A számítástechnika története. Számítástechnikai eszközök és eszközök az ókortól napjainkig - dokumentum

A számítástechnika fejlődésének története hagyományosan 5 generációra oszlik.

1. generáció (1945-1954) - a Neumann-féle architektúrájú gépek (John von Neumann) kialakulásának ideje, amely egy program és annak adatainak számítógép memóriájába történő rögzítésén alapul. Ebben az időszakban kialakul a számítógépet alkotó szerkezeti elemek tipikus halmaza. Egy tipikus számítógépnek a következő összetevőkből kell állnia: központi feldolgozó egység (CPU), véletlen elérésű memória (vagy véletlen hozzáférésű memória - RAM) és bemeneti/kimeneti eszközök (I/O). A CPU-nak pedig egy aritmetikai-logikai egységből (ALU) és egy vezérlőegységből (CU) kell állnia. Ennek a generációnak a gépei lámpaelem alapon dolgoztak, ezért hatalmas mennyiségű energiát nyeltek el és nagyon megbízhatatlanok voltak. Segítségükkel elsősorban tudományos problémákat oldottak meg. Ezekre a gépekre már nem gépi nyelven, hanem assembly nyelven lehetett programokat írni.

2. generáció (1955-1964). A generációváltást egy új elemi alap megjelenése határozta meg: a terjedelmes lámpa helyett miniatűr tranzisztorokat kezdtek használni a számítógépekben, mivel a véletlen elérésű memória elemeit a mágneses magokon lévő memória váltotta fel. Ez végül a számítógép méretének csökkenéséhez, megbízhatóságának és teljesítményének növekedéséhez vezetett. A számítógép architektúrája immár indexregisztereket és hardvert tartalmaz a lebegőpontos műveletek végrehajtásához. A parancsokat szubrutinok hívására fejlesztették ki. Megjelentek a nyelvek magas szintű- Algol, FORTRAN, COBOL, - amely megteremtette a feltételeket a számítógép típusától nem függő hordozható szoftverek megjelenéséhez. A magas szintű nyelvek megjelenésével megjelentek hozzájuk fordítóprogramok; szabványos rutinok könyvtárai és egyéb, általunk már jól ismert dolgok: Fontos újítás az input/output processzorok megjelenése. Ezek a speciális processzorok lehetővé tették a CPU felszabadítását az I/O vezérléstől, és a számítási folyamattal egyidejűleg egy speciális eszköz segítségével I/O-t hajtottak végre. Mert hatékony irányítás Az operációs rendszereket (OS) gépi erőforrásként kezdték használni.

3. generáció (1965-1970). A generációváltást ismét az elembázis frissítése okozta: a tranzisztorok helyett elkezdték használni integrált áramkörök különböző fokú integráció. A mikroáramkörök több tucat elem elhelyezését tették lehetővé egy több centiméteres lemezen. Ez viszont nemcsak a számítógépek termelékenységét növelte, hanem méretüket és költségüket is csökkentette. A számítógép teljesítményének növekedése lehetővé tette több program egyidejű futtatását egy számítógépen. Ehhez meg kellett tanulni az egyidejűleg végrehajtott műveletek koordinálását, amelyhez az operációs rendszer funkcióit bővítették. Az aktív fejlesztésekkel egy időben a hardver és építészeti megoldások növekvő fajsúly fejlesztések a programozási technológiák területén. Jelenleg a programozási módszerek elméleti alapjai, a fordítás, az adatbázisok, az operációs rendszerek stb. aktívan fejlesztenek Alkalmazási programcsomagokat az emberi tevékenység legkülönfélébb területeire. Hajlamos a számítógép-családok létrehozására, vagyis a gépek alulról felfelé kompatibilissé válnak szoftver- és hardverszinten. Ilyen családok például az IBM System 360 sorozat és a hazai analógunk, az ES Computers.

4. generáció (1970-1984). Az elembázis újabb változása generációváltáshoz vezetett. A 70-es években aktívan dolgoztak a nagy és ultranagy integrált áramkörök (LSI és VLSI) létrehozásán, amelyek lehetővé tették több tízezer elem elhelyezését egyetlen chipen. Ez a számítógépek méretének és költségének további jelentős csökkenését eredményezte. A 70-es évek elején az Intel kiadta az i4004 mikroprocesszort (MP). És ha ezt megelőzően csak három irány volt a számítástechnika világában (szuperszámítógépek, nagy számítógépek (nagyszámítógépek) és miniszámítógépek), akkor most egy újabbat adtak hozzájuk - a mikroprocesszort.

Processzor egy számítógép funkcionális blokkja, amely az információk logikai és aritmetikai feldolgozására szolgál a mikroprogram-vezérlés elvén. A hardveres megvalósítás alapján a processzorok mikroprocesszorokra (teljesen integrálva az összes processzorfunkciót) és alacsony és közepes integrációjú processzorokra oszthatók. Szerkezetileg ez abban fejeződik ki, hogy a mikroprocesszorok az összes processzorfunkciót egy chipen valósítják meg, míg más típusú processzorok nagyszámú chip összekapcsolásával valósítják meg azokat.

Az 5. generációt mikroprocesszornak nevezhetjük. 1976-ban az Intel befejezte a 16 bites i8086 mikroprocesszor fejlesztését. Meglehetősen nagy regiszterszélességgel (16 bit) és rendszercímbusszal (20 bit) rendelkezett, aminek köszönhetően akár 1 MB RAM-ot tudott megcímezni. 1982-ben hozták létre az i80286-ot. Ez a mikroprocesszor az i8086 továbbfejlesztett változata volt. Már több működési módot is támogatott: valódit, amikor a címet az i8086 szabályai szerint alakították ki, és védettet, amely multitaskingot és virtuális memóriakezelést valósított meg a hardverben az i8086, és ezért akár 16 MB RAM-ot is megszólíthat. Az első ilyen mikroprocesszoron alapuló számítógépek 1984-ben jelentek meg. 1985-ben az Intel bemutatta az első 32 bites mikroprocesszort, az i80386-ot, amely hardverkompatibilis volt a cég összes korábbi mikroprocesszorával. Sokkal erősebb volt, mint elődei, 32 bites architektúrája volt, és akár 4 GB RAM-ot tudott közvetlenül megszólítani. Az i386 mikroprocesszor új üzemmódot kezdett támogatni - a virtuális i8086 módot, amely nemcsak az i8086-hoz fejlesztett programok nagyobb hatékonyságát biztosította, hanem több ilyen program párhuzamos működését is lehetővé tette.

Oktatási és Tudományos Minisztérium Orosz Föderáció

Szövetségi Oktatási Ügynökség

GOU VPO „Ural állam gazdasági egyetem»

Közgazdasági és Jogi Tanszék

USUE fióktelep N. Tagilben

Teszt

tudományág szerint:

"informatika"

Opció 8___

Téma: „A számítástechnika fejlődésének története”

Végrehajtó:

diák gr. 1EKIP

Gorbunova A.A.

Tanár:

Skorokhodov B.A.

Bevezetés………………………………………………………………………………..3

1 A számítástechnika fejlődésének szakaszai………………………………..4

2 Számítógép-generációk jellemzői………………………………………………………………9

3 A számítástechnika szerepe az emberi életben…………………………13

Következtetés…………………………………………………………………………………………14

Bevezetés

A számítástechnika fejlődéstörténetének ismerete az szerves komponens leendő szakember szakmai kompetenciája az információs technológia területén. A szellemi munka automatizálásának első lépései kifejezetten annak a személynek a számítási tevékenységéhez kapcsolódnak, aki már civilizációjának legkorábbi szakaszában kezdett műszeres számítási eszközöket használni.

Ugyanakkor nem szabad megfeledkezni arról, hogy a számítástechnika fejlesztésének jól bevált eszközeit ma is használják az emberek a különféle típusú számítások automatizálására.

Automatizált rendszerek minden vállalkozás és termelés szerves részét képezik. Szinte minden irányítási és technológiai folyamat valamilyen mértékben alkalmazza a számítástechnikát. Egyetlen számítógép jelentősen javíthatja a vállalatirányítás hatékonyságát anélkül, hogy további problémákat okozna. Ma már minden munkahelyen felszerelnek személyi számítógépeket, és általában senki sem vonja kétségbe ezek szükségességét. A számítástechnika jelentős volumene és ezek különleges szerepe bármely vállalkozás működésében számos új feladatot ró a vezetésre.

Ez a munka a számítástechnika fejlődéstörténetét vizsgálja, amely segít megérteni és elmélyíteni a számítógépek lényegét és jelentőségét.

