Posljednjih desetljeća čovječanstvo je ušlo u doba računala. Pametna i moćna računala, temeljena na principima matematičkih operacija, rade s informacijama, upravljaju aktivnostima pojedinih strojeva i cijelih tvornica, kontroliraju kvalitetu proizvoda i raznih proizvoda. U naše vrijeme računalna tehnologija je temelj razvoja ljudske civilizacije. Na putu do ove pozicije trebalo je proći kratak, ali vrlo turbulentan put. I dugo vremena ti se strojevi zvali ne računala, već računala (računala).
Klasifikacija računala
Prema općoj klasifikaciji, računala su raspoređena u više generacija. Odlučujuća svojstva pri razvrstavanju uređaja u određenu generaciju su njihove pojedinačne strukture i modifikacije, kao što su zahtjevi za elektronička računala kao što su brzina, veličina memorije, metode upravljanja i metode obrade podataka.
Naravnodistribucija računala će u svakom slučaju biti uvjetna - postoji veliki broj strojeva koji se, prema nekim znakovima, smatraju modelima jedne generacije, a prema drugima pripadaju sasvim drugoj.
Kao rezultat toga, ovi se uređaji mogu klasificirati kao nepodudarne faze formiranja modela elektroničkog računalnog tipa.
U svakom slučaju, poboljšanje računala prolazi kroz niz faza. A generacija računala svake faze ima značajne razlike jedna od druge u pogledu elementarne i tehničke osnove, određene podrške određenog matematičkog tipa.
Prva generacija računala
Računalni strojevi prve generacije razvijeni su u ranim poslijeratnim godinama. Stvorena su ne baš moćna elektronička računala, temeljena na lampama elektroničkog tipa (isto kao u svim TV modelima tih godina). Donekle je to bila faza formiranja takve tehnike.
Prva računala smatrana su eksperimentalnim tipovima uređaja koji su formirani za analizu postojećih i novih koncepata (u raznim znanostima iu nekim složenim industrijama). Volumen i masa računalnih strojeva, koji su bili prilično veliki, često su zahtijevali vrlo velike prostorije. Sada se čini kao bajka o davno prošlim, a ne baš stvarnim godinama.
Uvođenje podataka u strojeve prve generacije išlo je metodom učitavanja bušenih kartica, a programsko upravljanje nizovima funkcija rješavanja provedeno je npr. u ENIAC-u - metodom unosa čepovi i oblici kugle za slaganje.
Unatočna činjenicu da je takva metoda programiranja zahtijevala dosta vremena za pripremu jedinice, za veze na poljima slaganja strojnih blokova, pružala je sve mogućnosti za demonstraciju matematičkih "sposobnosti" ENIAC-a, a uz značajne prednosti imao razlike u odnosu na programsku metodu bušene trake, koja je prikladna za strojeve tipa releja.
Princip "razmišljanja"
Zaposlenici koji su radili na prvim računalima nisu odlazili, stalno su bili u blizini strojeva i pratili učinkovitost postojećih vakuumskih cijevi. Ali čim je barem jedna svjetiljka pokvarila, ENIAC je odmah ustao, svi su u žurbi tražili pokvarenu lampu.
Glavni razlog (iako približan) za vrlo čestu zamjenu svjetiljki bio je sljedeći: zagrijavanje i sjaj svjetiljki privlačili su insekte, uletjeli su u unutarnji volumen aparata i "pomagali" u stvaranju kratkog električnog strujni krug. Odnosno, prva generacija ovih strojeva bila je vrlo osjetljiva na vanjske utjecaje.
Ako zamislimo da bi ove pretpostavke mogle biti istinite, onda koncept "bugova" ("bugova"), što znači pogreške i greške u softverskoj i hardverskoj računalnoj opremi, ima potpuno drugačije značenje..
Pa, da su svjetiljke u autu bile ispravne, osoblje za održavanje moglo bi podesiti ENIAC za drugi zadatak ručnim preuređivanjem priključaka oko šest tisuća žica. Svi ovi kontakti morali su se ponovno zamijeniti kada se pojavila drugačija vrsta zadatka.
