Wat we gewend zijn te gebruiken, werd voorafgegaan door een hele evolutie in de ontwikkeling van computertechnologie. Volgens een wijdverbreide theorie verliep de ontwikkeling van de computerindustrie over verschillende generaties heen.

Moderne experts denken vaak dat het er zes zijn. Vijf daarvan hebben al plaatsgevonden, er is er nog één onderweg. Wat bedoelen IT-specialisten precies met de term "computergeneratie"? Wat zijn de fundamentele verschillen tussen de verschillende perioden van de ontwikkeling van computers?

Prehistorie van de opkomst van computers

De geschiedenis van de ontwikkeling van computers van 5 generaties is interessant en fascinerend. Maar voordat u het gaat bestuderen, is het nuttig om de feiten te kennen over de technologische oplossingen die aan de ontwikkeling van computers zijn voorafgegaan.

Mensen hebben er altijd naar gestreefd om de procedures voor tellen, berekeningen te verbeteren. Historici hebben vastgesteld dat instrumenten voor het werken met getallen, die een mechanisch karakter hebben, zijn uitgevonden in het oude Egypte en andere staten van de oudheid. In de Middeleeuwen konden Europese uitvinders mechanismen ontwerpen met behulp waarvan met name de periodiciteit van de maangetijden kon worden berekend.

Sommige deskundigen zijn van mening dat het prototype van moderne computers aan het begin van de 19e eeuw is uitgevonden, dat de functies had van het programmeren van berekeningen. Aan het einde van de 19e en het begin van de 20e eeuw verschenen apparaten waarin elektronica werd gebruikt. Ze waren voornamelijk betrokken bij de telefoon- en radiocommunicatie-industrie.

In 1915 richtte een Duitse immigrant die naar de Verenigde Staten verhuisde IBM op, dat later een van de meest herkenbare merken in de IT-industrie werd. Een van de meest opzienbarende uitvindingen van Herman Hollerith waren ponskaarten, die decennialang als de belangrijkste in het gebruik van computers dienden. Tegen het einde van de jaren '30 verschenen technologieën die het mogelijk maakten om te praten over het begin van het computertijdperk in de ontwikkeling van de menselijke beschaving. De eerste computers verschenen, die later werden geclassificeerd als behorend tot de "eerste generatie".

Computertekens

De experts noemen programmeerbaarheid het belangrijkste fundamentele criterium voor het classificeren van een computerapparaat als een computer of computer. In dit opzicht verschilt met name het overeenkomstige type machine van rekenmachines, hoe krachtig deze laatste ook zijn. Zelfs als het gaat om programmeren op een zeer laag niveau, wanneer "nullen en enen" worden gebruikt, is het criterium geldig. Dienovereenkomstig, zodra machines werden uitgevonden, misschien door hun uiterlijke kenmerken, leken ze erg op rekenmachines, maar die konden worden geprogrammeerd, werden ze computers genoemd.

In de regel wordt onder de term "computergeneratie" verstaan ​​het behoren van een computer tot een bepaalde technologische formatie. Dat wil zeggen, de basis van hardware-oplossingen, op basis waarvan de computer werkt. Tegelijkertijd is de indeling van computers in generaties op basis van de door IT-experts voorgestelde criteria verre van willekeurig (hoewel er natuurlijk ook overgangsvormen van computers zijn die moeilijk eenduidig ​​in een specifieke categorie te classificeren zijn).

Nadat we de theoretische excursie hebben voltooid, kunnen we beginnen met het bestuderen van generaties computers. De onderstaande tabel helpt ons bij het navigeren door de periodisering van elk.

Generatie
	Tweede helft jaren 70 - begin jaren 90
	90s - onze tijd
	bij het ontwikkelen

Vervolgens zullen we voor elke categorie kijken naar de technologische kenmerken van computers. We zullen de kenmerken van computergeneraties definiëren. De tabel die we nu hebben samengesteld, zal worden aangevuld met andere, waarin de bijbehorende categorieën en technologische parameters worden gecorreleerd.

Laten we een belangrijke nuance opmerken: de volgende redenering heeft voornamelijk betrekking op de evolutie van computers, die tegenwoordig meestal persoonlijke worden genoemd. Er zijn totaal verschillende klassen computers - militair, industrieel. Er zijn zogenaamde "supercomputers". Hun uiterlijk en ontwikkeling is een apart onderwerp.

De eerste computers

In 1938 ontwerpt de Duitse ingenieur Konrad Zuse een apparaat genaamd de Z1, en in de 42e produceert hij zijn verbeterde versie - de Z2. In 1943 vinden de Britten hun eigen uit en noemen het "Colossus". Sommige experts zijn geneigd de Engelse en Duitse machines als de eerste computers te beschouwen. In 1944 creëerden de Amerikanen ook een computer op basis van inlichtingen uit Duitsland. De in de VS ontwikkelde computer kreeg de naam "Mark I".

In 1946 zorgden Amerikaanse ingenieurs voor een kleine revolutie op het gebied van computertechniek door de ENIAC-buiscomputer te creëren, 1000 keer productiever dan de Mark I. De volgende bekende Amerikaanse ontwikkeling was een computer die in 1951 werd gemaakt, UNIAC genaamd. Het belangrijkste kenmerk is dat het de eerste computer was die als commercieel product werd gebruikt.

Tegen die tijd hadden Sovjet-ingenieurs die aan de Academie van Wetenschappen van Oekraïne werkten trouwens al hun eigen computer uitgevonden. Onze ontwikkeling kreeg de naam MESM. De prestaties waren volgens experts de hoogste van de in Europa geassembleerde computers.

Technologische kenmerken van de eerste generatie computers

Op basis van welk criterium wordt de eerste generatie computerontwikkeling eigenlijk bepaald? IT-specialisten denken aan een dergelijke componentenbasis in de vorm van vacuümbuizen. De machines van de eerste generatie hadden ook een aantal karakteristieke uiterlijke kenmerken - enorm formaat, zeer hoog energieverbruik.

Hun rekenkracht was ook relatief bescheiden, het was enkele duizenden hertz. Tegelijkertijd bevatten computers van de eerste generatie veel van moderne computers. Het is met name machinecode die programmeerinstructies mogelijk maakt, evenals het schrijven van gegevens naar het geheugen (met behulp van ponskaarten en elektrostatische buizen).

Computers van de eerste generatie vereisten de hoogste kwalificaties van de persoon die ze gebruikte. Vereist niet alleen vaardigheid in gespecialiseerde vaardigheden (uitgedrukt in het werken met ponskaarten, kennis van machinecode, etc.), maar in de regel ook technische kennis op het gebied van elektronica.

In de computer van de eerste generatie, zoals we al zeiden, was er al Waarheid, het volume was extreem bescheiden, het werd uitgedrukt in honderden, op zijn best in duizenden bytes. De eerste RAM-modules voor computers konden nauwelijks als elektronische component worden geclassificeerd. Het waren buisvormige containers gevuld met kwik. Geheugenkristallen werden in bepaalde gebieden gefixeerd en zo werden de gegevens bewaard. Al snel na de uitvinding van de eerste computers verscheen echter een perfecter geheugen op basis van ferrietkernen.

Computer van de tweede generatie

Wat is de verdere geschiedenis van de ontwikkeling van computers? Generaties computers begonnen zich verder te ontwikkelen. In de jaren 60 begonnen computers zich te verspreiden, waarbij niet alleen vacuümbuizen werden gebruikt, maar ook halfgeleiders. De klokfrequentie van de microschakelingen nam aanzienlijk toe - een indicator van 100 duizend hertz en hoger werd als gebruikelijk beschouwd. De eerste magnetische schijven verschenen als alternatief voor ponskaarten. In 1964 bracht IBM een uniek product uit - een aparte computermonitor met behoorlijk behoorlijke eigenschappen - een 12-inch diagonaal, een resolutie van 1024 bij 1024 pixels en een verversingssnelheid van 40 Hz.

