Som vi er vant til å bruke ble innledet av en hel evolusjon i utviklingen av datateknologi. I følge populær teori skjedde utviklingen av dataindustrien over flere separate generasjoner.

Moderne eksperter har en tendens til å tro at det er seks av dem. Fem av dem har allerede funnet sted, og en annen er på vei. Hva forstår IT-spesialister med begrepet "datagenerering"? Hva er grunnleggende forskjeller mellom separate perioder med utvikling av datateknologi?

Bakgrunn for fremveksten av datamaskiner

Historien om utviklingen av datamaskiner i 5 generasjoner er interessant og fascinerende. Men før du studerer det, vil det være nyttig å vite fakta om hvilke teknologiske løsninger som gikk foran utviklingen av datamaskiner.

Folk har alltid forsøkt å forbedre prosedyrer knyttet til beregninger og beregninger. Historikere har slått fast at verktøy for å arbeide med tall, som er av mekanisk karakter, ble oppfunnet i det gamle Egypt og andre antikkens stater. I middelalderen kunne europeiske oppfinnere konstruere mekanismer ved hjelp av hvilke spesielt periodisiteten til månens tidevann kunne beregnes.

Som en prototype moderne datamaskiner Oppfunnet på begynnelsen av 1800-tallet, mener noen eksperter at den haddeer. På slutten av 1800- og begynnelsen av 1900-tallet dukket det opp enheter som begynte å bruke elektronikk. De var hovedsakelig involvert i telefon- og radiokommunikasjonsbransjen.

I 1915 grunnla en tysk emigrant som flyttet til USA IBM, som senere ble et av de mest gjenkjennelige merkene i IT-bransjen. Blant de mest oppsiktsvekkende oppfinnelsene til Herman Hollerith var hullkort, som i flere tiår fungerte som hovedverktøyet for bruk av datateknologi. På slutten av 30-tallet dukket det opp teknologier som gjorde det mulig å snakke om begynnelsen datamaskinens alder i utviklingen av menneskelig sivilisasjon. De første datamaskinene dukket opp, som senere begynte å bli klassifisert som tilhørende "første generasjon".

Tegn på en datamaskin

Eksperter kaller programmerbarhet det viktigste grunnleggende kriteriet for å klassifisere en dataenhet i kategorien en datamaskin eller datamaskin. Det er dette som skiller denne typen maskiner, spesielt fra kalkulatorer, uansett hvor kraftig sistnevnte kan være. Selv om vi snakker om programmering på et veldig lavt nivå, når "nuller og enere" brukes, er kriteriet gyldig. Følgelig, så snart maskiner ble oppfunnet, kanskje veldig like i utseende som kalkulatorer, men som kunne programmeres, begynte de å bli kalt datamaskiner.

Begrepet "datagenerering" forstås vanligvis som at en datamaskin tilhører en bestemt teknologisk formasjon. Det vil si basen av maskinvareløsninger som datamaskinen opererer på. Samtidig, basert på kriteriene foreslått av IT-eksperter, er inndelingen av datamaskiner i generasjoner langt fra vilkårlig (selv om det selvfølgelig finnes overgangsformer for datamaskiner som er vanskelig å entydig tilskrive noen spesifikk kategori).

Etter å ha fullført den teoretiske ekskursjonen, kan vi begynne å studere generasjoner av datamaskiner. Tabellen nedenfor vil hjelpe oss med å navigere i periodiseringen av hver.

Generasjon
	Andre halvdel av 70-tallet - begynnelsen av 90-tallet
	90-tallet - vår tid
	I å utvikle

Neste skal vi se på teknologiske funksjoner datamaskiner for hver kategori. Vi vil bestemme egenskapene til datamaskingenerasjoner. Tabellen som vi nå har satt sammen vil bli supplert med andre, der tilsvarende kategorier og teknologiske parametere vil bli korrelert.

Merk viktig nyanse- følgende betraktninger gjelder hovedsakelig utviklingen av datamaskiner, som i dag vanligvis klassifiseres som personlige. Det er helt forskjellige klasser av datamaskiner - militære, industrielle. Det finnes såkalte "superdatamaskiner". Deres utseende og utvikling er en egen sak.

De første datamaskinene

I 1938 designet den tyske ingeniøren Konrad Zuse en enhet kalt Z1, og i 1942 ga han ut den forbedrede versjonen, Z2. I 1943 fant britene opp sin egen og kalte den "Colossus". Noen eksperter er tilbøyelige til å betrakte engelske og tyske maskiner som de første datamaskinene. I 1944, basert på etterretningsdata fra Tyskland, laget amerikanerne også en datamaskin. Datamaskinen utviklet i USA ble kalt "Mark I".