1 A számítástechnika fejlődési szakaszai

A számítástechnika fejlődésének több szakasza van, amelyeket ma is használnak az emberek.

A számítástechnika manuális fejlődési szakasza.

Hajnalán kezdődött a számítástechnikai automatizálás manuális időszaka emberi civilizációés a test különböző részeinek, elsősorban az ujjak és lábujjak használatán alapult.

Az ujjszámlálás az ókorig nyúlik vissza, és ilyen vagy olyan formában minden népnél megtalálható még ma is. Híres középkori matematikusok segédeszközként ajánlották az ujjszámlálást, amely meglehetősen hatékony számlálórendszereket tesz lehetővé. A számlálási eredményeket feljegyeztük különféle módokon: bemetszés, számlálópálcák, csomók stb. Például a csomószámlálás igen fejlett volt a Kolumbusz előtti Amerika népei között. Ráadásul a csomórendszer egyfajta krónikákként és évkönyvekként is szolgált, meglehetősen összetett szerkezettel. Használata azonban jó memóriaedzést igényelt.

A tárgyak csoportosításával és átrendezésével történő számolás volt az abakuszra való számolás elődje - az ókor legfejlettebb számlálóeszköze, amely a mai napig megőrizte formában különféle típusok számlákat.

Az abakusz volt az első kifejlesztett számolóeszköz az emberiség történetében, amelynek fő különbsége a korábbi számítási módszerekhez képest a számjegyekkel végzett számítások elvégzése volt. Így az abakusz használata már feltételezi valamilyen helyzetszámrendszer jelenlétét, például decimális, hármas, quináris stb. formában, a billentyűzetes asztali számítógépek virágkoráig használt. És még ma is megtalálható helyenként, aki segíti az elszámolási tranzakciókat. És csak az elektronikus zsebszámológépek megjelenése századunk 70-es éveiben jelentett valódi veszélyt az orosz, kínai és japán abakusz további felhasználására - az abakusz három fő klasszikus formája, amely a mai napig fennmaradt. Ugyanakkor az utolsó ismert kísérlet az orosz számlák javítására a szorzótáblával való kombinálással 1921-ből származik.

Az összeadási és kivonási műveletek elvégzésére jól adaptált abakusz nem elég hatékony eszköznek bizonyult szorzási és osztási műveletek végrehajtására. Ezért a logaritmusok és logaritmikus táblázatok John Napier általi felfedezése a 17. század elején jelentette a következő nagy lépést a kézi számítástechnikai rendszerek fejlesztésében. Ezt követően a logaritmikus táblázatok számos módosítása jelent meg. Azonban in gyakorlati munka a logaritmikus táblák használata számos kellemetlenséggel jár, ezért John Napier alternatív módszerként speciális számlálópálcákat javasolt (később Napier-pálcikák néven), amelyek lehetővé tették a szorzási és osztási műveletek közvetlen végrehajtását az eredeti számokon. Az alap ezt a módszert Napier lefektette a szorzás rácsos módszerét.

A botokkal együtt Napier egy számlálótáblát javasolt szorzási, osztási, négyzetesítési és négyzetgyök műveletek elvégzésére a kettes rendszerben, ezzel előrevetítve egy ilyen számrendszer előnyeit a számítások automatizálásában.

A logaritmusok alapul szolgáltak egy csodálatos számítástechnikai eszköz – a slide rule – létrehozásához, amely több mint 360 éve szolgálja a mérnököket és a technikusokat szerte a világon.

A számítástechnika fejlődésének mechanikai szakasza.

A mechanika fejlődése a 17. században az alkotás előfeltételévé vált számítástechnikai eszközökés a számítások mechanikai elvét alkalmazó eszközök. Az ilyen eszközök mechanikai elemekre épültek, és a legmagasabb rendű automatikus átvitelt biztosították.

Az első mechanikus gépet 1623-ban írta le Wilhelm Schickard, egyetlen példányban valósították meg, és négy aritmetikai művelet végrehajtására szolgált 6 bites számokon.

Schickard gépe három független eszközből állt: a számok összeadásából, szorzásából és rögzítéséből. Az összeadást az összeadások tárcsák segítségével történő szekvenciális megadásával, a kivonást pedig a minuend és a subtrahend egymás utáni megadásával végeztük. A beírt számok és az összeadás és kivonás eredménye az olvasóablakokban jelent meg. A rácsos szorzás ötletét használták a szorzási művelet végrehajtásához. A gép harmadik részét legfeljebb 6 számjegy hosszúságú szám írására használták.

Blaise Pascal gépe bonyolultabb sémát használt a magasrendű bitek átvitelére, amit a jövőben ritkán használtak; de az első 1642-ben épült jelenlegi modell gépek, majd egy 50 gépből álló sorozat járult hozzá a találmány meglehetősen széles körű népszerűségéhez és kialakulásához. közvélemény a szellemi munka automatizálásának lehetőségéről.

Az első, mind a négy aritmetikai művelet elvégzésére alkalmas összeadógépet Gottfried Leibniz hozta létre a sok év munkája. Ennek a munkának a csúcspontja a Leibniz aritmométer volt, amely lehetővé teszi egy 8 bites szorzó és egy 9 bites szorzó használatát 16 bites szorzat előállításához.

Különleges hely a fejlesztések között mechanikus színpad A számítástechnika fejlődését Charles Babbage munkássága foglalkoztatja, akit joggal tartanak a modern számítástechnika megalapítójának és ideológusának. Babbage munkái között két fő irányvonal jól látható: a különbség és az analitikus számítógépek.

A differenciagép projektet a 19. század 20-as éveiben fejlesztették ki, és polinomiális függvények véges differencia módszerrel történő táblázatosítására szolgált. Ennek a munkának a fő ösztönzése a függvények táblázatba foglalásának és a meglévő, hibáktól hemzsegő matematikai táblázatok ellenőrzésének sürgőssége volt.

Babbage második projektje az Analytical Engine volt, amely a programvezérlés elvét alkalmazta, és a modern számítógépek elődje volt. Ezt a projektet a 19. század 30-as éveiben javasolták, és 1843-ban Aloy Lovelace megírta a világ első meglehetősen összetett programját Bernoulli-számok kiszámítására Babbage gépéhez.

Charles Babbage a Jacquard szövőszék mechanizmusához hasonló mechanizmust használt a gépében, speciális vezérlő lyukkártyákkal. Babbage elképzelése szerint az irányítást egy pár Jacquard mechanizmussal kell végrehajtani, mindegyikben egy sor lyukkártya.

Babbage-nek meglepően modern elképzelései voltak arról számítógépek ah, de a rendelkezésére álló technikai eszközök messze elmaradtak az elképzeléseitől.

A számítástechnika elektromechanikai fejlődési szakasza.

A számítástechnika elektromechanikus fejlődési szakasza volt a legrövidebb, és csak mintegy 60 évet ölel fel. A projektek létrehozásának előfeltétele ebben a szakaszban a tömegszámítások elvégzésének szükségessége (gazdaságtan, statisztika, menedzsment és tervezés stb.), valamint az alkalmazott elektrotechnika (villamos hajtás és elektromechanikus relék) fejlesztése volt, amely lehetővé tette. elektromechanikus számítástechnikai eszközök létrehozására.

Az elektromechanikus szakasz klasszikus eszköztípusa egy számláló és elemző komplexum volt, amelyet lyukkártyás adathordozón lévő információk feldolgozására terveztek.

Az első számláló és elemző komplexumot Herman Hollerith hozta létre 1887-ben az USA-ban, és a következőkből állt: egy kézi lyukasztó, egy válogatógép és egy tabulátor. A komplexum fő célja a lyukkártyák statisztikai feldolgozása, valamint a könyvelés gépesítése, ill gazdasági feladatokat. 1897-ben Hollerith céget szervezett, amely később IBM néven vált ismertté.

G. Hollerith munkásságának fejlesztése során számos számláló- és analitikai komplexumot fejlesztenek és gyártanak számos országban, amelyek közül a legnépszerűbbek és legelterjedtebbek az IBM, a Remington és a Buhl komplexumai voltak.

A számítástechnika elektromechanikus fejlődési szakaszának utolsó időszakát (XX. század 40-es évei) számos összetett relé és relé-mechanikus rendszer létrehozása jellemzi. programvezérelt, amelyet az algoritmikus sokoldalúság jellemez, és képes komplex tudományos és műszaki számítások elvégzésére automatikus üzemmód olyan sebességeknél, amelyek egy nagyságrenddel nagyobbak, mint az elektromos hajtású adagológépek működési sebessége.

