Соңғы онжылдықтарда адамзат компьютер ғасырына аяқ басты. Математикалық операциялардың принциптеріне негізделген ақылды және қуатты компьютерлер ақпаратпен жұмыс істейді, жеке машиналар мен тұтас зауыттардың қызметін басқарады, өнімдер мен әртүрлі өнімдердің сапасын бақылайды. Біздің заманымызда компьютерлік технология адамзат өркениетінің дамуының негізі болып табылады. Бұл позицияға жету жолында қысқа, бірақ өте дүбірлі жолдан өту керек болды. Және ұзақ уақыт бойы бұл машиналар компьютерлер емес, компьютерлер (компьютерлер) деп аталды.
Компьютер классификациясы
Жалпы классификацияға сәйкес компьютерлер бірнеше ұрпаққа таралады. Құрылғыларды белгілі бір буынға жіктеу кезінде анықтаушы қасиеттер олардың жеке құрылымдары мен модификациялары болып табылады, жылдамдық, жад көлемі, басқару әдістері және деректерді өңдеу әдістері сияқты электрондық компьютерлерге қойылатын талаптар.
Әринекомпьютерлердің таралуы кез келген жағдайда шартты болады - кейбір белгілер бойынша бір ұрпақтың үлгілері болып саналатын, ал басқалары бойынша мүлде басқасына жататын көптеген машиналар бар.
Нәтижесінде бұл құрылғыларды электрондық есептеуіш үлгілердің үлгілерін қалыптастырудың сәйкес келмейтін кезеңдері ретінде жіктеуге болады.
Кез келген жағдайда компьютерлерді жетілдіру бірнеше кезеңдерден өтеді. Ал әр кезеңдегі ЭЕМ генерациясының бір-бірінен элементтік және техникалық негіздері, белгілі бір математикалық типті белгілі бір қолдауы жағынан айтарлықтай айырмашылығы бар.
Компьютердің бірінші буыны
1-буын есептеу машиналары соғыстан кейінгі алғашқы жылдарда жасалған. Электрондық типті шамдарға негізделген өте қуатты емес электронды компьютерлер жасалды (сол жылдардағы барлық теледидар үлгілеріндегідей). Бұл белгілі бір дәрежеде мұндай техниканың қалыптасу кезеңі болды.
Алғашқы компьютерлер бұрыннан бар және жаңа концепцияларды (әртүрлі ғылымдарда және кейбір күрделі салаларда) талдау үшін құрылған құрылғылардың тәжірибелік түрлері болып саналды. Компьютерлік машиналардың көлемі мен массасы айтарлықтай үлкен болғандықтан, көбінесе өте үлкен бөлмелерді қажет етеді. Қазір бұл баяғыда өткен, тіпті шынайы емес жылдардың ертегісі сияқты.
Бірінші буынның машиналарына мәліметтерді енгізу перфокарталарды жүктеу әдісімен жүрді, ал функцияларды шешу реттілігін бағдарламалық басқару, мысалы, ENIAC-та – енгізу әдісімен жүзеге асырылды. теру сферасының штепсельдері мен пішіндері.
Қарамастанмұндай бағдарламалау әдісі құрылғыны дайындау үшін көп уақытты қажет ететіндігіне, машина блоктарының теру өрістеріндегі қосылымдарға, ол ENIAC математикалық «қабілеттерін» көрсетуге барлық мүмкіндіктерді қамтамасыз етті және ол айтарлықтай артықшылықтармен қамтамасыз етті. релелік типті машиналарға жарамды бағдарламаның перфолента әдісінен айырмашылығы болды.
"Ойлау" принципі
Алғашқы компьютерлерде жұмыс істеген қызметкерлер ешқайда кетпеді, олар үнемі станоктардың жанында болып, қолданыстағы вакуумдық түтіктердің тиімділігін бақылап отырды. Бірақ кем дегенде бір шам істен шыққанда, ENIAC бірден көтерілді, барлығы асығыс сынған шамды іздеді.
Шамдарды өте жиі ауыстырудың жетекші себебі (шамамен болса да) келесідей болды: шамдардың қызуы мен жарқырауы жәндіктерді тартып, олар аппараттың ішкі көлеміне ұшып, қысқа электр тогының пайда болуына «көмектесті». тізбек. Яғни, бұл машиналардың бірінші буыны сыртқы әсерлерге өте осал болды.
Егер біз бұл болжамдардың рас болуы мүмкін деп елестететін болсақ, онда бағдарламалық және аппараттық компьютерлік жабдықтағы қателер мен қателерді білдіретін «қателер» («қателер») ұғымы мүлдем басқа мағынаға ие болады.