Serijski strojevi
Prvo elektroničko računalo, koje se počelo masovno proizvoditi, bilo je UNIVAC. Postao je prva vrsta višenamjenskog elektroničkog digitalnog računala. UNIVAC, koji datira iz 1946.-1951., zahtijevao je razdoblje zbrajanja od 120 µs, ukupna množenja od 1800 µs i dijeljenja od 3600 µs.
Takvi strojevi zahtijevali su veliku površinu, puno struje i imali su značajan broj elektroničkih svjetiljki.
Konkretno, sovjetsko elektroničko računalo "Strela" imalo je 6400 ovih svjetiljki i 60 tisuća primjeraka dioda poluvodičkog tipa. Brzina ove generacije računala nije bila veća od dvije ili tri tisuće operacija u sekundi, veličina RAM-a nije bila veća od dva Kb. Samo je jedinica M-2 (1958.) dosegla RAM od oko četiri KB, a brzina stroja dosegla je dvadeset tisuća akcija u sekundi.
računala druge generacije
Godine 1948. nekoliko zapadnih znanstvenika i izumitelja nabavilo je prvi radni tranzistor. Bio je to mehanizam točkastog kontakta u kojem su tri tanke metalne žice bile u kontaktu s trakom od polikristalnog materijala. Posljedično, obitelj računala se poboljšala već tih godina.
Prvi modeli tranzistoriziranih računala objavljeni datiraju iz zadnje polovice 1950-ih, a pet godina kasnije pojavili su se vanjski oblici digitalnog računala sa znatno poboljšanim funkcijama.
Arhitekturne značajke
Jedan odVažan princip tranzistora je da će u jednom primjerku moći obaviti neki posao za 40 običnih lampi, a i tada će održavati veću brzinu rada. Stroj emitira minimalnu količinu topline i gotovo neće koristiti električne izvore i energiju. U tom smislu, zahtjevi za osobnim elektroničkim računalima porasli su.
Paralelno s postupnom zamjenom konvencionalnih električnih svjetiljki učinkovitim tranzistorima, došlo je do povećanja poboljšanja tehnike pohranjivanja dostupnih podataka. Proširenje memorije je u tijeku, a magnetska modificirana traka, koja je prvi put korištena u prvoj generaciji UNIVAC računala, počela se poboljšavati.
Treba napomenuti da se sredinom šezdesetih godina prošlog stoljeća koristila metoda pohranjivanja podataka na diskove. Značajan napredak u korištenju računala omogućio je postizanje brzine od milijun operacija u sekundi! Konkretno, "Stretch" (Velika Britanija), "Atlas" (SAD) mogu se ubrojiti među obična tranzistorska računala druge generacije elektroničkih računala. U to je vrijeme SSSR proizvodio i visokokvalitetne modele računala (posebno BESM-6).
Izdavanje računala baziranih na tranzistorima uzrokovalo je smanjenje njihovog volumena, težine, troškova električne energije i troškova strojeva, kao i poboljšanu pouzdanost i učinkovitost. To je omogućilo povećanje broja korisnika i popisa zadataka za rješavanje. Uzimajući u obzir značajke koje su razlikovale drugu generaciju računala,programeri takvih strojeva počeli su konstruirati algoritamske oblike jezika za inženjerske (posebno ALGOL, FORTRAN) i ekonomske (posebno COBOL) vrste proračuna.
Higijenski zahtjevi za elektronička računala također se povećavaju. Pedesetih je došlo do još jednog proboja, ali još uvijek je bio daleko od moderne razine.
Važnost OS
Ali čak i u to vrijeme, vodeći zadatak računalne tehnologije bio je smanjenje resursa - radnog vremena i memorije. Kako bi riješili ovaj problem, tada su počeli dizajnirati prototipove trenutnih operativnih sustava.