Konrad Zuse úttörő volt egy univerzális számítógép megalkotásában, amely programvezérléssel és memóriaeszközön tárolja az információkat. Első Z-1-es modellje azonban (amely a Z-autó-sorozat kezdetét jelentette) ideológiailag alulmúlta Babbage terveit – nem biztosította az irányítás feltételes átadását. A jövőben a Z-2 és a Z-3 modelleket is kifejlesztették.

Utolsó nagy projekt A relé számítógépes technológiának az RVM-1 relé számítógépet kell tekinteni, amelyet 1957-ben építettek a Szovjetunióban, és 1964 végéig főként gazdasági problémák megoldására működtek.

A számítástechnika elektronikus fejlődési szakasza.

A relé számítástechnika fizikai és technikai jellege miatt nem tette lehetővé a számítási sebesség jelentős növelését; Ehhez át kellett térni a nagy sebességű elektronikus tehetetlenségmentes elemekre.

Az első számítógépnek tekinthető az angol Colossus gép, amelyet 1943-ban hoztak létre Alan Turing részvételével. A gép körülbelül 2000 vákuumcsövet tartalmazott, és meglehetősen nagy sebességgel rendelkezett, de nagyon speciális volt.

Az első számítógépnek az Egyesült Államokban 1945 végén készült ENIAC (Electronic Numerical Integrator And Computer) gépet tartják. Az eredetileg ballisztikai problémák megoldására szánt gépről kiderült, hogy univerzális, i.e. különböző problémák megoldására képes.

Még az ENIAC működésének megkezdése előtt John Mauchly és Presper Eckert az Egyesült Államok katonai minisztériuma megbízásából egy új számítógép, az EDVAC (Electronic Discrete Automatic Variable Computer) projektbe kezdett, amely fejlettebb volt az elsőnél. Ez a gép nagy memóriával rendelkezett (1024 44 bites szó; a befejezéskor egy 4000 szavas adatmemória került hozzáadásra) mind az adatok, mind a programok számára.

Az EDSAC számítógép a számítástechnika fejlődésének új szakaszának kezdetét jelentette - a mainframe számítógépek első generációját.

2 Számítógép-generációk jellemzői

1950 óta 7-10 évente radikálisan frissítik a számítógépek felépítésének és használatának tervezési-technológiai és szoftver-algoritmikus elveit. Ebben a tekintetben jogos a számítógépek generációiról beszélni. Hagyományosan minden generációhoz 10 év jár.

Számítógépek első generációja, 1950-1960

A logikai áramköröket különálló rádióalkatrészek és izzószálas elektronikus vákuumcsövek segítségével hozták létre. A véletlen hozzáférésű memóriaeszközök mágneses dobokat, akusztikus ultrahangos higany- és elektromágneses késleltetési vonalakat, valamint katódsugárcsöveket használtak. Külső tárolóeszközként mágnesszalagos meghajtókat, lyukkártyákat, lyukszalagokat és dugaszolható kapcsolókat használtak.

A számítógépek ezen generációjának programozása kettes számrendszerben, gépi nyelven történt, vagyis a programok szigorúan a gép egy adott modelljére koncentráltak, és ezekkel a modellekkel együtt „haltak meg”.

Az 1950-es évek közepén megjelentek a géporientált nyelvek, például a szimbolikus kódolási nyelvek (SCL), amelyek lehetővé tették a rövidített verbális (betűs) jelölések és decimális számok használatát a parancsok és címek bináris jelölése helyett.

A számítógépek az UNIVAC-tól kezdve a BESM-2-vel és az első „Minsk” és „Ural” számítógépmodellekkel a számítógépek első generációjába tartoznak.

Számítógépek második generációja: 1960-1970-es évek

A logikai áramkörök diszkrét félvezető és mágneses elemekre épültek. Tervezési és technológiai alapként nyomtatott áramköri diagramokat használtak. Széles körben elterjedt a géptervezés blokk elve, amely lehetővé teszi nagyszámú különböző eszköz csatlakoztatását a fő eszközökhöz. külső eszközök, amely nagyobb rugalmasságot biztosít a számítógépek használatában. Az elektronikus áramkörök órajel-frekvenciája több száz kilohertzre nőtt.

Elkezdték használni a mágneses merevlemezeken és hajlékonylemezeken lévő külső meghajtókat - egy köztes memóriaszintet a mágnesszalagos meghajtók és a RAM között.

1964-ben jelent meg az első számítógép-monitor - az IBM 2250. Ez egy monokróm kijelző volt, 12 x 12 hüvelykes képernyővel és 1024 x 1024 pixeles felbontással. 40 Hz-es képfrekvenciával rendelkezett.

Többet igényeltek a számítógépek alapján létrehozott vezérlőrendszerek nagy teljesítményű, és ami a legfontosabb - a megbízhatóság. A számítógépekben széles körben elterjedtek a hibaérzékelő és -javító kódok és a beépített vezérlőáramkörök.

A második generációs gépek voltak az elsők, amelyek az információ kötegelt feldolgozását és távfeldolgozását alkalmazták.

Az első számítógép, amely részben félvezető eszközöket használt vákuumcsövek helyett, egy 1951-ben készült gép volt.

A 60-as évek elején félvezető gépeket kezdtek gyártani a Szovjetunióban.

A számítógépek harmadik generációja: 1970-1980-as évek

A 3. generációs számítógépek logikai áramkörei már teljes egészében kis integrált áramkörökre épültek. Az elektronikus áramkörök órajel-frekvenciája több megahertzre nőtt. A tápfeszültség (volt egységekben) és a gép által fogyasztott teljesítmény csökkent. A számítógépek megbízhatósága és teljesítménye jelentősen megnőtt.

A véletlen hozzáférésű memóriák kisebb ferritmagokat, ferritlemezeket és mágneses filmeket használtak négyszögletes hiszterézis hurokkal. A lemezmeghajtókat széles körben használják külső tárolóeszközként.

A tárolóeszközök további két szintje jelent meg: a trigger regisztereken lévő ultra-random access memória eszközök, amelyek óriási sebességgel, de kis kapacitással (tíz számok) és nagy sebességű gyorsítótárral rendelkeznek.

Az integrált áramkörök számítógépekben való elterjedése óta a számítástechnika technológiai fejlődése a jól ismert Moore-törvény segítségével figyelhető meg. Az Intel egyik alapítója, Gordon Moore 1965-ben fedezett fel egy törvényt, amely szerint az egy chipben lévő tranzisztorok száma 1,5 évente megduplázódik.

A 3. generációs számítógépek hardverének és logikai felépítésének jelentős összetettsége miatt ezeket gyakran rendszernek kezdték nevezni.

A harmadik generációs számítógépeknél jelentős figyelmet fordítanak a programozás bonyolultságának csökkentésére, a gépekben történő programvégrehajtás hatékonyságára, valamint a kezelő és a gép közötti kommunikáció javítására. Ezt nagy teljesítményű operációs rendszerek, kifejlesztett programozási automatizálási rendszer, hatékony rendszerek programmegszakítások, időmegosztásos üzemmódok, valós idejű üzemmódok, többprogramos üzemmódok és új interaktív kommunikációs módok. Megjelent egy hatékony videoterminál eszköz a kezelő és a gép közötti kommunikációhoz - videomonitor vagy kijelző.

Nagy figyelmet fordítanak a számítógép működésének megbízhatóságának és megbízhatóságának növelésére, karbantartásuk megkönnyítésére. A megbízhatóságot és megbízhatóságot az automatikus hibadetektáló és -javító kódok (Hamming korrekciós kódok és ciklikus kódok) elterjedt alkalmazása biztosítja.

Számítógépek negyedik generációja: 1980-1990

A negyedik generációs gépek számítástechnikájának fejlődésében forradalmi esemény volt a nagy és ultranagy integrált áramkörök, a mikroprocesszor és a személyi számítógép létrehozása.

A számítógépekben a logikai integrált áramköröket az unipoláris térhatású CMOS tranzisztorok alapján kezdték létrehozni, közvetlen csatlakozásokkal, amelyek alacsonyabb amplitúdójú elektromos feszültségekkel működnek.

A számítógépek ötödik generációja: 1990-től napjainkig

Az ötödik generációs számítógép alapkoncepciója röviden a következőképpen fogalmazható meg:

Ultra-komplex mikroprocesszorokon alapuló számítógépek párhuzamos vektoros szerkezettel, amelyek egyidejűleg több tucat szekvenciális programutasítást hajtanak végre.

