzionante fu ottenuto da diversi scienziati e inventori occidentali. Era un meccanismo di contatto puntuale in cui tre sottili fili metallici erano in contatto con una striscia di materiale policristallino. Di conseguenza, la famiglia dei computer è migliorata già in quegli anni.
I primi modelli di computer a transistor rilasciati risalgono all'ultima metà degli anni '50 e cinque anni dopo apparvero forme esterne di computer digitale con funzioni notevolmente migliorate.
Caratteristiche dell'architettura
Uno diIl principio importante del transistor è che in una singola copia sarà in grado di fare del lavoro per 40 lampade ordinarie e anche in questo caso manterrà una velocità di funzionamento più elevata. La macchina emette una quantità minima di calore e quasi non utilizzerà fonti elettriche ed energia. A questo proposito, i requisiti per i personal computer elettronici sono cresciuti.
In parallelo con la graduale sostituzione delle tradizionali lampade di tipo elettrico con efficienti transistor, si è assistito ad un aumento del miglioramento della tecnica di memorizzazione dei dati disponibili. L'espansione della memoria è in corso e il nastro magnetico modificato, utilizzato per la prima volta nella prima generazione di computer UNIVAC, ha iniziato a migliorare.
Va notato che a metà degli anni Sessanta del secolo scorso veniva utilizzato il metodo di archiviazione dei dati sui dischi. Significativi progressi nell'uso dei computer hanno permesso di ottenere una velocità di un milione di operazioni al secondo! In particolare, "Stretch" (Gran Bretagna), "Atlas" (USA) possono essere annoverati tra i normali computer a transistor della seconda generazione di computer elettronici. A quel tempo, l'URSS produceva anche modelli di computer di alta qualità (in particolare BESM-6).
Il rilascio di computer basati su transistor ha causato una riduzione del loro volume, peso, costi dell'elettricità e costo delle macchine, oltre a una maggiore affidabilità ed efficienza. Ciò ha consentito di aumentare il numero di utenti e l'elenco dei compiti da risolvere. Tenendo conto delle caratteristiche che hanno contraddistinto la seconda generazione di computer,gli sviluppatori di tali macchine iniziarono a costruire forme algoritmiche di linguaggi per tipi di calcolo ingegneristici (in particolare ALGOL, FORTRAN) ed economici (in particolare COBOL).
Anche i requisiti igienici per i computer elettronici stanno aumentando. Negli anni Cinquanta ci fu un' altra svolta, ma era ancora lontana dal livello moderno.
Importanza del sistema operativo
Ma anche a quel tempo, il compito principale della tecnologia informatica era ridurre le risorse: tempo di lavoro e memoria. Per risolvere questo problema, hanno quindi iniziato a progettare prototipi degli attuali sistemi operativi.
I tipi dei primi sistemi operativi (OS) hanno permesso di migliorare l'automazione del lavoro degli utenti di computer, finalizzata all'esecuzione di determinati compiti: inserire i dati del programma nella macchina, chiamare i traduttori necessari, chiamare le moderne subroutine della libreria necessarie per il programma, ecc.
Quindi, oltre al programma e ad informazioni varie, nei computer di seconda generazione era necessario lasciare anche un'istruzione speciale, dove venivano indicati i passaggi di elaborazione e un elenco di dati sul programma e sui suoi sviluppatori. Successivamente, un certo numero di attività per gli operatori (set con attività) ha iniziato a essere introdotto nelle macchine in parallelo, in queste forme di sistemi operativi era necessario dividere i tipi di risorse del computer tra determinate forme di attività: un metodo di multiprogrammazione di sono apparsi i dati di lavoro per lo studio.
Terza generazione
A causa dello sviluppoLa tecnologia di creazione di circuiti integrati (CI) di computer è riuscita ad ottenere un'accelerazione della velocità e del grado di affidabilità dei circuiti a semiconduttori esistenti, nonché un' altra riduzione delle loro dimensioni, della quantità di energia utilizzata e del prezzo.
Le forme integrate di microcircuiti iniziarono ora a essere realizzate da un insieme fisso di parti di tipo elettronico, che erano fornite in wafer di silicio allungati rettangolari e avevano una lunghezza di un lato non superiore a 1 cm. Questo tipo di wafer (cristalli) è posto in una custodia di plastica di piccoli volumi, le dimensioni in esso possono essere calcolate solo utilizzando la selezione del cosiddetto. "gambe".
Per questi motivi, il ritmo di sviluppo dei computer iniziò ad aumentare rapidamente. Ciò ha consentito non solo di migliorare la qualità del lavoro e ridurre il costo di tali macchine, ma anche di formare dispositivi di un tipo di massa piccolo, semplice, economico e affidabile: un minicomputer. Queste macchine sono state originariamente progettate per risolvere problemi altamente tecnici in vari esercizi e tecniche.
Il momento clou di quegli anni fu considerato la possibilità di unificare le macchine. La terza generazione di computer viene creata tenendo conto di singoli modelli compatibili di diversi tipi. Tutte le altre accelerazioni nello sviluppo di software matematici e vari contribuiscono alla formazione di programmi batch per la risolvibilità di problemi standard di un linguaggio di programmazione orientato ai problemi. Quindi, per la prima volta, compaiono i pacchetti software - forme di sistemi operativi su cui si sviluppa la terza generazione di computer.