Generatie drie

Wat is er zo opmerkelijk aan de derde generatie computers? Allereerst de overdracht van computers van lampen en halfgeleiders naar geïntegreerde schakelingen, die naast computers ook in veel andere elektronische apparaten werden gebruikt.

Voor het eerst werden de mogelijkheden van geïntegreerde schakelingen aan de wereld getoond door de inspanningen van ingenieur Jack Kilby en Texas Instruments in 1959. Jack creëerde een kleine structuur, gemaakt op een plaat van germaniummetaal, die complexe halfgeleiderstructuren moest vervangen. Texas Instruments heeft op zijn beurt een computer gemaakt op basis van dergelijke records. Het meest opmerkelijke is dat het 150 keer minder was dan de vergelijkbare prestaties van een halfgeleidercomputer. De technologie voor geïntegreerde schakelingen is verder ontwikkeld. Het onderzoek van Robert Noyce speelde daarbij een belangrijke rol.

Deze hardwarecomponenten maakten het in de eerste plaats mogelijk om de computer aanzienlijk te verkleinen. Als gevolg hiervan is de computerprestatie aanzienlijk verbeterd. De derde generatie computers kenmerkte zich door het uitbrengen van computers met een klokfrequentie die al in megahertz werd uitgedrukt. Ook het stroomverbruik van computers is afgenomen.

Technologieën voor het opnemen van gegevens en het verwerken ervan in RAM-modules zijn geavanceerder geworden. Wat het RAM betreft, zijn de ferrietelementen ruimer en technologisch geavanceerder geworden. De eerste prototypes verschenen en daarna de eerste versies van diskettes die als extern opslagmedium werden gebruikt. Cachegeheugen is verschenen in de pc-architectuur Het weergavevenster is de standaardomgeving geworden voor interactie tussen gebruiker en computer.

Verdere verbetering van de softwarecomponenten vond plaats. Er verschenen volwaardige besturingssystemen, de meest uiteenlopende werden ontwikkeld, de concepten van multitasking werden geïntroduceerd in de werking van computers. In het kader van de derde generatie computer verschijnen zowel programma's als software voor de automatisering van ontwerpwerk. Er zijn steeds meer programmeertalen en omgevingen waarbinnen software wordt gemaakt.

Kenmerken van de vierde generatie

De vierde generatie computers kenmerkt zich door de opkomst van de grote klasse, evenals de zogenaamde supergrote. De toonaangevende microschakeling verscheen in de pc-architectuur - de processor. Computers in hun configuratie staan ​​dichter bij de gewone burger. Het gebruik ervan werd mogelijk met minimale kwalificatietraining, terwijl het werken met computers van vorige generaties professionele vaardigheden vereiste. RAM-modules werden niet geproduceerd op basis van ferrietelementen, maar op basis van CMOS-microschakelingen. Apple, in 1976 samengesteld door Steve Jobs en Stefan Wozniak, wordt ook beschouwd als de vierde generatie computers. Veel IT-experts zijn van mening dat Apple 's werelds eerste personal computer is.

De vierde generatie computers viel ook samen met het begin van de popularisering van internet. In dezelfde periode verscheen het meest bekende merk van de software-industrie vandaag, Microsoft. De eerste versies van de besturingssystemen die we vandaag kennen, verschenen - Windows, MacOS. Computers begonnen zich over de hele wereld te verspreiden.

vijfde generatie

De bloeitijd van de vierde generatie computers was het midden tot het einde van de jaren tachtig. Maar al aan het begin van de jaren 90 begonnen er processen plaats te vinden op de IT-markt, waardoor het mogelijk werd om een ​​nieuwe generatie computers te tellen. We hebben het over belangrijke stappen voorwaarts, vooral op het gebied van engineering en technische ontwikkelingen met betrekking tot processors. Microschakelingen met een parallel-vectorarchitectuur verschenen.

De vijfde generatie computers is een ongelooflijke groei in de productiviteit van machines van jaar tot jaar. Als in het begin van de jaren 90 de klokfrequentie van microprocessors van enkele tientallen megahertz als een goede indicator werd beschouwd, was aan het begin van de jaren 2000 niemand verbaasd over gigahertz. De computers die we nu gebruiken, zijn volgens IT-experts ook de vijfde generatie computers. Dat wil zeggen, de technologische achterstand van de vroege jaren 90 is nog steeds relevant.

De vijfde generatie pc's is meer geworden dan alleen computermachines, maar volwaardige multimediatools. Hierop werd het mogelijk om films te bewerken, met afbeeldingen te werken, geluid op te nemen en te verwerken, technische projecten te maken en realistische 3D-games te spelen.

Kenmerken van de zesde generatie

In de nabije toekomst, menen analisten, hebben we het recht om te verwachten dat de 6e generatie computers zal verschijnen. Het zal worden gekenmerkt door het gebruik van neurale elementen in de architectuur van microschakelingen, het gebruik van processors binnen een gedistribueerd netwerk.

De prestaties van computers in de volgende generatie zullen waarschijnlijk niet in gigahertz worden gemeten, maar in een fundamenteel ander type eenheden.

Vergelijking van kenmerken

We hebben generaties computers bestudeerd. Met de onderstaande tabel kunnen we navigeren in de correlatie van computers die tot een of andere categorie behoren, en de technologische basis waarop hun functioneren is gebaseerd. De afhankelijkheden zijn als volgt:

Generatie	Technologische basis
	Vacuümlampen
	Halfgeleiders
	Geïntegreerde schakelingen
	Grote en supergrote circuits
	Parallelle vectortechnologieën
	Neurale principes

Het kan ook nuttig zijn om de correlatie tussen prestaties en een specifieke generatie computers te visualiseren. De tabel die we nu gaan samenstellen, zal dit patroon weerspiegelen. We nemen als basis een dergelijke parameter als de klokfrequentie.

Generatie	Klokfrequentie van bewerkingen
	enkele kilohertz
	honderden kHz
	Megahertz
	Tientallen MHz
	Honderden MHz, Gigahertz
	Meetcriteria worden uitgewerkt

Zo hebben we de belangrijkste technologische kenmerken voor elke generatie computers gevisualiseerd. Een tabel, een van de door ons gepresenteerde, zal ons helpen om de corresponderende parameters en een specifieke categorie computers te correleren met betrekking tot een bepaalde fase in de ontwikkeling van computertechnologie.

Invoering

1. De eerste generatie computers 1950-1960

2. Tweede generatie computers: 1960-1970

3. De derde generatie computers: 1970-1980

4. De vierde generatie computers: 1980-1990

5. Vijfde generatie mainframes: 1990-heden

Conclusie

Invoering

Sinds 1950 zijn om de 7-10 jaar de constructief-technologische en software-algoritmische principes van het bouwen en gebruiken van computers radicaal vernieuwd. In dit opzicht is het legitiem om te praten over generaties computers. Conventioneel kan elke generatie 10 jaar worden gegeven.

Computers hebben een lange evolutionaire weg afgelegd in termen van de basis van het element (van lampen tot microprocessors), maar ook in de zin van het ontstaan ​​van nieuwe mogelijkheden, waardoor de reikwijdte en de aard van hun gebruik is uitgebreid.

De indeling van computers in generaties is een zeer voorwaardelijke, niet-strikte classificatie van computersystemen volgens de mate van ontwikkeling van hardware en software, evenals manieren om met computers te communiceren.

De eerste generatie computers omvat machines die rond de jaren 50 zijn gemaakt: elektronische buizen werden gebruikt in de circuits. Er waren weinig commando's, het beheer was eenvoudig en de indicatoren van de hoeveelheid RAM en prestaties waren laag. De prestatie is ongeveer 10-20 duizend bewerkingen per seconde. Voor invoer en uitvoer werden drukapparaten, magneetbanden, ponskaarten en ponsbanden gebruikt.