Tipovi prvih operativnih sustava (OS) omogućili su poboljšanje automatizacije rada korisnika računala, koja je imala za cilj obavljanje određenih zadataka: unos programskih podataka u stroj, pozivanje potrebnih prevoditelja, pozivanje moderne knjižnične potprograme potrebne za program, itd.
Stoga je, osim programa i raznih informacija, u računalima druge generacije bilo potrebno ostaviti i posebnu uputu, gdje su bili naznačeni koraci obrade i popis podataka o programu i njegovim programerima. Nakon toga se u strojeve počeo paralelno uvoditi određeni broj zadataka za operatere (skupovi sa zadacima), u tim oblicima operacijskih sustava bilo je potrebno podijeliti vrste računalnih resursa između određenih oblika zadataka – višeprogramska metoda tj. pojavio se rad za proučavanje podataka.
Treća generacija
Zbog razvojaTehnologija izrade integriranih sklopova (IC) računala uspjela je postići ubrzanje brzine i stupnja pouzdanosti postojećih poluvodičkih sklopova, kao i još jedno smanjenje njihovih dimenzija, količine upotrijebljene snage i cijene.
Integrirani oblici mikrosklopa sada su se počeli izrađivati od fiksnog skupa dijelova elektroničkog tipa, koji su bili isporučeni u pravokutnim izduženim silikonskim pločicama, a duljine jedne strane nisu bile veće od 1 cm. Ova vrsta pločice (kristali) se stavlja u plastičnu kutiju malih volumena, dimenzije u njoj mogu se izračunati samo odabirom tzv. "noge".
Zbog ovih razloga, tempo razvoja računala počeo je naglo rasti. To je omogućilo ne samo poboljšanje kvalitete rada i smanjenje troškova takvih strojeva, već i stvaranje uređaja male, jednostavne, jeftine i pouzdane masovne vrste - miniračunala. Ovi strojevi su izvorno dizajnirani za rješavanje visoko tehničkih problema u raznim vježbama i tehnikama.
Vodeći trenutak u tim godinama smatrala se mogućnost objedinjavanja strojeva. Treća generacija računala kreirana je uzimajući u obzir kompatibilne pojedinačne modele različitih tipova. Sva ostala ubrzanja u razvoju matematičkog i raznovrsnog softvera doprinose formiranju paketnih programa za rješivost standardnih problema problemsko orijentiranog programskog jezika. Tada se prvi put pojavljuju softverski paketi - oblici operativnih sustava na kojima se razvija treća generacija računala.
Četvrta generacija
Aktivno poboljšanje elektroničkih uređaja računaladoprinijelo je nastanku velikih integriranih sklopova (LSI), gdje je svaki kristal sadržavao nekoliko tisuća dijelova električnog tipa. Zahvaljujući tome počele su se proizvoditi sljedeće generacije računala, čija je elementarna osnova dobila veću količinu memorije i smanjene cikluse za provedbu naredbi: upotreba memorijskih bajtova u jednoj operaciji stroja počela se značajno smanjivati. No, budući da se troškovi programiranja gotovo nisu smanjili, zadaće smanjenja resursa čisto ljudskog tipa, a ne strojnog, kao prije, izbile su u prvi plan.
Proizvedeni su operativni sustavi sljedećih tipova koji su operaterima omogućili da unaprijede svoje programe neposredno iza računala, što je korisnicima pojednostavilo rad, uslijed čega su se ubrzo pojavili prvi razvoji nove softverske baze. Ova metoda apsolutno je proturječila teoriji početnih faza razvoja informacija, koja je koristila računala prve generacije. Sada su se računala počela koristiti ne samo za snimanje velikih količina informacija, već i za automatizaciju i mehanizaciju različitih područja djelovanja.