Егер көліктің шамдары жұмыс істеп тұрса, техникалық қызмет көрсету персоналы алты мыңға жуық сымның қосылымдарын қолмен қайта реттеу арқылы ENIAC құрылғысын басқа тапсырмаға баптай алады. Тапсырманың басқа түрі пайда болғанда осы контактілердің барлығын қайта ауыстыру керек болды.
Сериялық машиналар
Жаппай шығарыла бастаған алғашқы электронды компьютер UNIVAC болды. Ол көп мақсатты электрондық цифрлық компьютердің бірінші түрі болды. 1946-1951 жылдар аралығындағы UNIVAC үшін 120 мкс қосу кезеңі, 1800 мкс жалпы көбейту және 3600 мкс бөлу қажет болды.
Мұндай машиналар үлкен аумақты, көп электр энергиясын қажет етті және электронды шамдардың айтарлықтай санына ие болды.
Атап айтқанда, кеңестік электронды есептеуіш «Стрела» осы шамдардың 6400-і және жартылай өткізгіш типті диодтардың 60 мың данасы болған. Компьютерлердің бұл буынының жылдамдығы секундына екі-үш мың операциядан жоғары емес, жедел жадының көлемі екі Кб-тан аспады. Тек М-2 қондырғысы (1958 ж.) шамамен төрт КБ жедел жадыға жетті, ал машинаның жылдамдығы секундына жиырма мың әрекетке жетті.
екінші буын компьютерлері
1948 жылы алғашқы жұмыс транзисторын бірнеше батыс ғалымдары мен өнертапқыштары алды. Бұл үш жіңішке металл сымдар поликристалды материал жолағымен жанасатын нүктелік байланыс механизмі болды. Демек, сол жылдары компьютерлер тобы жетілдірілді.
Транзисторлы компьютерлердің алғашқы үлгілері 1950-ші жылдардың соңғы жартысына жатады, ал бес жылдан кейін сандық компьютердің сыртқы пішіндері айтарлықтай жақсартылған функцияларымен пайда болды.
Архитектура мүмкіндіктері
БіреуіТранзистордың маңызды принципі мынада: бір көшірмеде ол 40 қарапайым шамдар үшін кейбір жұмыстарды орындай алады, тіпті сонда да ол жұмыс істеудің жоғары жылдамдығын сақтайды. Құрылғы ең аз жылу мөлшерін шығарады және электр көздері мен энергияны дерлік пайдаланбайды. Осыған байланысты дербес электронды компьютерлерге қойылатын талаптар өсті.
Кәдімгі электр типті шамдарды тиімді транзисторлармен біртіндеп ауыстырумен қатар, қолда бар деректерді сақтау техникасының жетілдірілуі артты. Жадты кеңейту жүріп жатыр және UNIVAC компьютерлерінің бірінші буынында алғаш рет қолданылған магниттік модификацияланған таспа жақсара бастады.
Өткен ғасырдың 60-шы жылдарының ортасында деректерді дискілерде сақтау әдісі қолданылғанын айта кеткен жөн. Компьютерлерді қолданудағы елеулі жетістіктер секундына миллион операция жылдамдығын алуға мүмкіндік берді! Атап айтқанда, «Stretch» (Ұлыбритания), «Atlas» (АҚШ) электронды есептеуіш машиналарының екінші буындағы қарапайым транзисторлы компьютерлердің қатарына жатқызуға болады. Ол кезде КСРО да жоғары сапалы компьютерлік үлгілерді шығарды (атап айтқанда, БЕСМ-6).
Транзисторлар негізіндегі компьютерлердің шығарылуы олардың көлемінің, салмағының, электр энергиясының және машиналар құнының төмендеуіне, сондай-ақ сенімділігі мен тиімділігінің артуына әкелді. Бұл пайдаланушылар санын және шешілетін міндеттер тізімін арттыруға мүмкіндік берді. Компьютерлердің екінші буынын ерекшелендіретін ерекшеліктерін ескере отырып,мұндай машиналарды жасаушылар инженерлік (атап айтқанда, ALGOL, FORTRAN) және экономикалық (атап айтқанда, COBOL) есептеу түрлеріне арналған тілдердің алгоритмдік формаларын құра бастады.
Электрондық есептеуіш машиналарға қойылатын гигиеналық талаптар да артып келеді. Елуінші жылдары тағы бір серпіліс болды, бірақ ол әлі де заманауи деңгейден алшақ еді.
ОЖ маңыздылығы
Бірақ сол кезде де компьютерлік технологияның жетекші міндеті ресурстарды – жұмыс уақытын және жадты қысқарту болды. Бұл мәселені шешу үшін олар қазіргі операциялық жүйелердің прототиптерін құрастыра бастады.
Алғашқы операциялық жүйелердің (ОЖ) түрлері компьютерді пайдаланушылардың жұмысын автоматтандыруды жақсартуға мүмкіндік берді, ол белгілі бір тапсырмаларды орындауға бағытталған: машинаға бағдарлама деректерін енгізу, қажетті аудармашыларды шақыру, бағдарламаға қажетті заманауи кітапхана ішкі бағдарламалары және т.б.