Számítógépek sok száz párhuzamosan működő processzorral, lehetővé téve adat- és tudásfeldolgozó rendszerek, hatékony hálózati számítógépes rendszerek kiépítését.

A számítógépek hatodik és azt követő generációi

Elektronikus és optoelektronikai számítógépek masszív párhuzamossággal, neurális felépítéssel, nagyszámú (több tízezer) mikroprocesszorból álló elosztott hálózattal, amelyek neurális biológiai rendszerek architektúráját modellezik.

3 A számítástechnika szerepe az emberi életben.

A számítástechnika szerepe általában modern körülmények között folyamatosan növekszik. Mind az egyének, mind az egész szervezetek tevékenysége egyre inkább függ attól, hogy mennyire tudatosak és képesek-e hatékonyan felhasználni a rendelkezésre álló információkat. Mielőtt bármilyen intézkedést megtenne, sokat kell dolgoznia az információk összegyűjtésével és feldolgozásával, megértésével és elemzésével. A racionális megoldások megtalálása bármely területen nagy mennyiségű információ feldolgozását igényli, ami néha lehetetlen speciális bevonása nélkül technikai eszközöket. A számítógépek bemutatása, modern eszközökkel az információ feldolgozása és továbbítása a különböző iparágakhoz a társadalom informatizálódásának nevezett folyamat kezdetét jelentette. Modern anyaggyártásés más tevékenységi területekre egyre nagyobb szükség van információs szolgáltatások, hatalmas mennyiségű információ feldolgozása. A számítógépes és távközlési technológiák bevezetésén alapuló informatizálás a társadalom válasza arra az igényre, hogy az információs szektorban jelentősen növelni kell a munkatermelékenységet. társadalmi termelés, ahol a dolgozó lakosság több mint fele koncentrálódik.

Az információs technológia életünk minden területére belépett. A számítógép a tanulási folyamat hatékonyságának növelésének eszköze, és minden típusú tanulásban részt vesz emberi tevékenység, nélkülözhetetlen szociális szféra. Az információs technológiák a számítástechnika alkalmazásán alapuló hardver- és szoftvereszközök, amelyek az oktatási információk tárolását, feldolgozását, a tanulóhoz való eljuttatását, a tanuló és a tanár közötti interaktív interakciót vagy pedagógiai szoftvert, valamint a tanuló tudásának tesztelését biztosítják.

Feltételezhető, hogy a technológia fejlődése általában véve a természetes evolúciót folytatja. Ha a kőeszközök fejlesztése segítette az emberi értelem kialakulását, a fémek a fizikai munka termelékenységét növelték (olyannyira, hogy a társadalom külön rétege szabadult fel a szellemi tevékenységre), a gépek gépesítették. fizikai munka, akkor az információs technológia célja, hogy megszabadítsa az embert a rutin szellemi munkától és fokozza kreatív képességeit.

Következtetés

Csak akkor lehet művelt emberként élni a 21. században, ha az ember jól ismeri információs technológia. Hiszen az emberek tevékenysége egyre inkább függ a tudatosságuktól és az információ hatékony felhasználásának képességétől. Az információáramlásban való szabad eligazodáshoz bármely profilú modern szakembernek képesnek kell lennie az információk fogadására, feldolgozására és felhasználására számítógépek, távközlési és egyéb kommunikációs eszközök segítségével. Elkezdenek beszélni az információkról, mint stratégiai erőforrás a társadalom mint erőforrás, amely meghatározza az állam fejlettségi szintjét.

A számítástechnika fejlődéstörténetét tanulmányozva megérthetjük a számítógépek teljes szerkezetét és jelentőségét az emberi életben. Ez segít jobban megérteni őket, és könnyen észlelni az új progresszív technológiákat, mert nem szabad megfeledkeznünk arról, hogy a számítástechnika szinte napról napra fejlődik, és ha nem érti a sok évvel ezelőtt létező gépek szerkezetét, akkor nehéz lesz legyőzni. a jelenlegi generáció.

A bemutatott munkában be lehetett mutatni, hogy a számítástechnika fejlődése hol kezdődött és hogyan végződik és mi fontos szerepet manapság az embereknek játszanak.

Indul

A számológép és a számítógép messze nem az egyetlen eszköz, amellyel számításokat végezhet. Az emberiség már korán elkezdett gondolkodni azon, hogyan könnyítse meg magának az osztás, szorzás, kivonás és összeadás folyamatait. Az egyik első ilyen eszköznek tekinthető a mérleg mérleg, amely a Kr.e. ötödik évezredben jelent meg. Ne merüljünk azonban ennyire a történelem mélyére.

Andy Grove, Robert Noyce és Gordon Moore. (wikipedia.org)

Az általunk abakuszként ismert abakusz Kr.e. 500 körül született. Érvelhetnek amellett, hogy hazájának tekintsék Ókori Görögország, India, Kína és az Inka állam. A régészek azt gyanítják, hogy az ókori városokban még számítástechnikai mechanizmusok is léteztek, bár létezésüket még nem bizonyították. Az antiker-mechanizmus azonban, amelyet az előző cikkben már említettünk, számítási mechanizmusnak tekinthető.

A középkor eljövetelével az ilyen eszközök létrehozásához szükséges készségek elvesztek. Azok a sötét idők általában a tudomány meredek hanyatlásának időszakát jelentették. De a 17. században az emberiség újra elkezdett gondolkodni a számítástechnikai gépeken. És nem késtek a megjelenésükkel.

Az első számítógépek

Wilhelm Schickard német csillagász és matematikus álma volt egy olyan eszköz létrehozása, amely számításokat végezhet. Sok különböző projektje volt, de a legtöbb kudarcot vallott. Schickard nem jött zavarba a kudarcoktól, és végül sikereket ért el. 1623-ban a matematikus megtervezte a „számláló órát” - egy hihetetlenül összetett és nehézkes mechanizmust, amely azonban egyszerű számításokat tudott végezni.

– Chiccard számláló órája. Rajz. (wikipedia.org)

A „számláló órák” jelentős méretűek és nagy tömegűek voltak, a gyakorlatban nehéz volt használni őket. Schickard barátja, a híres csillagász, Johannes Kepler viccesen megjegyezte, sokkal könnyebb fejben számolni, mint órát használni. Azonban Kepler volt az, aki a Schickard óra első felhasználója lett. Ismeretes, hogy segítségükkel számos számítását elvégezte.

Johannes Kepler. (wikipedia.org)

Ez az eszköz azért kapta a nevét, mert ugyanazon a mechanizmuson alapult, mint amiben működött falióra. És maga Schickard tekinthető a számológép „atyjának”. Húsz év telt el, és Blaise Pascal francia matematikus, fizikus és filozófus találmányával bővült a számítógépek családja. A tudós 1643-ban mutatta be a „Pascalinát”.

Pascal összeadó gépe. (wikipedia.org)

Pascal ekkor 20 éves volt, és apjának, egy adószedőnek készítette a készüléket, akinek nagyon bonyolult számításokkal kellett megküzdenie. Az adagológépet fogaskerekek hajtották. Ahhoz, hogy beírjuk a kívánt számot, bizonyos számú alkalommal meg kellett forgatni a kerekeket.

Harminc évvel később, 1673-ban Gottfried Leibniz német matematikus megalkotta projektjét. Az ő készüléke volt az első a történelemben, amelyet számológépnek neveztek. A működési elve megegyezett Pascal gépével.

Gottfried Leibniz. (wikipedia.org)

Egy nagyon érdekes történet kapcsolódik Leibniz számológépéhez. A 18. század elején az autót I. Péter látta meg, aki a Nagykövetség részeként Európába látogatott. A leendő császár nagyon érdeklődött a készülék iránt, és meg is vásárolta. A legenda szerint Péter később ajándékba küldte a számológépet Kangxi kínai császárnak.

Számológéptől számítógépig

Pascal és Leibniz esete tovább fejlődött. A 18. században sok tudós tett kísérletet a számítógépek fejlesztésére. A fő ötlet egy kereskedelmileg sikeres eszköz létrehozása volt. A siker végül a francia Charles Xavier Thomas de Colmart követte.

Charles Xavier Thomas de Colmar. (wikipedia.org)

1820-ban elindította a számítástechnikai műszerek tömeggyártását. Szigorúan véve Colmar inkább volt képzett iparos, mint feltaláló. „Thoma-gépe” nem sokban különbözött Leibniz számológépétől. Colmart még azzal is vádolták, hogy ellopta valaki más találmányát, és valaki más munkájával próbált vagyont keresni.