Promjene ranih sedamdesetih
Godine 1971. izašao je veliki integrirani sklop računala, gdje je bio smješten cijeli procesor računala konvencionalne arhitekture. Sada je postalo moguće složiti u jedan veliki integrirani krug gotovo sve sklopove elektroničkog tipa koji nisu bili složeni u tipičnoj arhitekturi računala. Dakle, mogućnosti masovne proizvodnje konvencionalnih uređaja za malecijene. Ovo je bila nova, četvrta generacija računala.
Od tada je proizvedeno puno jeftinih (koriste se u kompaktnim tipkovnicama) i upravljačkih sklopova koji staju na jednu ili nekoliko velikih integriranih ploča s procesorima, dovoljno RAM-a i strukturom veza s izvršnim tipom senzori u upravljačkim mehanizmima.
Programi koji su radili s regulacijom benzina u automobilskim motorima, uz prijenos određenih elektroničkih informacija ili s fiksnim načinima pranja, uvedeni su u memoriju računala ili korištenjem raznih vrsta kontrolera, ili izravno u poduzećima.
Sedamdesetih godina počinje proizvodnja univerzalnih računalnih sustava koji su kombinirali procesor, veliku količinu memorije, sklopove raznih sučelja s ulazno-izlaznim mehanizmom smještenim u zajedničkom velikom integriranom krugu (tzv. računala s jednim čipom) ili, u drugim verzijama, veliki integrirani krugovi smješteni na zajedničkoj tiskanoj ploči. Kao rezultat toga, kada je četvrta generacija računala postala široko rasprostranjena, počelo je ponavljanje situacije koja se razvila šezdesetih godina, kada su skromna miniračunala obavljala dio posla u velikim mainframe računalima.
Svojstva računala četvrte generacije
Četvrta generacija elektroničkih računala bila su složena i imala su razgranate sposobnosti:
- normalni višeprocesorski način rada;
- programi paralelnog sekvencijalnog tipa;
- vrste računalnih jezika visoke razine;
- pojavaprve računalne mreže.
Razvoj tehničkih mogućnosti ovih uređaja obilježile su sljedeće odredbe:
- Uobičajeno kašnjenje signala za 0,7 ns/v.
- Veći tip memorije je tipičan poluvodič. Razdoblje generiranja informacija iz ove vrste memorije je 100–150 ns. Memorija - 1012-1013 znakova.
Upotreba hardverske implementacije operativnih sustava
Modularni sustavi počeli su se koristiti za softverske alate.
Prvo osobno elektroničko računalo stvoreno je u proljeće 1976. Na temelju integriranih 8-bitnih kontrolera konvencionalnog kruga elektroničke igre, znanstvenici su proizveli konvencionalni BASIC programiran Apple stroj za igre, koji je stekao veliku popularnost. Početkom 1977. pojavio se Apple Comp., te je započela proizvodnja prvih Apple osobnih računala na Zemlji. Povijest ove računalne razine ističe ovaj događaj kao najvažniji.
Danas Apple proizvodi Macintosh osobna računala, koja po mnogo čemu nadmašuju IBM PC modele. Appleove nove modele odlikuju ne samo iznimna kvaliteta, već i opsežne (po modernim standardima) mogućnosti. Za Appleova računala razvijen je i poseban operativni sustav koji uzima u obzir sve njihove izuzetne značajke.
Peta generacija računala
Osamdesetih godina proces razvoja računala (generacija računala) ulazi u novu fazu - strojeve pete generacije. Izgled ovih uređajapovezan s razvojem mikroprocesora. Sa stajališta konstrukcija sustava karakteristična je apsolutna decentralizacija rada, a s obzirom na softverske i matematičke osnove karakteristično je kretanje na razinu rada u strukturi programa. Organizacija rada elektroničkih računala raste.
Učinkovitost pete generacije računala je sto osam do sto devet operacija u sekundi. Ovu vrstu stroja karakterizira višeprocesorski sustav, koji se temelji na mikroprocesorima oslabljenog tipa, koji se koriste odmah u množini. Sada postoje elektronički računalni tipovi strojeva koji su usmjereni na tipove računalnih jezika visoke razine.