Сондықтан, екінші буын компьютерлерінде бағдарлама мен әртүрлі ақпараттардан басқа, өңдеу қадамдары мен бағдарлама және оны әзірлеушілер туралы деректер тізімі көрсетілген арнайы нұсқаулықты қалдыру қажет болды. Осыдан кейін операторларға арналған тапсырмалардың белгілі бір саны (тапсырмалары бар жинақтар) машиналарға параллель түрде енгізіле бастады, операциялық жүйелердің бұл нысандарында компьютер ресурстарының түрлерін тапсырмалардың белгілі бір формалары арасында бөлу қажет болды - көп бағдарламалау әдісі деректерді зерттеуге арналған жұмыс пайда болды.
Үшінші буын
Дамуға байланыстыКомпьютерлердің интегралдық схемаларын (IC) құру технологиясы қолданыстағы жартылай өткізгіш схемалардың жылдамдығы мен сенімділік дәрежесін жеделдетуге, сондай-ақ олардың өлшемдерін, пайдаланылатын қуат көлемін және бағасын тағы да азайтуға қол жеткізді.
Микросұлбалардың біріктірілген түрлері енді тікбұрышты ұзартылған кремний пластинкаларында жеткізілетін және бір жағының ұзындығы 1 см-ден аспайтын электронды типті бөлшектердің бекітілген жиынтығынан жасала бастады. Вафлидің бұл түрі (кристалдар) шағын көлемдегі пластикалық корпусқа орналастырылған, ондағы өлшемдерді тек деп аталатын таңдау арқылы есептеуге болады. "аяқтар".
Осы себептерге байланысты компьютерлердің даму қарқыны тез өсе бастады. Бұл жұмыс сапасын жақсартуға және мұндай машиналар құнын төмендетуге ғана емес, сонымен қатар шағын, қарапайым, арзан және сенімді массалық типтегі құрылғыларды - шағын компьютерді қалыптастыруға мүмкіндік берді. Бұл машиналар бастапқыда әртүрлі жаттығулар мен әдістердегі жоғары техникалық мәселелерді шешуге арналған.
Сол жылдардағы жетекші сәт машиналарды біріктіру мүмкіндігі болып саналды. Компьютерлердің үшінші буыны әртүрлі типтегі үйлесімді жеке үлгілерді ескере отырып жасалады. Математикалық және әртүрлі бағдарламалық қамтамасыз етуді әзірлеудегі барлық басқа жеделдетулер проблемалық-бағытталған программалау тілінің стандартты есептерін шешуге арналған пакеттік бағдарламаларды қалыптастыруға ықпал етеді. Содан кейін бірінші рет бағдарламалық пакеттер пайда болады - компьютерлердің үшінші буыны дамытылатын операциялық жүйелердің формалары.
Төртінші ұрпақ
Компьютерлердің электрондық құрылғыларын белсенді түрде жетілдіруүлкен интегралдық схемалардың (LSI) пайда болуына ықпал етті, онда әрбір кристалда бірнеше мың электрлік типті бөліктер болды. Осының арқасында компьютерлердің келесі буындары шығарыла бастады, олардың элементтік негізі жадының үлкен көлемін алды және командаларды орындау үшін қысқартылған циклдар алды: бір машина операциясында жад байттарын пайдалану айтарлықтай төмендей бастады. Бірақ, бағдарламалау шығындары азайғандықтан, бұрынғыдай машиналық емес, таза адам түріндегі ресурстарды қысқарту міндеттері алға шықты.
Келесі типтегі операциялық жүйелер шығарылды, бұл операторларға өз бағдарламаларын тікелей компьютер дисплейлерінің артында жақсартуға мүмкіндік берді, бұл пайдаланушылардың жұмысын жеңілдетті, нәтижесінде жаңа бағдарламалық қамтамасыз ету базасының алғашқы әзірлемелері көп ұзамай пайда болды. Бұл әдіс бірінші буын компьютерлері пайдаланылған ақпараттың дамуының бастапқы кезеңдерінің теориясына мүлдем қайшы келді. Енді компьютерлер үлкен көлемдегі ақпаратты жазу үшін ғана емес, сонымен қатар қызметтің әртүрлі салаларын автоматтандыру және механикаландыру үшін де қолданыла бастады.
Жетпісінші жылдардың басындағы өзгерістер
1971 жылы компьютерлердің үлкен интегралды схемасы шығарылды, онда кәдімгі архитектуралық компьютердің бүкіл процессоры орналасқан. Енді бір үлкен интегралдық схемада компьютердің типтік архитектурасында күрделі емес барлық дерлік электронды типті схемаларды орналастыру мүмкін болды. Осылайша, кішігірім кәдімгі құрылғыларды жаппай өндіру мүмкіндіктерібағалар. Бұл компьютерлердің жаңа, төртінші буыны болды.