Oroszországban a számológépek sorozatgyártása 1890-ben kezdődött. A számológép mai formáját már a XX. században nyerte el. Az 1960-1970-es években ez az iparág igazi fellendülésen ment keresztül. Az eszközöket minden évben továbbfejlesztették. 1965-ben például megjelent egy számológép, amivel logaritmusokat lehetett számolni, 1970-ben pedig először olyan számológépet adtak ki, ami elfért az ember kezében. De ekkor már elkezdődött a számítógép-korszak, bár az emberiségnek még nem volt ideje megérezni.

Számítógépek

Sokan Joseph Marie Jacquard francia takácsot tartják annak a személynek, aki lefektette a számítástechnika fejlődésének alapjait. Nehéz megmondani, hogy ez vicc-e vagy sem. A lyukkártyát azonban Jacquard találta fel. Akkoriban az emberek még nem tudták, mi az a memóriakártya. Jacquard találmánya talán igényt tart erre a címre. A szövőnő találta fel a szövőszék irányítására. Az ötlet az volt, hogy egy lyukkártyát használtak az anyag mintájának elkészítéséhez. Vagyis attól a pillanattól kezdve, hogy a lyukkártya elindult, a minta emberi beavatkozás nélkül került alkalmazásra - automatikusan.

Lyukkártya. (wikipedia.org)

Jacquard lyukkártyája természetesen nem elektronikus eszköz volt. Az ilyen tárgyak megjelenése még nagyon messze volt, mert a Jacquard a 18-19. század fordulóján élt. Ekov. A lyukkártyákat azonban később más területeken is széles körben használták, messze túlmutatva a híres szövőszéken.

1835-ben Charles Babbage leírt egy elemző motort, amely lyukkártyákon alapulhat. Egy ilyen készülék működési elve a programozás volt. Így az angol matematikus megjósolta a számítógép megjelenését. Jaj, maga Babbage soha nem tudta megépíteni az általa feltalált gépet. A világ első analóg számítógépe 1927-ben született. A Massachusettsi Egyetem professzora, Vannevar Bush készítette.

Az ókori embernek saját számlálóműszere volt - tíz ujj a kezén. A férfi behajlította az ujjait – összeadta, kiegyenesítette – kivonta. A férfi pedig sejtette: a számoláshoz bármit használhatsz, ami csak a kezedbe kerül - kavicsot, botot, csontot. Aztán elkezdtek csomókat kötni a kötélre, és bemetszéseket csinálni a pálcákon és deszkákon (1.1. ábra).

Rizs. 1.1. Csomók (A)és bevágások a tablettákon ( b)

Abakusz időszak. Az abakusz (gr. abax - tábla) egy porréteggel borított tábla volt, amelyre éles bottal vonalakat húztak, és a kapott oszlopokba helyeztek el néhány tárgyat a helyzeti elv szerint. Az V-IV században. I.E e. Létrehozták a legrégebbi ismert fiókokat - a „Szalamin táblát” (az Égei-tengerben lévő Szalamisz sziget neve után), amelyet a görögök és Nyugat-Európában „abakusznak” neveztek. Az ókori Rómában az abakusz az 5-6. n. e. és calculinak vagy abakulinak nevezték. Az abakusz bronzból, kőből, elefántcsontból és színes üvegből készült. Máig fennmaradt egy bronz római abakusz, amelyen függőlegesen vágott barázdákban kavicsok mozogtak (1.2. ábra).

Rizs. 1.2.

A XV-XVI. században. Európában elterjedt volt a számolás vonalakon vagy számlálótáblákon, amelyekre jelzőket helyeztek el.

A 16. században Megjelent az orosz abakusz decimális számrendszerrel. 1828-ban F. M. Svobodskoy vezérőrnagy állított ki egy eredeti eszközt, amely sok, közös keretben összekapcsolt fiókból állt (1.3. ábra). Minden műveletet összeadás és kivonás műveleteire redukáltunk.

Rizs. 1.3.

A mechanikus eszközök időszaka. Ez az időszak től tartott eleje XVII hogy késő XIX V.

1623-ban Wilhelm Schickard leírta egy olyan számológép tervezését, amelyben az összeadás és a kivonás gépesítették. 1642-ben Blaise Pascal francia szerelő megtervezte az első mechanikus számológépet, a „Pascalinát” (1.4. ábra).

Goftrid Leibniz német tudós 1673-ban megalkotta az első mechanikus számítástechnikai gépet,

Rizs. 1.4.

Mutasson négy számtani műveletet (összeadás, kivonás, szorzás és osztás). 1770-ben Litvániában E. Jacobson készített egy összegző gépet, amely hányadosokat határoz meg, és képes volt ötjegyű számokkal dolgozni.

1801-1804-ben. J. M. Jacquard francia feltaláló volt az első, aki lyukkártyákat használt az automatikus szövőszék vezérlésére.

1823-ban Charles Babbage angol tudós kidolgozta a „Különbség motor” projektet, amely előrevetítette a modern programvezérelt automata autó(1.5. ábra).

1890-ben egy szentpétervári lakos, Vilgodt Odner feltalált egy adagológépet, és elindította a gyártást. 1914-re csak Oroszországban több mint 22 ezer Odner-adagoló gép működött. A 20. század első negyedében. ezek az összeadó gépek voltak az egyetlen matematikai gépek, amelyeket széles körben alkalmaztak az emberi tevékenység különböző területein (1.6. ábra).

Rizs. 1.5. Babbage gépe Fig. 1.6. Gép hozzáadása

Számítógépes időszak. Ez az időszak 1946-ban kezdődött és ma is tart. Jellemzője az elektronika terén elért fejlődés és a számítógépgyártás új elveinek kombinációja.

1946-ban J. Mauchly és J. Eckert vezetésével az USA-ban megalkották az első számítógépet, az ENIAC-ot (1.7. ábra). Volt a következő jellemzőket: hossza 30 m, magassága 6 m, tömege 35 tonna, 18 ezer vákuumcső, 1500 relé, 100 ezer ellenállás és kondenzátor, 3500 op/s. Ugyanakkor ezek a tudósok elkezdtek dolgozni egy új gépen - "EDVAC" (EDVAC - Electronic

Rizs. 1.7.

Discret Variable Automatic Computer - diszkrét változókkal rendelkező elektronikus automata számítógép, melynek programját a számítógép memóriájában kellett tárolni. A tervek szerint a radarban használt higanycsöveket használnák belső memóriaként.

1949-ben Nagy-Britanniában megépült a memóriában tárolt programmal rendelkező EDSAC számítógép.

Az első számítógépek megjelenése még mindig vitatott. Így a németek az első számítógépet a tüzérségi legénységek gépének tartják, amelyet Konrad Zuse 1941-ben alkotott meg, bár az elektromos relével működött, és így nem elektronikus, hanem elektromechanikus volt. Az amerikaiak számára ez az ENIAC (1946, J. Mauchly és J. Eckert). A bolgárok a számítógép feltalálójának John (Ivan) Atanasovot tartják, aki 1941-ben az USA-ban egy gépet tervezett algebrai egyenletrendszerek megoldására.

A britek titkos archívumokban turkálva kijelentették, hogy az első elektronikus számítógépet 1943-ban hozták létre Angliában, és a német főparancsnokság tárgyalásainak visszafejtésére szolgált. Ezt a berendezést annyira titkosnak tartották, hogy a háború után Churchill parancsára megsemmisítették, és a terveket elégették, nehogy a titok rossz kezekbe kerüljön.

A németek titkos mindennapi levelezést folytattak Enigma titkosítógépekkel (latinul enigma - rejtvény). A második világháború kezdetén a britek már tudták, hogyan működik az Enigma, és keresték az üzenetek megfejtésének módját, de a németeknél volt egy másik titkosítási rendszer, amelyet csak a legfontosabb üzenetekre terveztek. Lorenz gyártotta ben kis mennyiségben a Schlusselzusatz-40 gép másolatai (a név fordítása „rejtjelmelléklet”). Külsőleg egy közönséges teletípus és egy mechanikus pénztárgép hibridje volt. A teletype a billentyűzeten beírt szöveget elektromos impulzusok sorozatává és a köztük lévő szünetekké fordította le (minden betű öt impulzusból és „ üres ülések"). IN " pénztárgép” két öt fokozatból álló készlet forgott, ami véletlenszerűen két további öt impulzusból és ugrásból álló sorozatot adott minden betűhöz. A kerekek különböző fogszámúak voltak, és ez a szám változtatható volt: a fogakat mozgathatóvá tették, oldalra mozgathatóak vagy a helyükre húzhatóak voltak. Volt még két „motoros” kerék, amelyek mindegyike a saját sebességfokozatát forgatta.