De tweede generatie computers omvat die machines die zijn ontworpen in 1955-65. Ze gebruikten zowel vacuümbuizen als transistors. Het random access-geheugen is gebouwd op magnetische kernen. Gedurende deze tijd verschenen magnetische trommels en de eerste magnetische schijven. De zogenaamde talen op hoog niveau zijn verschenen, waarvan de middelen de beschrijving van de hele reeks berekeningen in een visuele, gemakkelijk te begrijpen vorm mogelijk maken. Er is een groot aantal bibliotheekprogramma's verschenen voor het oplossen van verschillende wiskundige problemen. Machines van de tweede generatie werden gekenmerkt door software-incompatibiliteit, waardoor het moeilijk was om grote informatiesystemen te organiseren, daarom was er halverwege de jaren 60 een overgang naar het maken van computers, compatibel met software en gebouwd op een micro-elektronische technologische basis.

De derde generatie computers. Dit zijn machines die na de jaren 60 zijn gemaakt met een enkele architectuur, d.w.z. software compatibel. De mogelijkheden van multiprogrammering verschenen, d.w.z. gelijktijdige uitvoering van meerdere programma's. Geïntegreerde schakelingen werden gebruikt in computers van de derde generatie.

De vierde generatie computers. Dit is de huidige generatie computers, ontwikkeld na 1970. De machines van de 4e generatie zijn ontworpen om efficiënt gebruik te maken van moderne talen op hoog niveau en het programmeerproces voor de eindgebruiker te vereenvoudigen.

Qua hardware worden ze gekenmerkt door het gebruik van grootschalige geïntegreerde schakelingen als elementbasis en de aanwezigheid van high-speed random access geheugenapparaten met een volume van enkele MB.

Machines van de 4e generatie zijn multiprocessor-, multi-machinecomplexen die extern werken. geheugen en algemeen veld ext. apparaten. Prestaties bereiken tientallen miljoenen bewerkingen per seconde, geheugen - enkele miljoenen woorden.

De overgang naar de vijfde generatie computers is al begonnen. Het bestaat uit een kwalitatieve overgang van gegevensverwerking naar kennisverwerking en uit het verhogen van de basisparameters van een computer. De belangrijkste focus zal liggen op "intelligentie".

Tegenwoordig is de echte "intelligentie" die door de meest geavanceerde neurale netwerken wordt gedemonstreerd, onder het niveau van een regenworm, maar hoe beperkt de mogelijkheden van neurale netwerken tegenwoordig ook zijn, veel revolutionaire ontdekkingen zijn misschien niet ver weg.

1. De eerste generatie computers 1950-1960

Logische circuits zijn gemaakt met behulp van discrete radiocomponenten en elektronische vacuümbuizen met een gloeidraad. Het willekeurig toegankelijke geheugen maakte gebruik van magnetische trommels, akoestisch ultrasoon kwik en elektromagnetische vertragingslijnen, kathodestraalbuizen (CRT). Als externe opslagapparaten werden schijven op magneetbanden, ponskaarten, ponsbanden en insteekschakelaars gebruikt.

De programmering van deze generatie computers werd uitgevoerd in een binair getalsysteem in een machinetaal, dat wil zeggen, de programma's waren strikt gericht op een specifiek model van de machine en stierven samen met deze modellen.

Halverwege de jaren vijftig verschenen machinegeoriënteerde talen zoals symbolische coderingstalen (YSC), die het mogelijk maakten om hun verkorte verbale (alfabetische) notatie en decimale getallen te gebruiken in plaats van de binaire notatie van instructies en adressen. In 1956 werd de eerste programmeertaal op hoog niveau voor wiskundige problemen, de Fortran-taal, gemaakt en in 1958 de universele programmeertaal Algol.

Computers, variërend van UNIVAC en eindigend met BESM-2 en de eerste modellen van computers "Minsk" en "Ural", behoren tot de eerste generatie computers.

2. Tweede generatie computers: 1960-1970

Logische circuits werden gebouwd op discrete halfgeleider- en magnetische elementen (diodes, bipolaire transistors, ringkern-ferrietmicrotransformatoren). Circuits met gedrukte bedrading (met folie beklede getinax-borden) werden gebruikt als constructieve en technologische basis. Het blokontwerpprincipe van machines begon op grote schaal te worden gebruikt, waardoor een groot aantal verschillende externe apparaten op de hoofdapparaten kunnen worden aangesloten, wat meer flexibiliteit biedt bij het gebruik van computers. De klokfrequenties van elektronische schakelingen zijn gestegen tot honderden kilohertz.

Er werden externe harde schijven1 en diskettes gebruikt - een tussengeheugen tussen magneetbandstations en willekeurig toegankelijk geheugen.

In 1964 verscheen de eerste monitor voor computers - de IBM 2250. Het was een monochroom beeldscherm met een scherm van 12 x 12 inch en een resolutie van 1024 x 1024 pixels. Het had een framesnelheid van 40 Hz.

De besturingssystemen die op basis van computers zijn gemaakt, vereisten een hogere productiviteit van computers en vooral betrouwbaarheid. In computers begonnen codes met de detectie en correctie van fouten, ingebouwde besturingscircuits, op grote schaal te worden gebruikt.

De machines van de tweede generatie waren de eersten die de modi van batchverwerking en televerwerking van informatie implementeerden.

De eerste computer, die gedeeltelijk halfgeleiderapparatuur gebruikte in plaats van vacuümbuizen, was de SEAC-machine (Standarts Eastern Automatic Computer), gemaakt in 1951.

In de vroege jaren 60 werden in de USSR halfgeleidermachines geproduceerd.

3. De derde generatie computers: 1970-1980

In 1958 vond Robert Noyce een kleine geïntegreerde schakeling van silicium uit die tientallen transistors in een klein gebied kon huisvesten. Deze circuits werden later bekend als Small Scale Integrated Circuits (SSI). En al in de late jaren 60 begonnen geïntegreerde schakelingen in computers te worden gebruikt.

De logische schakelingen van computers van de 3e generatie waren al volledig gebouwd op kleine geïntegreerde schakelingen. De klokfrequenties van de elektronische schakelingen zijn gestegen tot eenheden van megahertz. De voedingsspanningen (eenheden van volt) en het stroomverbruik van de machine zijn afgenomen. De betrouwbaarheid en snelheid van computers zijn aanzienlijk toegenomen.

In het random access memory werden geminiaturiseerde ferrietkernen, ferrietplaten en magnetische films met een rechthoekige hysteresislus gebruikt. Schijfstations worden veel gebruikt als externe opslagapparaten.

Er zijn nog twee niveaus van opslagapparaten verschenen: super-operatieve opslagapparaten op triggerregisters, die een enorme snelheid hebben, maar een kleine capaciteit (tientallen getallen), en supersnel cachegeheugen.

Sinds het wijdverbreide gebruik van geïntegreerde schakelingen in computers, kan de technologische vooruitgang in computers worden waargenomen met behulp van de bekende Wet van Moore. In 1965 ontdekte een van de oprichters van Intel, Gordon Moore, een wet volgens welke het aantal transistors in één microcircuit elke 1,5 jaar verdubbelt.

Gezien de aanzienlijke complicatie van zowel de hardware als de logische structuur, worden computers van de 3e generatie vaak systemen genoemd.

De eerste computers van deze generatie waren dus de modellen van IBM-systemen (een aantal IBM 360-modellen) en PDP (PDP 1). In de Sovjet-Unie, in samenwerking met de landen van de Raad voor Wederzijdse Economische Bijstand (Polen, Hongarije, Bulgarije, de Duitse Democratische Republiek, enz.), modellen van een verenigd systeem (EU) en een systeem van kleine computers (SM) begon te produceren.

In computers van de derde generatie wordt veel aandacht besteed aan het verminderen van de complexiteit van het programmeren, de efficiëntie van het uitvoeren van programma's in machines en het verbeteren van de communicatie tussen de operator en de machine. Dit wordt verzekerd door krachtige besturingssystemen, een geavanceerd automatiseringssysteem voor programmering, efficiënte programma-onderbrekingssystemen, bedrijfsmodi met machine-time sharing, realtime bedrijfsmodi, bedrijfsmodi voor meerdere programma's en nieuwe interactieve communicatiemodi. Er verscheen ook een effectief video-eindapparaat voor communicatie tussen de operator en de machine - een videomonitor of display.