Сол уақыттан бері процессорлары, жеткілікті жедел жады және атқарушы типті қосылымдар құрылымы бар бір немесе бірнеше үлкен интегралды схемаларға сәйкес келетін көптеген арзан (ықшам пернетақталы компьютерлерде қолданылады) және басқару схемалары шығарылды. басқару механизмдеріндегі сенсорлар.
Автомобиль қозғалтқыштарындағы бензинді реттеумен, белгілі бір электронды ақпаратты берумен немесе бекітілген жуу режимдерімен жұмыс істейтін бағдарламалар компьютер жадына немесе әр түрлі контроллер түрлерін пайдалану арқылы немесе тікелей кәсіпорындарда енгізілді.
Жетпісінші жылдар жалпы үлкен интегралдық схемада (деп аталатын) орналасқан енгізу-шығару механизмі бар процессорды, жадтың үлкен көлемін, әртүрлі интерфейстердің схемаларын біріктіретін әмбебап есептеу жүйелерін шығара бастады. бір чипті компьютерлер) немесе басқа нұсқаларда жалпы баспа платасында орналасқан үлкен интегралды схемалар. Нәтижесінде, компьютерлердің төртінші буыны кең тараған кезде, алпысыншы жылдардағы қалыптасқан жағдайдың қайталануы басталды, ол кезде қарапайым шағын компьютерлер үлкен негізгі компьютерлердегі жұмыстың бір бөлігін орындады.
Төртінші буындағы компьютердің қасиеттері
Төртінші буындағы электронды есептеуіш машиналар күрделі және тармақталған мүмкіндіктері болды:
- қалыпты мультипроцессорлық режим;
- параллельді-тізбекті типтегі бағдарламалар;
- компьютер тілдерінің жоғары деңгейлі түрлері;
- пайда болуыбірінші компьютерлік желілер.
Бұл құрылғылардың техникалық мүмкіндіктерінің дамуы келесі ережелермен белгіленді:
- Сигналдың әдеттегі кідірісі 0,7 нс/т.
- Жадтың жетекші түрі типтік жартылай өткізгіш болып табылады. Жадтың осы түрінен ақпаратты генерациялау кезеңі 100–150 нс құрайды. Жад - 1012-1013 таңба.
Операциялық жүйелердің аппараттық іске асырылуын пайдалану
Модульдік жүйелер бағдарламалық құрал түріндегі құралдар үшін қолданыла бастады.
Алғашқы дербес электронды компьютер 1976 жылдың көктемінде жасалды. Кәдімгі электрондық ойын схемасының біріктірілген 8 разрядты контроллерлерінің негізінде ғалымдар кәдімгі BASIC-бағдарламаланған Apple ойын машинасын шығарды, ол үлкен танымалдылыққа ие болды. 1977 жылдың басында Apple Comp. пайда болды және жер бетіндегі алғашқы Apple дербес компьютерлерін шығару басталды. Бұл компьютер деңгейінің тарихы бұл оқиғаны ең маңызды деп көрсетеді.
Бүгінгі таңда Apple көптеген көрсеткіштер бойынша IBM PC үлгілерінен асып түсетін Macintosh дербес компьютерлерін шығарады. Apple компаниясының жаңа үлгілері ерекше сапасымен ғана емес, сонымен қатар кең (заманауи стандарттар бойынша) мүмкіндіктерімен де ерекшеленеді. Сондай-ақ Apple компьютерлері үшін олардың барлық ерекше мүмкіндіктерін ескеретін арнайы операциялық жүйе әзірленді.
Компьютердің бесінші буыны
Сексенінші жылдары компьютерлердің даму процесі (компьютер ұрпақтары) жаңа кезеңге – бесінші буын машиналарына кіреді. Бұл құрылғылардың сыртқы түрімикропроцессорлардың дамуымен байланысты. Жүйелік конструкциялар тұрғысынан жұмысты абсолютті орталықсыздандыру тән, ал бағдарламалық-математикалық негіздерді ескере отырып, бағдарлама құрылымындағы жұмыс деңгейіне жылжу тән. Электронды есептеуіш машиналар жұмысын ұйымдастыру өсуде.
Компьютерлердің бесінші буынының тиімділігі секундына жүз сегізден жүз тоғызға дейін операцияны құрайды. Машинаның бұл түрі көп процессорлы жүйемен сипатталады, ол әлсіреген типтегі микропроцессорларға негізделген, олар бірден көпше түрде қолданылады. Қазір компьютерлік тілдердің жоғары деңгейлі түрлеріне бағытталған электронды есептеуіш машиналар түрлері бар.