A titkosított üzenet továbbításának kezdetén a rádiós tájékoztatta a címzettet a kerekek kezdeti helyzetéről és a fogak számáról mindegyiken. Ez a beállítási adat minden átvitel előtt megváltozott. Azzal, hogy ugyanazokat a kerekeket ugyanabba a pozícióba helyezte a gépén, a fogadó rádiós gondoskodott arról, hogy a plusz betűket automatikusan levonják a szövegből, és a távíró kinyomtassa az eredeti üzenetet.

Max Newman matematikus 1943-ban Angliában kifejlesztette a Colossus elektronikus gépet. Az autó kerekeit 12 elektroncső-csoport - tiratron - modellezték. Automatikusan áthaladva az egyes tiratronok és azok kombinációi állapotainak különböző lehetőségein (a tiratron két állapotban lehet - átengedi vagy nem engedi át az elektromos áramot, azaz impulzust vagy szünetet ad), a „Colossus” kitalálta a kezdeti értéket. a német gép fogaskerekeinek beállítása. A „Colossus” első változata 1500, az 1944 júniusában működésbe lépő másodiké pedig 2500 darabot egy óra alatt 48 km lyukszalagot „nyelt le”, amire a kezelők sorokat töltöttek, ill. a német üzenetekből 5000 levelet dolgoztak fel másodpercenként. Ennek a számítógépnek töltő- és kisütési kondenzátorokon alapuló memóriája volt. Lehetővé tette Hitler, Kesselring, Rommel stb. szigorúan titkos levelezésének elolvasását.

Jegyzet. Egy modern számítógép kétszer olyan lassabban oldja meg a Schlusselzusatz-40 kerekeinek kezdeti helyzetét, mint a Colossus, így az 1943-ban 15 perc alatt megoldott probléma a Repyit PC-nek 18 órát vesz igénybe! A helyzet az, hogy a modern számítógépeket univerzálisnak tervezték, és a legjobb teljesítményre tervezték különböző feladatokat, és nem mindig versenyezhet az ősi számítógépekkel, amelyek csak egy műveletet tudtak végrehajtani, de nagyon gyorsan.

Az első hazai elektronikus számítógépet, a MESM-et 1950-ben fejlesztették ki. Több mint 6000 vákuumcsövet tartalmazott. A számítógépek ebbe a generációjába tartoznak: „BESM-1”, „M-1”, „M-2”, „M-3”, „Strela”, „Minsk-1”, „Ural-1”, „Ural-2” ", "Ural-3", "M-20", "Setun", "BESM-2", "Hrazdan" (1.1. táblázat). Sebességük nem haladta meg a 2-3 ezer op/s-ot, a RAM kapacitása 2 K vagy 2048 gépszó (1 K = 1024) volt, 48 bináris karakter hosszúsággal.

1.1. táblázat. A hazai számítógépek jellemzői

Karakterek	Első generáció				Második generáció
Célzás
Hossza ma-
gumifenyő
va (bináris számjegyek)
Sebesség
				Ferrit mag

A teljes adatmennyiség körülbelül fele információs rendszerek a világ nagyszámítógépeken van tárolva. Erre a célra az 1BM cég még az 1960-as években. elkezdte gyártani az 1ВМ/360, 1ВМ/370 (1.8. ábra) számítógépeket, amelyek elterjedtek a világon.

Az első számítógépek megjelenésével 1950-ben felmerült a számítógépes technológia menedzsment célú felhasználásának ötlete. technológiai folyamatok. A számítógépes vezérlés lehetővé teszi, hogy a folyamatparamétereket az optimálishoz közeli üzemmódban tartsa. Ennek eredményeként csökken az anyag- és energiafelhasználás, javul a termelékenység és a minőség, és biztosított a berendezések gyors szerkezetátalakítása más típusú termékek előállítására.

Rizs. 1.8.

A vezérlő számítógépek külföldi ipari felhasználásának úttörője a Digital Equipment Corp. (DEC), amely 1963-ban kiadott egy speciális „PDP-5” számítógépet az atomreaktorok vezérlésére. A kiindulási adatok analóg-digitális átalakítás eredményeként kapott mérések voltak, melyek pontossága 10-11 bináris számjegy volt. 1965-ben a DEC kiadta az első hűtőszekrény méretű, 20 ezer dollárba kerülő miniatűr PDP-8 számítógépet, amelynek elembázisát használták. integrált áramkörök.

Az integrált áramkörök megjelenése előtt a tranzisztorokat egyedileg gyártották, és az áramkörök összeszerelésekor kézzel kellett csatlakoztatni és forrasztani. 1958-ban Jack Kilby amerikai tudós kitalálta, hogyan lehet több tranzisztort létrehozni egy félvezető lapkán. 1959-ben Robert Noyce (az Intel leendő alapítója) feltalált egy fejlettebb módszert, amely lehetővé tette a tranzisztorok és a köztük lévő összes szükséges kapcsolat létrehozását egy lemezen. Az így létrejött elektronikus áramkörök integrált áramkörök néven váltak ismertté, ill chips. Ezt követően az integrált áramkör egységnyi területére elhelyezhető tranzisztorok száma évente körülbelül megkétszereződött. 1968-ban Burroughs kiadta az első integrált áramkörű számítógépet, 1970-ben pedig az Intel megkezdte a memória integrált áramkörök értékesítését.

1970-ben újabb lépést tettek a személyi számítógép felé vezető úton - Marchian Edward Hoff az Inteltől olyan integrált áramkört tervezett, amely funkcióiban hasonló a nagyszámítógép központi processzorához. Így jelent meg az első mikroprocesszor Intel-4004, amely 1970 végén került forgalomba. Természetesen az Intel-4004 képességei sokkal szerényebbek voltak, mint egy mainframe számítógép központi processzoráé - sokkal lassabban működött, és csak 4 bitet tudott feldolgozni. információ egyidejűleg (főáramú processzorok 16 vagy 32 bitet dolgoznak fel egyidejűleg). 1973-ban az Intel kiadta a 8 bites Intel-8008 mikroprocesszort, 1974-ben pedig annak továbbfejlesztett változatát az Intel-8080-at, amely az 1970-es évek végéig működött. a mikroszámítógép-ipar szabványa volt (1.2. táblázat).

1.2. táblázat. A számítógépek generációi és főbb jellemzőik

Generáció				Negyedik (1975 óta)
Számítógépes elem alap	Elektronikus csövek, relék	tranzisztorok, paraméterek		Ultra-nagy IC-k (VLSI)
CPU teljesítmény	Akár 3 10 5 op/s	Akár 3 10 6 op/s	Akár 3 10 7 op/s	3 10 7 op/s
A véletlen hozzáférésű memória (RAM) típusa	Triggerek, ferrit magok	Miniatűr ferrit magok	Félvezető bekapcsolva	Félvezető bekapcsolva
				Több mint 16 MB
A számítógépek jellemző típusai generációk		Kicsi, közepes, nagy, különleges	mini- és mikroszámítógépek	Szuperszámítógép, PC, speciális, általános, számítógépes hálózatok
Tipikus generációs modellek		IBM 7090, BESM-6		BH-2, 1VM RS/XT/AT, RB/2, Sgau, hálózatok
Jellegzetes szoftver biztonság	Kódok, autokódok, assemblerek	Programozási nyelvek, diszpécserek, automatizált vezérlőrendszerek, folyamatirányító rendszerek	PPP, DBMS, CAD, Javascript, működőképes	DB, ES, párhuzamos programozási rendszerek

A számítógépek generációit az elembázis (lámpák, félvezetők, különböző integráltsági fokú mikroáramkörök (1.9. ábra)), az architektúra és a számítási képességek (1.3. táblázat) határozzák meg.