Er wordt veel aandacht besteed aan het verbeteren van de betrouwbaarheid en betrouwbaarheid van de werking van computers en het vergemakkelijken van het onderhoud ervan. Betrouwbaarheid en betrouwbaarheid worden gegarandeerd door het wijdverbreide gebruik van codes met automatische detectie en correctie van fouten (Hemming-correctiecodes en cyclische codes).

De modulaire organisatie van computers en de modulaire opbouw van hun besturingssystemen hebben volop mogelijkheden gecreëerd om de configuratie van computersystemen te veranderen. In dit opzicht is een nieuw concept "architectuur" van een computersysteem ontstaan, dat de logische organisatie van dit systeem definieert vanuit het oogpunt van de gebruiker en de programmeur.

4. De vierde generatie computers: 1980-1990

Een revolutionaire gebeurtenis in de ontwikkeling van computertechnologie van de derde generatie machines was de creatie van grootschalige en zeer grootschalige geïntegreerde schakelingen (Large Scale Integration - LSI en Very Large Scale Integration - VLSI), een microprocessor (1969) en een personal computer . Vanaf 1980 werden bijna alle computers gemaakt op basis van microprocessors. De meest populaire computer is de persoonlijke.

Het is mogelijk om \ (5 \) hoofdgeneraties van computers te onderscheiden. Maar de verdeling van computertechnologie in generaties is zeer voorwaardelijk.

I generatie computers: computers ontworpen in \ (1946 \) - \ (1955 \).

1. Elementbasis: elektronische vacuümbuizen.
2. Aansluiting van elementen: wandmontage met draden.
3. Afmetingen: De computer is gemaakt in de vorm van enorme kasten.

Deze computers waren enorme, onhandige en te dure machines die grote bedrijven en overheden konden aanschaffen.

De lampen verbruikten veel elektriciteit en produceerden veel warmte.
4. Prestaties: \ (10-20 \) duizend bewerkingen per seconde.
5. Bediening: moeilijk door veelvuldig falen van elektronische vacuümbuizen.
6. Programmeren: machinecodes. In dit geval moet u alle commando's van de machine, de binaire representatie, de architectuur van de computer kennen. Er werden vooral wiskundigen-programmeurs ingezet. Computeronderhoud vroeg een hoge mate van professionaliteit van het personeel.
7. Geheugen: tot \ (2 \) Kbytes.
8. Gegevens werden ingevoerd en ingetrokken met behulp van ponskaarten, ponsbanden.

II generatie computers: computers ontworpen in \ (1955 \) - \ (1965 \).

In \ (1948 \) jaar John Bardeen, William Shockley, Walter Brattain de transistor uitgevonden, voor de uitvinding van de transistor ontvingen ze de Nobelprijs in \ (1956 \)

De \ (1 \) transistor verving \ (40 \) elektronische buizen, deze was veel goedkoper en betrouwbaarder.

In \ (1958 \) werd de M-20-machine gemaakt, die \ (20 \) duizend bewerkingen per seconde uitvoerde - de krachtigste computer \ (jaren '50 \) in Europa.

In \ (1963 \), een medewerker van het Stanford Research Center Douglas Engelbart demonstreerde het werk van de eerste muis.

1. Elementbasis: halfgeleiderelementen (transistoren, diodes).
2. Aansluiting van elementen: printplaten en opbouwmontage.

3. Afmetingen: de computer is gemaakt in de vorm van hetzelfde type racks, iets groter dan menselijke lengte, maar voor plaatsing was een speciale machinekamer nodig.
4. Prestaties: \ (100-500 \) duizend bewerkingen per seconde.
5. Bediening: rekencentra met een speciale staf van servicepersoneel, een nieuwe specialiteit is verschenen - computer operator.
6. Programmeren: in algoritmische talen, de opkomst van de eerste besturingssystemen.
7. RAM: \ (2-32 \) Kbytes.
8. Het principe van timesharing is geïntroduceerd - de tijdcombinatie van verschillende apparaten.

9. Nadeel: software-incompatibiliteit.

Vanaf de tweede generatie begonnen machines te worden onderverdeeld in groot, middelgroot en klein in termen van grootte, kosten en computermogelijkheden.

Dus kleine binnenlandse auto's van de tweede generatie (" Nairi "," Hrazdan "," Mir " en anderen) waren aan het einde van de \ (60 \) jaar redelijk toegankelijk voor elke universiteit, terwijl de bovengenoemde BESM-6 professionele indicatoren (en kosten) had die \ (2-3 \) ordes van grootte hoger waren.

III generatie computers: computers ontworpen in \ (1965 \) - \ (1975 \).

In \ (1958 \) vinden Jack Kilby en Robert Noyce, onafhankelijk van elkaar, geïntegreerde schakeling(IS).

In \ (1961 \) ging de eerste geïntegreerde schakeling gemaakt op een siliciumwafel in de verkoop.

In \ (1965 \) begon de productie van een familie van machines van de derde generatie IBM-360 (VS). De modellen hadden een enkelvoudig commandosysteem en verschilden van elkaar in de hoeveelheid RAM en prestaties.

In \ (1967 \) de release van BESM - 6 (\ (1 \) miljoen operaties in \ (1 \) s) en "Elbrus" (\ (10 ​​​​\) miljoen operaties in \ (1 \) s) werd gestart...

In \ (1969 \) verdeelde het IBM-bedrijf de concepten hardware (hardware) en software (software). Het bedrijf begon software los van hardware te verkopen, waarmee de software-industrie werd gelanceerd.

\ (29 \) Oktober \ (1969 \) wordt de werking getest van het allereerste wereldwijde militaire computernetwerk ARPANet, dat onderzoekslaboratoria in de Verenigde Staten met elkaar verbindt.

Let op!

In \ (1971 \) werd de eerste microprocessor gemaakt door het bedrijf Intel... Op 1 \) kristal gevormde \ (2250 \) transistoren.

1. Elementbasis: geïntegreerde schakelingen.

3. Afmetingen: De computer is gemaakt in de vorm van racks van hetzelfde type.
4. Prestaties: \ (1-10 \) miljoen bewerkingen per seconde.
5. Bediening: rekencentra, displayklassen, een nieuwe specialiteit - systeemprogrammeur.
6. Programmeren: algoritmische talen, besturingssystemen.
7. RAM: \ (64 \) Kbytes.

Toen we van de eerste naar de derde generatie gingen, veranderden de programmeermogelijkheden radicaal. Het schrijven van programma's in machinecode voor machines van de eerste generatie (en een beetje eenvoudiger in Assembler) voor de meeste machines van de tweede generatie is een bezigheid waarmee de overgrote meerderheid van moderne programmeurs kennis maakt tijdens hun studie aan een universiteit.

De opkomst van procestalen op hoog niveau en vertalers daaruit was de eerste stap naar een radicale uitbreiding van de kring van programmeurs. Wetenschappers en ingenieurs begonnen zelf programma's te schrijven om hun problemen op te lossen.

Al in de derde generatie verschenen grote uniforme reeksen computers. Voor grote en middelgrote machines in de VS is dit voornamelijk de IBM 360/370-familie. In de USSR waren de jaren \ (70 \) - e en \ (80 \) - s de tijd van de creatie van een uniforme serie: EC (unified system) computers (grote en middelgrote machines), SM (system of kleine) computers en " Elektronica» ( serie microcomputer).

Ze waren gebaseerd op Amerikaanse prototypes van IBM en DEC (Digital Equipment Corporation). Er zijn tientallen computermodellen gemaakt en geproduceerd, die verschillen in doel en uitvoering. Hun vrijlating werd praktisch stopgezet in de vroege \ (90 \) jaar.

IV generatie computers: computers ontworpen van \ (1975 \) tot het begin van \ (90 \) jaar

In \ (1975 \) startte IBM als eerste met de industriële productie van laserprinters.

In \ (1976 \) maakt IBM de eerste inkjetprinter.

In \ (1976 \) werd de eerste pc gemaakt.