Quarta generazione
Miglioramento attivo dei dispositivi elettronici dei computerha contribuito all'emergere di grandi circuiti integrati (LSI), in cui ogni cristallo conteneva diverse migliaia di parti di tipo elettrico. Grazie a ciò, iniziarono a essere prodotte le successive generazioni di computer, le cui basi elementari ricevevano una maggiore quantità di memoria e cicli ridotti per l'implementazione dei comandi: l'uso di byte di memoria in un'operazione della macchina iniziò a diminuire in modo significativo. Ma poiché i costi di programmazione sono appena diminuiti, sono emersi i compiti di riduzione delle risorse di tipo puramente umano, e non di tipo macchina, come prima.
Sono stati prodotti sistemi operativi dei tipi successivi, che hanno consentito agli operatori di migliorare i propri programmi direttamente dietro i display del computer, questo ha semplificato il lavoro degli utenti, a seguito del quale sono apparsi presto i primi sviluppi di una nuova base software. Questo metodo contraddiceva assolutamente la teoria delle fasi iniziali dello sviluppo dell'informazione, che utilizzava i computer della prima generazione. Ora i computer iniziarono ad essere utilizzati non solo per la registrazione di grandi quantità di informazioni, ma anche per l'automazione e la meccanizzazione di vari campi di attività.
Cambiamenti nei primi anni settanta
Nel 1971 fu rilasciato un grande circuito integrato di computer, dove si trovava l'intero processore di un computer di architetture convenzionali. È ora diventato possibile disporre in un unico grande circuito integrato quasi tutti i circuiti di tipo elettronico che non erano complessi in una tipica architettura di computer. Pertanto, le possibilità di produzione in serie di dispositivi convenzionali per i piccoliprezzi. Questa era la nuova, quarta generazione di computer.
Da allora sono stati prodotti molti circuiti di controllo economici (usati nei computer con tastiera compatta) che si adattano a uno o più grandi circuiti integrati con processori, RAM sufficiente e una struttura di connessioni di tipo esecutivo sensori nei meccanismi di controllo.
Programmi che funzionavano con la regolazione della benzina nei motori delle automobili, con il trasferimento di determinate informazioni elettroniche o con modalità di lavaggio fisse, sono stati introdotti nella memoria del computer o utilizzando vari tipi di controller, o direttamente presso le imprese.
Gli anni Settanta videro l'inizio della produzione di sistemi di calcolo universali che combinavano un processore, una grande quantità di memoria, circuiti di varie interfacce con un meccanismo di input-output situato in un comune grande circuito integrato (il cosiddetto computer a chip singolo) o, in altre versioni, grandi circuiti integrati posti su un comune circuito stampato. Di conseguenza, quando la quarta generazione di computer si diffuse, iniziò una ripetizione della situazione che si era sviluppata negli anni Sessanta, quando piccoli minicomputer eseguivano parte del lavoro in grandi computer mainframe.
Proprietà del computer di quarta generazione
I computer elettronici di quarta generazione erano complessi e avevano capacità ramificate:
- modalità multiprocessore normale;
- programmi di tipo sequenziale parallelo;
- tipi di linguaggi informatici di alto livello;
- emergenzaprime reti di computer.
Lo sviluppo delle capacità tecniche di questi dispositivi è stato caratterizzato dalle seguenti disposizioni:
- Tipico ritardo del segnale di 0,7 ns/v.
- Il tipo principale di memoria è un tipico semiconduttore. Il periodo di generazione delle informazioni da questo tipo di memoria è di 100–150 ns. Memoria - 1012-1013 caratteri.
Utilizzo dell'implementazione hardware dei sistemi operativi
I sistemi modulari hanno iniziato a essere utilizzati per strumenti di tipo software.
Il primo personal computer elettronico è stato creato nella primavera del 1976. Basandosi sui controller integrati a 8 bit di un circuito di gioco elettronico convenzionale, gli scienziati hanno prodotto una macchina da gioco Apple convenzionale programmata in BASIC, che ha guadagnato grande popolarità. All'inizio del 1977 apparve Apple Comp. e iniziò la produzione dei primi personal computer Apple sulla Terra. La cronologia di questo livello di computer evidenzia questo evento come il più importante.
Oggi, Apple produce personal computer Macintosh, che per molti aspetti superano i modelli di PC IBM. I nuovi modelli di Apple si distinguono non solo per la qualità eccezionale, ma anche per le capacità estese (secondo gli standard moderni). È stato sviluppato anche uno speciale sistema operativo per i computer di Apple, che tiene conto di tutte le loro eccezionali caratteristiche.
La quinta generazione di computer
Negli anni ottanta il processo di sviluppo dei computer (generazioni di computer) entra in una nuova fase: le macchine di quinta generazione. L'aspetto di questi dispositiviassociati allo sviluppo dei microprocessori. Dal punto di vista delle costruzioni di sistema, è caratteristico il decentramento assoluto del lavoro e, considerando il software e le basi matematiche, è caratteristico il movimento al livello di lavoro nella struttura del programma. Cresce l'organizzazione del lavoro dei computer elettronici.
L'efficienza della quinta generazione di computer va da centootto a centonove operazioni al secondo. Questo tipo di macchina è caratterizzata da un sistema multiprocessore, che si basa su microprocessori di tipo depotenziato, che vengono utilizzati immediatamente al plurale. Ora ci sono tipi di computer elettronici di macchine destinati a tipi di linguaggi informatici di alto livello.