1.3. táblázat. A számítógépes generációk jellemzői

Generáció	Sajátosságok
I. generáció (1946-1954)	Vákuumcső technológia alkalmazása, memóriarendszerek alkalmazása higanykésleltető vonalakon, mágnesdobokon, katódsugárcsöveken. Az adatbevitelhez és -kiadáshoz lyukszalagokat és lyukkártyákat, mágnesszalagokat és nyomtatóeszközöket használtak
II. generáció (1955-1964)	Tranzisztorok használata. A számítógépek megbízhatóbbá váltak, teljesítményük pedig nőtt. A memória megjelenésével a mágneses magokon működési ciklusa több tíz mikroszekundumra csökkent. Fő elv struktúrák – központosítás. Megjelentek a mágnesszalagokkal való munkavégzéshez szükséges nagy teljesítményű eszközök és a mágneslemezes memóriaeszközök
III generáció (1965-1974)	A számítógépeket alacsony integrációs fokú (10-100 komponens chipenként MIS) és közepes integráltságú (SIS 10-1000 komponens chipenként) integrált áramkörök alapján tervezték. Az 1960-as évek végén. megjelentek a miniszámítógépek. 1971-ben jelent meg az első mikroprocesszor
IV generáció (1975 óta)	Nagy integrált áramkörök (LSI 1000-100 ezer komponens chipenként) és ultranagy integrált áramkörök (VLSI 100 ezertől 10 millió komponens per chip) használata számítógépek létrehozásakor. A számítógépek létrehozásakor a fő hangsúly az „intelligenciájukon”, valamint a tudásfeldolgozásra koncentráló architektúrán van.

a b c

Rizs. 1.9. Számítógépes elem alap: A - vákuumcső; b - tranzisztor;

V- integrált áramkör

Az első mikroszámítógép az Altair-8800 volt, amelyet 1975-ben hozott létre egy kis cég Albuquerque-ben (Új-Mexikó), Intel-8080 mikroprocesszorra alapozva. 1975 végén Paul Allen és Bill Gates (a Microsoft jövőbeli alapítói) létrehoztak egy Basic nyelvi tolmácsot az Altair számítógéphez, amely lehetővé tette a felhasználók számára, hogy egészen egyszerűen programokat írjanak.

Ezt követően megjelentek a TRS-80 RS, RET RS és Apple számítógépek (1.10. ábra).

Rizs. 1.10.

A hazai ipar DEC-kompatibilis (DVK-1, ..., DVK-4 interaktív számítástechnikai rendszerek az Elektronika MS-101, Elektronika 85, Elektronika 32 számítógépeken alapuló) és IBM PC-kompatibilis (EC 1840 - EC 1842, EC 1845) , EC 1849, EC 1861, Iskra 4861), amelyek jellemzőikben jelentősen elmaradtak a fentiektől.

Az utóbbi időben széles körben ismertté váltak az amerikai cégek által gyártott személyi számítógépek: Compaq Computer, Apple (Macintosh), Hewlett Packard, Dell, DEC; Egyesült Királyságbeli cégek: Spectrum, Amstard; a francia Micra cég; az olasz Olivetty cég; Japán cégek: Toshiba, Panasonic, Partner.

Jelenleg az IBM (International Business Machines Corporation) személyi számítógépei a legnépszerűbbek.

1983-ban jelent meg a beépített merevlemezes IBM PC XT számítógép, 1985-ben pedig a 16 bites Intel 80286 processzorra épülő IBM PC AT számítógép (1.11. ábra).

1989-ben az Intel 80486 processzort a 486SX, 486DX, 486DX2 és 486DX4 módosításokkal fejlesztették ki. A 486DX processzorok órajel-frekvenciája típustól függően 33, 66 és 100 MHz.

Az IBM új PC-modellcsaládja a PS/2 (Personal System 2) nevet viseli. A PS/2 család első modelljei Intel 80286 processzort használtak, és valójában az AT PC-t másolták, de más architektúrán alapultak.

1993-ban megjelentek a 60 és 66 MHz-es órajelű Pentium processzorok.

1994-ben az Intel elkezdte gyártani a Pentium processzorokat 75, 90 és 100 MHz-es órajelekkel. 1996-ban a Pentium processzorok órajele 150, 166 és 200 MHz-re nőtt (1.12. ábra).

Rendszer

Egér típusú manipulátor

Rizs. 1.12. Multimédiás számítógép konfiguráció

1997-ben az Intel kiadott egy új Pentium MMX processzort 166 és 200 MHz-es órajelekkel. Az MMX rövidítés azt jelentette, hogy ezt a processzort grafikus és videó információk kezelésére optimalizálták. 1998-ban az Intel bejelentette a 266 MHz-es órajelű Celeron processzor kiadását.

1998 óta az Intel bejelentette a Pentium® II Heop™ processzor egy 450 MHz-es órajelű verzióját (1.4. táblázat).

1.4. táblázat. IBM számítógépek

számítógép	CPU	Órajel frekvencia, MHz	működőképes

A processzorgyártók – elsősorban az Intel és az AMD – hosszú ideig növelték órajelüket a processzor teljesítményének javítása érdekében. A 3,8 GHz feletti órajel-frekvenciáknál azonban a chipek túlmelegednek, és el lehet felejteni az előnyöket. Új ötletekre és technológiákra volt szükség, amelyek közül az egyik az alkotás ötlete volt többmagos chipek. Egy ilyen chipben két vagy több processzor működik párhuzamosan, amelyek nagyobb teljesítményt biztosítanak alacsonyabb órajel frekvencián. ben előadták pillanatnyilag a program mindkét magra osztja az adatfeldolgozási feladatokat. Ez ad maximális hatás mikor és operációs rendszer, És alkalmazási programok párhuzamos munkára tervezték, például grafikus feldolgozásra.

A többmagos architektúra a processzorarchitektúra olyan változata, amely két vagy több „végrehajtási” vagy számítási Pentium® magot helyez el egyetlen processzoron. A processzorfoglalatba többmagos processzor kerül, de az operációs rendszer minden egyes végrehajtási magját külön logikai processzorként kezeli az összes megfelelő végrehajtási erőforrással (1.13. ábra).

A belső processzorarchitektúra ezen megvalósítása az „oszd meg és uralkodj” stratégián alapul. Más szóval, szakasz

Rizs. 1.13.

Ha a hagyományos mikroprocesszorokban végzett számítási munkát egyetlen Pentium maggal elosztjuk több Pentium végrehajtási mag között, egy többmagos processzor több munkát tud elvégezni egy adott időintervallumban. Erre szoftver(Szoftver) támogatnia kell a terheléselosztást több végrehajtási mag között. Ezt a funkciót ún párhuzamosság szál szinten, illetve a szálas feldolgozás megszervezése, és az ezt támogató alkalmazásokat és operációs rendszereket (például Microsoft Windows XP) többszálúnak nevezzük.

A többmagos a szabványos alkalmazások egyidejű működését is befolyásolja. Például egy processzormag felelős lehet a háttérben futó programért, míg egy vírusirtó a második mag erőforrásait veszi igénybe. A gyakorlatban a kétmagos processzorok nem végeznek kétszer olyan gyorsan számításokat, mint az egymagos processzorok: bár a teljesítménynövekedés jelentős, az alkalmazás típusától függ.

Az első kétmagos processzorok 2005-ben jelentek meg a piacon. Idővel egyre több utóda jelent meg. Ezért a „régi” kétmagos processzorok ma komolyan leáraztak. Már 600 dolláros számítógépekben és 900 dollártól kezdődő laptopokban találhatók meg. A többmagos processzorok egyik fő fejlesztője az Intel Corporation.

A kétmagos chipek megjelenése előtt a gyártók olyan egymagos processzorokat kínáltak, amelyek több program párhuzamos futtatására is alkalmasak voltak. Néhány Pentium 4 sorozatú processzor tartalmazott egy Hyper-Threading funkciót, amely az aktuális folyamat logikai és fizikai azonosítóit tartalmazó bájtértéket adott vissza. A Dual-Core architektúra elődjének tekinthető, amely két optimalizált mobil végrehajtási magból áll. A Dual-Core azt jelenti, hogy amíg az egyik mag egy alkalmazás futtatásával van elfoglalva, vagy például a vírusaktivitás ellenőrzésével, addig a másik mag más feladatok elvégzésére lesz elérhető, például a felhasználó internetezhet vagy dolgozhat egy táblázatot. Bár a processzornak egy fizikai magja volt, a chipet úgy tervezték, hogy két programot tudjon egyszerre végrehajtani (1.14. ábra).

Vezérlőpult

QNX Neutrino RTOS (egy példány)

Parancssori interfész (0. és 1. kernel)

Útválasztás (0. és 1. mag)

Menedzsment, adminisztráció és karbantartás(0 és 1 mag)

Irányítópult hardver

Irányítópult-felügyelet (0. és 1. mag)

Rizs. 1.14. A többfeldolgozás használatának sémája

a vezérlőpulton

Az operációs rendszer egy ilyen chipet két külön processzorként ismer fel. A hagyományos processzorok órajelenként 32 bitet dolgoznak fel. A legújabb chipek kétszer annyi adatot tudnak feldolgozni egy órajel alatt, azaz 64 bitet. Ez az előny különösen nagy mennyiségű adat feldolgozásakor (például fényképek feldolgozásakor) szembetűnő. De a használatához az operációs rendszernek és az alkalmazásoknak támogatniuk kell a 64 bites feldolgozási módot.