Steve Jobs en Steve Wozniak organiseerde een onderneming voor de productie van personal computers " appel», bedoeld voor een breed scala aan niet-professionele gebruikers. Verkoop \ (Apple 1 \) tegen een zeer interessante prijs - \ (666,66 \) dollar. In tien maanden tijd zijn we erin geslaagd om ongeveer tweehonderd sets te verkopen.

In \ (1976 \) verscheen de eerste \ (5.25 \) inch floppydisk.

In \ (1982 \) begon IBM IBM pc-computers uit te brengen met een Intel 8088-processor, waarin de principes van een open architectuur werden gelegd, waardoor elke computer kan worden geassembleerd als uit kubussen, rekening houdend met de beschikbare middelen en met de mogelijkheid om blokken later te vervangen en nieuwe toe te voegen.

In \ (1988 \) werd het eerste "worm"-virus gemaakt dat e-mail infecteert.

In \ (1993 \) begon de release van IBM PC-computers met een Pentium-processor.

1. Elementbasis: grote geïntegreerde schakelingen (LSI).
2. Aansluiting van elementen: printplaten.
3. Afmetingen: compacte computers, laptops.
4. Prestaties: \ (10-100 \) miljoen bewerkingen per seconde.
5. Verrichting: multiprocessor en multi-machine complexen, om het even welke computergebruikers.
6. Programmeren: databases en databanken.
7. RAM: \ (2-5 \) Mbyte.
8. Verwerking van telecommunicatiegegevens, integratie in computernetwerken.

V generatie computers: ontwikkelingen sinds \ (90 \) - jaren van de twintigste eeuw

De basis van het element is zeer grootschalige geïntegreerde schakelingen (VLSI) die gebruik maken van opto-elektronische principes (lasers, holografie).

Het leerboek bestaat uit twee delen: theoretisch en praktisch. Het theoretische deel van het leerboek legt de fundamenten uit van moderne informatica als een complexe wetenschappelijke en technische discipline, inclusief de studie van de structuur en algemene eigenschappen van informatie en informatieprocessen, algemene principes voor het construeren van computerapparatuur, bespreekt de organisatie en werking van informatie en computernetwerken, computerbeveiliging, presenteert de belangrijkste concepten van algoritmisering en programmering, databases en DBMS. Om de verkregen theoretische kennis te beheersen, worden vragen voor zelfonderzoek en toetsen aangeboden. Het praktische gedeelte behandelt de algoritmen van basishandelingen bij het werken met een tekstverwerker Microsoft Word, een spreadsheet-editor Microsoft Excel, een programma voor het maken van Microsoft Power Point-presentaties, archiveringsprogramma's en antivirusprogramma's. Als consolidatie van de geslaagde praktijkcursus aan het einde van elke sectie, wordt voorgesteld om zelfstandig werk uit te voeren.

Boek:

Overeenkomstig de elementbasis en het ontwikkelingsniveau van software worden vier echte generaties computers onderscheiden, waarvan een korte beschrijving is gegeven in Tabel 1.

tafel 1

Computers van de eerste generatie hadden een lage snelheid van enkele tienduizenden op./sec. Ferrietkernen werden gebruikt als intern geheugen.

Het belangrijkste nadeel van deze computers is dat de snelheid van het interne geheugen en de ALU en de besturingseenheid niet overeenkomen vanwege de verschillende basiselementen. De algehele prestatie werd bepaald door de langzamere component - het interne geheugen - en verminderde het algehele effect. Reeds in computers van de eerste generatie werden pogingen ondernomen om dit nadeel te elimineren door de werking van apparaten te asynchroniseren en outputbuffering in te voeren, wanneer de verzonden informatie in de buffer wordt "gespoeld", waardoor het apparaat vrijkomt voor verdere bediening (het principe van autonomie) . Zo gebruikten de I/O-apparaten hun eigen geheugen.

Een essentiële functionele beperking van de eerste generatie computers was de focus op het uitvoeren van rekenkundige bewerkingen. Toen ze probeerden zich aan te passen aan de analysetaken, bleken ze niet effectief te zijn.

Er waren geen programmeertalen als zodanig, en programmeurs gebruikten machine-instructies of assemblers om hun algoritmen te coderen. Dit bemoeilijkte en vertraagde het programmeerproces. Tegen het einde van de jaren 50 ondergingen programmeertools fundamentele veranderingen: een overgang naar automatisering van programmeren met behulp van universele talen en standaard programmabibliotheken werd uitgevoerd. Het gebruik van universele talen gaf aanleiding tot vertalers.

De programma's werden taakgewijs uitgevoerd, dat wil zeggen dat de operator de voortgang van het oplossen van het probleem moest volgen en, wanneer het einde was bereikt, zelf de uitvoering van de volgende taak moest initiëren.

Het begin van het moderne tijdperk van het gebruik van computers in ons land gaat terug tot 1950, toen aan het Instituut voor Elektrotechniek van de Academie van Wetenschappen van de Oekraïense SSR onder leiding van S.A. Lebedev, de eerste huishoudelijke computer werd gemaakt onder de naam MESM - Small Electronic Counting Machine. Tijdens de eerste fase van de ontwikkeling van computertechnologie in ons land werden een aantal computers gemaakt: BESM, Strela, Ural, M-2.

De tweede generatie computers is een overgang naar een basis van transistorelementen, het uiterlijk van de eerste minicomputers.

Het autonomieprincipe is verder ontwikkeld - het is al geïmplementeerd op het niveau van individuele apparaten, wat tot uiting komt in hun modulaire structuur. I / O-apparaten zijn uitgerust met hun eigen controllers (controllers genoemd), waardoor de centrale controllers werden bevrijd van het beheren van I / O-bewerkingen.

Verbetering en verlaging van computers leidde tot een daling van de specifieke kosten van computertijd en computerbronnen in de totale kosten van een geautomatiseerde oplossing voor een gegevensverwerkingsprobleem, terwijl tegelijkertijd de kosten voor het ontwikkelen van programma's (dwz programmeren) bijna niet afnemen, en in sommige gevallen de neiging om te groeien. ... Zo werd een tendens naar effectief programmeren geschetst, die begon te worden geïmplementeerd in de tweede generatie computers en tot op de dag van vandaag wordt ontwikkeld.

De ontwikkeling op basis van bibliotheken van standaardprogramma's van geïntegreerde systemen met de eigenschap draagbaarheid, dat wil zeggen functioneren op computers van verschillende merken, begon. De meest gebruikte softwaretools worden in het PPP toegewezen voor het oplossen van problemen van een bepaalde klasse.

De technologie voor het uitvoeren van programma's op een computer wordt verbeterd: er worden speciale softwaretools gemaakt - systeemsoftware.

Het doel van het maken van systeemsoftware is om de overgang van de processor van de ene taak naar de andere te versnellen en te vereenvoudigen. De eerste batchverwerkingssystemen verschenen die eenvoudigweg de lancering van het ene programma na het andere automatiseerden en daarmee de processorbelastingsfactor verhoogden. Batchverwerkingssystemen waren het prototype van moderne besturingssystemen, het waren de eerste systeemprogramma's die waren ontworpen om het computerproces te besturen. Tijdens de implementatie van batchverwerkingssystemen werd een geformaliseerde taakcontroletaal ontwikkeld, met behulp waarvan de programmeur het systeem en de operator vertelde welk werk hij op de computer wilde doen. Een verzameling van verschillende taken, meestal in de vorm van een pak ponskaarten, wordt een takenpakket genoemd. Dit element leeft nog steeds: de zogenaamde batch (of commando) MS DOS-bestanden zijn niets meer dan taakpakketten (de extensie in hun naam bat is een afkorting van het Engelse woord batch, wat batch betekent).

Huishoudelijke computers van de tweede generatie omvatten "Promin", "Minsk", "Hrazdan", "Mir".