A Windows XP és a Windows Vista speciálisan kialakított 64 bites verziói alatt 32 és 64 bites programok indulnak, igény szerint.

Korai eszközök és számláló eszközök

Az emberiség évezredekkel ezelőtt megtanulta használni a legegyszerűbb számlálóeszközöket. A legnépszerűbb a cserekereskedelemben használt cikkek számának meghatározása volt. Az egyik legegyszerűbb megoldás a cserélendő cikk súlyegyenértékének alkalmazása volt, amihez nem volt szükség a komponensek számának pontos újraszámítására. Erre a célra a legegyszerűbb mérlegmérlegeket alkalmazták, amelyek így az egyik első eszköz lettek a tömeg mennyiségi meghatározására.

Az ekvivalencia elvét széles körben alkalmazták egy másik, sokak számára ismert legegyszerűbb számlálóeszközben, az Abacusban vagy Abacusban. A megszámolt tárgyak száma megfelelt a hangszer mozgatott dominóinak számának.

A számolás viszonylag összetett eszköze lehet a rózsafüzér, amelyet számos vallás gyakorlatában használnak. A hívő ember, mint egy abakuszon, megszámolta a rózsafüzér szemcséin elmondott imák számát, és a rózsafüzér teljes körének áthaladásakor speciális ellenszemcséket mozgatott egy külön farkon, jelezve a megszámolt körök számát.

A fogaskerekek feltalálásával sokkal bonyolultabb eszközök jelentek meg a számítások elvégzésére. A 20. század elején felfedezett Antikythera mechanizmus, amelyet egy Kr.e. 65 körül elsüllyedt ősi hajó roncsának helyén találtak. e. (más források szerint Kr.e. 87-ben) még azt is tudta, hogyan kell szimulálni a bolygók mozgását. Feltehetően vallási célú naptári számításokhoz, nap- és holdfogyatkozások előrejelzéséhez, vetés és aratás időpontjának meghatározásához stb. használták. A számításokat több mint 30 bronz kerék és több számlap összekapcsolásával végezték; A holdfázisok kiszámításához differenciális átvitelt használtak, amelynek feltalálását a kutatók sokáig nem korábbról, mint a XVI. Az ókor elmúltával azonban feledésbe merültek az ilyen eszközök készítésének készségei; Körülbelül másfél ezer évnek kellett eltelnie ahhoz, hogy az emberek ismét megtanulják, hogyan kell hasonló bonyolultságú mechanizmusokat létrehozni.

Wilhelm Schickard "Órák számlálása".

Ezt követték Blaise Pascal (Pascalina, 1642) és Gottfried Wilhelm Leibniz gépei.

ANITA Mark VIII, 1961

A Szovjetunióban akkoriban a leghíresebb és legelterjedtebb számológép a Felix mechanikus adagológép volt, amelyet 1929 és 1978 között gyártottak Kurszkban (Schetmash üzem), Penza és Moszkva gyáraiban.

Az analóg számítógépek megjelenése a háború előtti években

Fő cikk: Az analóg számítástechnikai gépek története

Differenciálelemző, Cambridge, 1938

Az első elektromechanikus digitális számítógépek

Konrad Zuse Z-sorozata

A Zuse Z1 számítógép reprodukciója a berlini Műszaki Múzeumban

Zuse és cége további számítógépeket épített, amelyek mindegyike nagy Z betűvel kezdődött. A leghíresebb gépek a Z11, amelyet az optikai iparnak és az egyetemeknek adtak el, valamint a Z22, az első mágneses memóriával rendelkező számítógép.

Brit Kolosszus

1947 októberében a Lyons & Company, egy üzlet- és étteremláncot birtokló brit vállalat igazgatói úgy döntöttek, hogy aktívan részt vesznek a kereskedelmi számítógép-fejlesztés fejlesztésében. A LEO I számítógép 1951-ben indult, és ez volt az első olyan számítógép a világon, amelyet rendszeresen használtak rutin irodai munkákhoz.

A Manchester University gépe lett a Ferranti Mark I prototípusa. Az első ilyen gépet 1951 februárjában szállították az egyetemnek, és 1951 és 1957 között legalább kilenc másikat eladtak.

Az 1960-as évek elején megjelent második generációs IBM 1401 számítógép a globális számítógéppiac körülbelül egyharmadát hódította el, és ezekből a gépekből több mint 10 000 darabot adtak el.

A félvezetők használata nemcsak a központi processzort, hanem a perifériás eszközöket is továbbfejlesztette. Az adattároló eszközök második generációja több tízmillió karakter és szám mentését tette lehetővé. Egy felosztás jelent meg mereven rögzített ( rögzített) a processzorhoz nagy sebességű adatkapcsolaton keresztül csatlakoztatott tárolóeszközök, és eltávolítható ( eltávolítható) eszközök. A lemezkazetta cseréje egy cserélhető eszközben mindössze néhány másodpercet vett igénybe. Bár a cserélhető adathordozók kapacitása általában kisebb volt, cserélhetőségük szinte korlátlan mennyiségű adat megtakarítását tette lehetővé. A mágnesszalagot általában az adatok archiválására használták, mert nagyobb tárolókapacitást biztosított alacsonyabb költség mellett.

Sok második generációs gépben a perifériás eszközökkel való kommunikáció funkcióit speciális társprocesszorokra ruházták át. Például miközben a periféria processzor lyukkártyákat olvas vagy lyukasztó, a fő processzor számításokat végez vagy elágazást végez a programon. Az egyik adatbusz az utasításlekérési és -végrehajtási ciklus során adatokat szállít a memória és a processzor között, és jellemzően más adatbuszok szolgálnak ki perifériás eszközöket. A PDP-1-en a memória-elérési ciklus 5 mikroszekundumot vett igénybe; A legtöbb utasításhoz 10 mikroszekundumra volt szükség: 5-öt az utasítás és további 5-öt az operandus lekéréséhez.

A 2. generáció legjobb hazai számítógépe az 1966-ban készült BESM-6.

Az 1960-as évektől: a harmadik és az azt követő generációk

A számítógép-használat rohamos növekedése az ún. A számítógépek "3. generációja". Ez az integrált áramkörök feltalálásával kezdődött, amelyeket egymástól függetlenül készített a Nobel-díjas Jack Kilby és Robert Noyce. Ez vezetett később Tad Hoff (Intel) által a mikroprocesszor feltalálásához.

A mikroprocesszorok megjelenése mikroszámítógépek, kisméretű, olcsó számítógépek kifejlesztéséhez vezetett, amelyek kis cégek vagy magánszemélyek tulajdonában lehetnek. A mikroszámítógépek, a negyedik generáció tagjai, az 1970-es években jelentek meg először, az 1980-as években és azután mindenütt elterjedtek. Steve Wozniak, az Apple Computer egyik alapítója az első sorozatgyártású otthoni számítógép, majd később az első személyi számítógép fejlesztőjeként vált ismertté. A mikroszámítógép-architektúrán alapuló számítógépek, amelyekhez nagyobb rokonaiktól származó képességeket adtak, ma már a legtöbb piaci szegmenst uralják.

A Szovjetunióban és Oroszországban

1940-es évek

1948-ban a fizikai és matematikai tudományok doktora, S. A. Lebegyev felügyelete mellett megkezdődött a munka Kijevben egy MESM (kis elektronikus számológép) létrehozásán. 1951 októberében kezdte meg működését.

1948 végén a névadó Energetikai Intézet munkatársai. Krizhizhanovsky I. S. Brook és B. I. Rameev szerzői bizonyítványt kap egy számítógépen, közös busszal, és 1950-1951. létrehozni. Ez a gép a világon az első, amely vákuumcsövek helyett félvezető (cuprox) diódákat használ. Brook 1948 óta foglalkozik elektronikus digitális számítógépekkel és számítástechnikai vezérléssel.

Az 1950-es évek végén kidolgozták a számítások párhuzamosságának elvét (A. I. Kitov és mások), amelyek alapján az akkori egyik leggyorsabb számítógép - az M-100 (katonai célokra) épült.

1961 júliusában a Szovjetunió piacra dobta az első félvezetőt egyetemes"Dnyepr" vezérlőgép (azelőtt csak speciális félvezető gépek voltak). Már a sorozatgyártás megkezdése előtt kísérleteket végeztek vele komplex technológiai folyamatok irányítására