In de jaren 70 verschenen en ontwikkelden computers van de derde generatie. In ons land zijn dat ES EVM, ASVT, SM EVM. Deze fase is de overgang naar een integrale elementbasis en het creëren van systemen met meerdere machines, aangezien het niet langer mogelijk was om op basis van één computer een significante prestatieverhoging te bereiken. Daarom werden computers van deze generatie gemaakt op basis van het principe van unificatie, wat het mogelijk maakte om willekeurige computersystemen op verschillende activiteitsgebieden te integreren.

De uitbreiding van de functionele mogelijkheden van computers heeft de reikwijdte van hun toepassing vergroot, wat een toename van het volume van verwerkte informatie veroorzaakte en de taak oplegde om gegevens in speciale databases op te slaan en te onderhouden. Zo ontstonden de eerste databasebeheersystemen - DBMS.

De vormen van het gebruik van computers zijn veranderd: de introductie van terminals (displays) op afstand heeft het mogelijk gemaakt om de modus voor het delen van tijd op grote schaal en effectief in te voeren en daardoor de computer dichter bij de gebruiker te brengen en het scala aan uit te voeren taken uit te breiden. opgelost.

Een nieuw soort besturingssysteem dat multiprogrammering ondersteunt, maakte het mogelijk om een ​​time-sharing-modus te bieden. Multiprogrammering is een methode voor het organiseren van een rekenproces waarbij verschillende programma's afwisselend op één processor worden uitgevoerd. Terwijl een programma een I / O-bewerking uitvoert, wordt de processor niet inactief, zoals bij sequentiële programma-uitvoering (modus met één programma), maar voert hij een ander programma uit (modus met meerdere programma's). In dit geval wordt elk programma in zijn eigen deel van het interne geheugen geladen, een zogenaamde sectie. Multiprogrammering is gericht op het creëren van voor elke individuele gebruiker de illusie van exclusief gebruik van een computer, daarom waren dergelijke besturingssystemen interactief van aard, toen de gebruiker in het proces van dialoog met een computer zijn problemen oploste.

De eerste generatie computers

De eerste generatie computers is gemaakt met vacuümbuizen in de periode van 1944 tot 1954.

Een elektronische lamp is een apparaat waarvan het werk wordt uitgevoerd door de stroom van elektronen te veranderen die in een vacuüm van de kathode naar de anode bewegen.

De beweging van elektronen vindt plaats als gevolg van thermionische emissie - de emissie van elektronen vanaf het oppervlak van verwarmde metalen. Feit is dat metalen een hoge concentratie aan vrije elektronen hebben met verschillende energieën en bijgevolg bewegingssnelheden. Naarmate het metaal opwarmt, neemt de energie van de elektronen toe en sommige overwinnen de potentiaalbarrière aan de metaalgrens.

Het werkingsprincipe van een vacuümbuis is als volgt. Als een logische eenheid wordt toegepast op de ingang van de lamp (bijvoorbeeld een spanning van 2 Volt), dan krijgen we aan de uitgang van de lamp ofwel een logische nul (spanning minder dan 1V), of een logische eenheid (2V) . We krijgen een logische eenheid als er geen stuurspanning is, omdat de stroom ongehinderd van de kathode naar de anode gaat. Als er een negatieve spanning op het rooster wordt aangelegd, zullen de elektronen die van de kathode naar de anode gaan, van het rooster worden afgestoten en als gevolg daarvan zal er geen stroom vloeien en zal de output van de lamp een logische nul zijn. Volgens dit principe werden alle logische elementen van buizencomputers gebouwd.

In het eenvoudigste geval is de kathode een gloeidraad gemaakt van een vuurvast metaal (bijvoorbeeld wolfraam), verwarmd met een elektrische stroom, en de anode is een kleine metalen cilinder. Wanneer er spanning op de kathode wordt aangelegd onder invloed van thermionische emissie, zullen elektronen uit de kathode gaan emitteren, die op hun beurt door de anode zullen worden ontvangen.

Het gebruik van vacuümbuizen heeft de rekencapaciteit van computers aanzienlijk vergroot, wat heeft bijgedragen aan de snelle overgang van de eerste automatische relaiscomputers naar de eerste generatie vacuümbuiscomputers.

Er waren echter enkele problemen. Het gebruik van vacuümbuizen werd overschaduwd door hun lage betrouwbaarheid, hoog stroomverbruik en grote afmetingen. De eerste computers waren werkelijk gigantisch groot en namen meerdere kamers in onderzoeksinstituten in beslag. Het onderhoud van dergelijke computers was buitengewoon moeilijk en tijdrovend, lampen vielen voortdurend uit, er deden zich fouten bij het invoeren van gegevens en vele andere problemen deden zich voor. Stroomsystemen moesten niet minder ingewikkeld en duur worden gemaakt (het was nodig om speciale stroombussen aan te leggen om de computer van stroom te voorzien en complexe bedrading te maken om kabels naar alle elementen te brengen), en koelsystemen (de lampen waren erg heet, waardoor ze nog meer kans hadden om te falen) ...

Desondanks ontwikkelde het ontwerp van de computer zich snel, de rekensnelheid bereikte enkele duizenden bewerkingen per seconde, de RAM-capaciteit was ongeveer 2048 machinewoorden. In de eerste generatie computer was het programma al in het geheugen opgeslagen en werd parallelle verwerking van de bits van machinewoorden gebruikt.

De gemaakte computers waren voornamelijk universeel en werden gebruikt om wetenschappelijke en technische problemen op te lossen. Na verloop van tijd wordt de productie van computers serieel en beginnen ze voor commerciële doeleinden te worden gebruikt.

In dezelfde periode vond de vorming van de architectuur van het Von Neumann-type plaats, en veel postulaten die hun toepassing vonden in de eerste generatie computers, blijven tot op de dag van vandaag populair.

De belangrijkste criteria voor de ontwikkeling van computers, geformuleerd door Von Neumann in 1946, zijn hieronder opgesomd:

1. Computers moeten werken in een binair getalsysteem;

2. Alle acties die door de computer worden uitgevoerd, moeten worden gepresenteerd in de vorm van een programma dat bestaat uit een reeks opeenvolgende opdrachten. Elke opdracht moet een bewerkingscode, operandadressen en een reeks servicefuncties bevatten;

3. commando's moeten in binaire code in het computergeheugen worden opgeslagen, omdat dit het volgende mogelijk maakt:

a) bewaar tussentijdse resultaten van berekeningen, constanten en andere getallen op hetzelfde opslagapparaat als waar het programma zich bevindt;

b) de binaire notatie van opdrachten stelt u in staat bewerkingen uit te voeren op de waarden waarmee ze zijn gecodeerd;

c) het wordt mogelijk om de controle over te dragen aan verschillende secties van het programma, afhankelijk van de resultaten van berekeningen;

4. het geheugen moet een hiërarchische organisatie hebben, aangezien de snelheid van de geheugenapparaten ver achterblijft bij de snelheid van logische circuits;

5. rekenkundige bewerkingen moeten worden uitgevoerd op basis van circuits die alleen optelbewerkingen uitvoeren, en het maken van speciale apparaten is onpraktisch;

6. om de snelheid te verhogen, is het noodzakelijk om een ​​parallelle organisatie van het rekenproces te gebruiken, d.w.z. bewerkingen op woorden worden gelijktijdig uitgevoerd in alle categorieën van het woord.

Opgemerkt moet worden dat computers van de eerste generatie niet helemaal opnieuw zijn gemaakt. Op dat moment waren er al ontwikkelingen op het gebied van het bouwen van elektronische schakelingen, bijvoorbeeld in radar en andere aanverwante gebieden van wetenschap en technologie. De meest serieuze problemen hadden echter te maken met de ontwikkeling van opslagapparaten. Voorheen waren ze praktisch niet in trek, dus er werd geen serieuze ervaring opgedaan in hun ontwikkeling. Elke doorbraak in de ontwikkeling van opslagapparaten leidde dan ook tot een serieuze stap voorwaarts in het ontwerp van computers, aangezien de ontwikkeling van snel en ruim geheugen een essentiële voorwaarde is voor de ontwikkeling van een krachtige en snelle computer.

De eerste computers werden gebruikt als opslagapparaat - statische triggers op buizentriodes. Het verkrijgen van een opslaginrichting voor vacuümbuizen met een acceptabele capaciteit vergde echter ongelooflijke kosten. Om één binair cijfer te onthouden, waren twee triodes nodig, terwijl ze om informatie op te slaan continu energie moesten verbruiken. Dit leidde op zijn beurt tot ernstige warmte-emissies en een catastrofale afname van de betrouwbaarheid. Als gevolg hiervan was het opslagapparaat extreem omslachtig, duur en onbetrouwbaar.

In 1944 werd een nieuw type opslagapparaat ontwikkeld, gebaseerd op het gebruik van ultrasone kwikvertragingslijnen. Het idee is ontleend aan een apparaat voor het verminderen van statische objecten en grondruis dat tijdens de Tweede Wereldoorlog voor radar is ontwikkeld.

Om stilstaande objecten van het radarscherm te verwijderen, werd het gereflecteerde signaal in tweeën gedeeld, waarvan er één rechtstreeks naar het radarscherm werd gestuurd en het tweede werd vertraagd. Toen de normale en vertraagde signalen tegelijkertijd op het scherm werden weergegeven, werd elk toeval dat verscheen als gevolg van de vertraging en omgekeerde polariteit gewist, waardoor alleen bewegende objecten overbleven.

Het signaal werd vertraagd met behulp van vertragingslijnen - buizen gevuld met kwik met aan de uiteinden een piëzo-elektrische kristaltransducer. Signalen van een radarversterker werden naar een piëzo-elektrisch kristal aan het ene uiteinde van de buis gestuurd, dat een puls ontving en een kleine trilling van kwik opwekte. De trilling werd snel overgebracht naar het andere uiteinde van de buis, waar een ander piëzo-elektrisch kristal het omkeerde en naar het scherm doorgaf.

Kwik werd gebruikt omdat zijn specifieke akoestische impedantie bijna gelijk is aan de akoestische impedantie van piëzo-elektrische kristallen. Dit minimaliseerde het energieverlies dat optreedt tijdens de signaaloverdracht van het kristal naar het kwik en vice versa.

Voor gebruik als geheugen zijn de kwikvertragingslijnen iets aangepast. Aan het ontvangende uiteinde van de buis werd een repeater geïnstalleerd die het ingangssignaal terugstuurde naar de ingang van de vertragingslijn, zodat de puls die naar het opslagsysteem werd gestuurd in de vertragingslijn bleef circuleren, en daarom werd een beetje informatie behouden zolang de stroom aan was.

Elke vertragingslijn bewaarde niet één puls (databit), maar een hele reeks pulsen, waarvan het aantal werd bepaald door de snelheid van de puls die door de kwikvertragingslijn ging (1450 m / s), de pulsduur, het interval tussen hen, en de lengte van de buis.

Voor het eerst werd een dergelijk gegevensopslagapparaat gebruikt in de Engelse computer - EDSAK, gepubliceerd in 1949.

Geheugen op kwikvertragingslijnen was een enorme stap voorwaarts in vergelijking met geheugen op buizentriodes, en leidde tot een sprong in de ontwikkeling van computers. Ze had echter een aantal ernstige tekortkomingen:

1. de vertragingslijnen vereisten een strikte synchronisatie met de datalezer. De pulsen moesten precies op het moment dat de computer klaar was om ze uit te lezen bij de ontvanger aankomen;

2. Om de energieverliezen die optreden tijdens signaaloverdracht in de vertragingslijn te minimaliseren, moet kwik op een temperatuur van 40 ° C worden gehouden, omdat het bij deze temperatuur van kwik mogelijk is om de maximale aanpassing van de akoestische impedanties van kwik en piëzo te bereiken Kristallen. Het is hard en ongemakkelijk werk;

3. Een verandering in de temperatuur van kwik leidde ook tot een afname van de snelheid van geluidsoverdracht. Het was noodzakelijk om de temperatuur binnen strikt gespecificeerde limieten te houden, of om de klokfrequentie van de computer aan te passen, aangepast aan de snelheid van geluidsvoortplanting in kwik bij de huidige temperatuur;

4. het signaal kan worden weerkaatst door de wanden en uiteinden van de buis. Moest serieuze methoden gebruiken om reflecties te elimineren en de positie van de piëzo-elektrische kristallen zorgvuldig af te stemmen;

5. De snelheid van geheugenwerking op kwikvertragingslijnen was niet hoog en werd beperkt door de geluidssnelheid in kwik. Als gevolg hiervan was het te traag en liep het aanzienlijk achter op de computermogelijkheden van computers, die hun ontwikkeling belemmerden. Als gevolg hiervan was de snelheid van een computer met geheugen op ultrasone kwikvertragingslijnen enkele duizenden bewerkingen per seconde;

6. Kwik is een uiterst giftig en duur materiaal, waarvan het gebruik gepaard gaat met de noodzaak om aan strikte veiligheidsnormen te voldoen.

Daarom was een nieuw, sneller geheugen nodig om de ontwikkeling van computers voort te zetten. Kort na de creatie van de eerste computer op basis van ultrasone kwikvertragingslijnen, begon het werk aan de studie van een nieuw type geheugen met behulp van kathodestraalbuizen, een wijziging van oscillografische buizen.

Voor het eerst werd in 1946 door Frederick Williams een methode ontwikkeld om gegevens op te slaan met behulp van kathodestraalbuizen. De uitvinding van Williamson kon maar één bit opslaan en werkte als volgt.

Met behulp van een kathodestraalbuis werd de elektronenbundel gefocusseerd op een deel van de plaat bedekt met een speciale substantie. Als gevolg hiervan straalde dit gebied, onder invloed van secundaire emissie, elektronen uit en kreeg het een positieve lading, die een fractie van een seconde bleef, zelfs nadat de straal was uitgeschakeld. Als het bombardement met elektronen met korte tussenpozen wordt herhaald, kan de lading van het gebied zo lang worden vastgehouden als nodig is.

Als de straal, zonder uit te schakelen, iets wordt verplaatst naar de aangrenzende sectie, dan zullen de elektronen die worden uitgezonden door de aangrenzende sectie worden geabsorbeerd door de eerste sectie en zal deze een neutrale lading krijgen.

Zo kan 1 bit informatie snel worden geschreven in een cel die uit twee aangrenzende secties bestaat. Cel zonder lading - 1, cel met positieve lading - 0.

Om het opgeslagen informatiebit te lezen, werden elektroden aan de andere kant van de plaat bevestigd, waarmee de hoeveelheid verandering in de cellading werd gemeten, en de cel zelf werd onderworpen aan herhaalde blootstelling aan de elektronenstraal. Als gevolg hiervan ontving ze, ongeacht de oorspronkelijke staat, een positieve lading. Als de cel al een positieve lading had, was de verandering in zijn lading minder dan wanneer hij een neutrale lading had. Door de hoeveelheid ladingsverandering te analyseren, werd de waarde van het in deze cel opgeslagen bit bepaald.

Het proces van het lezen van de gegevens vernietigde echter de informatie die in de cel was opgeslagen, dus na de leesbewerking moesten de gegevens opnieuw worden geschreven. Hierbij leek het werken met geheugen op kathodestraalbuizen sterk op het werken met modern dynamisch geheugen.

De eerste computer met een dergelijk geheugen verscheen in de zomer van 1948 en kon maximaal tweeëndertig tweeëndertig bits binaire woorden opslaan.

In de loop van de tijd is het geheugen op kathodestraalbuizen vervangen door geheugen met magnetische kernen. Dit type geheugen is ontwikkeld door J. Forrester en W. Papian en in 1953 in gebruik genomen.

Het magnetische kerngeheugen slaat gegevens op in de vorm van de magnetisatierichting van kleine ferrietkralen. Elke ring bevatte 1 bit informatie en het hele geheugen was een rechthoekige matrix.

In het eenvoudigste geval was het geheugenapparaat als volgt.

Excitatiedraden werden door de ringen geleid langs de rijen van de matrix (ze zijn groen gemarkeerd in de afbeelding). Soortgelijke draden werden door ringen langs de kolommen van de matrix (blauw) geleid.

De stroom die door deze draden ging, bepaalde de richting van de magnetisatie van de ringen. Bovendien was de stroomsterkte zodanig dat één draad de magnetisatierichting niet kon veranderen, en daarom veranderde de magnetisatierichting alleen in de ring op de kruising van de rode en blauwe draden. Dit was nodig, omdat op elke bekrachtigingsdraad tientallen ferrietringen waren geregen en het nodig was om de toestand slechts in één ring te veranderen.

Als het niet nodig was om de magnetisatietoestand in de geselecteerde ring te veranderen, werd de stroom op de blokkeerdraad (rood) in de richting tegengesteld aan de stroom in de velddraden aangelegd. Als gevolg hiervan was de som van de stromen onvoldoende om de magnetisatie van de ring te veranderen.

Elke ring kan dus 1 of 0 opslaan, afhankelijk van de richting van de magnetisatie.

Om gegevens van de geselecteerde ferrietring te lezen, werden er via de excitatiedraden zulke stroompulsen aan toegevoerd dat hun som leidde tot magnetisatie van de ring in een bepaalde richting, ongeacht de initiële magnetisatie.

Toen de magnetisatie van de ring veranderde, verscheen er een inductiestroom in de uitleesdraad. Door het te meten, was het mogelijk om te bepalen hoeveel de richting van de magnetisatie in de ring veranderde, en dus om de waarde te achterhalen die daardoor werd opgeslagen.

Zoals je kunt zien, vernietigde het leesproces de gegevens (net als in het moderne heapgeheugen), dus na het lezen was het nodig om de gegevens te herschrijven.

Al snel werd dit type geheugen dominant en verdrong het kathodestraalbuizen en ultrasone kwikvertragingslijnen. Dit gaf een nieuwe sprong in computerprestaties.

Door verdere ontwikkeling en verbetering van computers konden ze hun niche op het gebied van wetenschap en technologie stevig innemen.

De geavanceerde computers van de eerste generatie omvatten:

ENIAC- de eerste grootschalige elektronische digitale computer die in 1946 in opdracht van het Amerikaanse leger werd gemaakt in het laboratorium voor ballistisch onderzoek voor het berekenen van schiettabellen. In gebruik genomen op 14 februari 1946;

EDVAC- Een van de eerste elektronische computers ontwikkeld in het Ballistic Research Laboratory van het Amerikaanse leger, gepresenteerd aan het publiek in 1949;

EDSAC- een elektronische computer gecreëerd in 1949 aan de Universiteit van Cambridge (Groot-Brittannië) door een groep onder leiding van Maurice Wilkes;

UNIVAC- een universele automatische computer gemaakt in 1951 door D. Mauchly en J. Presper Eckert;

IAS- de computer van het Institute for Advanced Study, ontwikkeld onder leiding van J. Neumann in 1952;

Wervelwind- een computer gemaakt aan de Massachusetts University of Technology in maart 1951;

MESM- Kleine elektronische telmachine - de eerste huishoudelijke computer, gemaakt in 1950 door S.A. Lebedev;

BESM- Grote elektronische telmachine, ontwikkeld door het Institute of Precision Mechanics and Computational Engineering van de USSR Academy of Sciences.

Al deze en vele andere computers van de eerste generatie vormden een betrouwbaar lanceerplatform voor de zegevierende opmars van computers over de hele wereld.

Het is vermeldenswaard dat er geen scherpe overgang was van de eerste generatie elektronische buizencomputers naar de tweede generatie getransistoriseerde computers. Vacuümbuizen werden geleidelijk vervangen door halfgeleidertransistors. Allereerst werden vacuümbuizen vervangen door apparaten voor gegevensopslag en geleidelijk werden ze vervangen door rekenkundige logische apparaten.

Links is schematisch de overgang van een puur buizencomputer naar een tweede generatie computer weergegeven.

Tijdens het bestaan ​​van buizencomputers is hun structuur, weergegeven in onderstaande figuur, niet ingrijpend veranderd. De overgang naar de tweede generatie computers bracht ook geen significante veranderingen in hun structurele ontwerp met zich mee. In principe is alleen de elementbasis veranderd. Ernstige veranderingen in de structuur van het bouwen van computers begonnen dichter bij de derde generatie computers, toen de eerste geïntegreerde schakelingen begonnen te verschijnen.

Met behulp van een data-invoerapparaat (UVV) werden programma's en initiële gegevens daarop in een computer ingevoerd. De ingevoerde informatie werd geheel of volledig opgeslagen in het Random Access Memory (RAM). Vervolgens werd het, indien nodig, ingevoerd in een extern opslagapparaat (OVC), van waaruit het indien nodig in het RAM kon worden geladen.

Na het invoeren van gegevens of het lezen van de VCU, werd de programma-informatie, commando voor commando, uit het RAM gelezen en overgebracht naar de besturingseenheid (CU).

Het besturingsapparaat decodeerde het commando, bepaalde de adressen van de operanden en het nummer van het volgende commando dat uit het RAM moest worden gelezen. Vervolgens organiseerde de UU, door alle elementen van de computer met geweld op elkaar af te stemmen, de uitvoering van de opdracht en verzocht om de volgende. De stuursignaalcircuits zijn in de afbeelding weergegeven met stippellijnen.

Een rekenkundige logische eenheid (ALU) voerde rekenkundige en logische bewerkingen uit op gegevens. Het belangrijkste onderdeel van de ALU is de rekenkern, die optellers, tellers, registers, logische converters, enz. omvat.

Tussenresultaten verkregen na het uitvoeren van individuele commando's werden opgeslagen in RAM. De resultaten verkregen na het uitvoeren van het gehele rekenprogramma werden naar het uitvoerapparaat (UVv) gestuurd. Als UV's werden gebruikt: beeldscherm, printer, plotter, enz.

Zoals te zien is in het bovenstaande structurele diagram, waren de computers van de eerste generatie sterk gecentraliseerd. Het besturingsapparaat was niet alleen verantwoordelijk voor het uitvoeren van opdrachten, maar controleerde ook de werking van invoer- en uitvoerapparaten, gegevensoverdracht tussen opslagapparaten en andere computerfuncties. Ook waren de formaten van commando's, gegevens en uitvoeringscycli van operaties strikt gestandaardiseerd.

Dit alles maakte het mogelijk om de computerapparatuur enigszins te vereenvoudigen, die vreselijk complex, omslachtig en zonder de verfijning van het organiseren van het computerproces was, maar de groei van hun productiviteit aanzienlijk beperkte.

De eerste computer op basis van elektronische buizen werd in de VS gemaakt en heette ENIAC. Ze had een belangrijke invloed op de richting van de ontwikkeling van computers. Het voorbeeld van de Verenigde Staten werd al snel gevolgd door vele andere geïndustrialiseerde landen (Groot-Brittannië, Zwitserland, de USSR, enz.), die veel aandacht schonken aan de ontwikkeling van computertechnologie in de naoorlogse periode.

Het onderzoek in de VS, USSR en Groot-Brittannië was echter van het grootste belang bij de ontwikkeling van computertechnologie. In andere landen, bijvoorbeeld in Frankrijk, de Bondsrepubliek Duitsland, Japan, hebben computers van de eerste generatie geen serieuze ontwikkeling doorgemaakt. Met name voor de BRD, Spanje en Japan is het zelfs moeilijk om het kader van de overgang van computers van de eerste generatie naar computers van de tweede generatie te scheiden, aangezien, samen met de eerste vacuümbuiscomputers, aan het einde van de jaren vijftig begonnen de eerste computers op basis van halfgeleiders te worden gemaakt.

Bibliografie

1. De geschiedenis van de ontwikkeling van computertechnologie. Lanina EP Technische Staatsuniversiteit van Irkoetsk, Irkoetsk - 2001

2. Ontwikkeling van computertechnologie. Apokin IA M., "Wetenschap", 1974

3. Cursus natuurkunde. Trofimova T.I. Moskou "Hogere School", 2001