I 1946 gjorde amerikanske ingeniører en liten revolusjon innen design av datateknologi, og skapte ENIAC-rørdatamaskinen, 1000 ganger mer produktiv enn Mark I. Den neste kjente amerikanske utviklingen var en datamaskin laget i 1951, kalt UNIAC. Hovedtrekket er at det var den første datamaskinen som ble brukt som et kommersielt produkt.

På den tiden hadde de forresten allerede oppfunnet sin egen datamaskin sovjetiske ingeniører, jobber ved Academy of Sciences of Ukraine. Vår utvikling heter MESM. Ytelsen, ifølge eksperter, var den høyeste blant datamaskiner montert i Europa.

Teknologiske trekk ved den første generasjonen datamaskiner

Faktisk, basert på hvilke kriterier bestemmes den første generasjonen av datautvikling? IT-spesialister anser dette for å være først og fremst komponentbasen i form av vakuumrør. Den første generasjons maskinene hadde også en rekke egenskaper ytre tegn- stor størrelse, veldig høyt strømforbruk.

Datakraften deres var også relativt beskjeden, og utgjorde flere tusen hertz. Samtidig inneholdt førstegenerasjons datamaskiner mye som finnes i moderne datamaskiner. Spesielt er det maskinkode som lar deg programmere kommandoer, samt registrere data i minnet (ved hjelp av hullkort og elektrostatiske rør).

Første generasjons datamaskiner krevde de høyeste kvalifikasjonene til personen som brukte dem. Det krevde ikke bare besittelse av spesialiserte ferdigheter (uttrykt i arbeid med hullkort, kunnskap om maskinkode, etc.), men som regel også ingeniørkunnskap innen elektronikk.

Den første generasjons datamaskinen, som vi allerede har sagt, hadde allerede Truth, volumet var ekstremt beskjedent, det ble uttrykt i hundrevis, eller i beste fall i tusenvis av byte. De første RAM-modulene for datamaskiner kunne knapt klassifiseres som Elektronisk komponent. De var rørformede beholdere fylt med kvikksølv. Minnekrystaller ble fikset i visse områder av dem, og dermed ble dataene lagret. Men ganske kort tid etter oppfinnelsen av de første datamaskinene dukket det opp mer avansert minne basert på ferrittkjerner.

Andre generasjon datamaskiner

Hva er den videre historien til utviklingen av datamaskiner? Generasjoner av datamaskiner begynte å utvikle seg videre. På 60-tallet ble datamaskiner som ikke bare brukte vakuumrør, men også halvledere, utbredt. Klokkefrekvensen til mikrokretser har økt betydelig - et tall på 100 tusen hertz og høyere ble ansett som vanlig. De første dukket opp magnetiske disker som et alternativ til hullkort. I 1964 ga IBM ut et unikt produkt - et separat dataskjerm med ganske anstendige egenskaper - en 12-tommers diagonal, en oppløsning på 1024 x 1024 piksler og en skannefrekvens på 40 Hz.

Generasjon nummer tre

Hva er bemerkelsesverdig med tredje generasjon datamaskiner? Først av alt, ved å konvertere datamaskiner fra lamper og halvledere til integrerte kretser, som i tillegg til datamaskiner begynte å bli brukt i mange andre elektroniske enheter.

Egenskapene til integrerte kretser ble først vist til verden gjennom innsatsen til ingeniør Jack Kilby og Texas Instruments i 1959. Jack skapte en liten struktur laget på en wafer av metallet germanium, som skulle erstatte komplekse halvlederstrukturer. På sin side laget Texas Instruments en datamaskin basert på lignende poster. Det mest bemerkelsesverdige er at den var 150 ganger mindre enn en halvlederdatamaskin med lignende ytelse. Integrert kretsteknologi har utviklet seg videre. Forskningen til Robert Noyce spilte en stor rolle i dette.

Disse maskinvarekomponentene gjorde det først og fremst mulig å redusere dimensjonene til datamaskinen betydelig. Som et resultat var det en betydelig økning i datamaskinens ytelse. Den tredje generasjonen av datamaskiner var preget av utgivelsen av datamaskiner med en klokkefrekvens uttrykt i megahertz. Strømforbruket til datamaskiner har også gått ned.

Teknologier for å registrere data og behandle dem i RAM-moduler har blitt mer avanserte. Når det gjelder RAM, har ferrittelementer blitt mer romslige og teknologisk avanserte. Først dukket det opp prototyper, og deretter de første versjonene av disketter, brukt som eksterne medier data. Cache-minne dukket opp i PC-arkitekturen. Visningsvinduet ble standardmiljøet for interaksjon mellom brukeren og datamaskinen.

Ytterligere forbedringer fant sted programvarekomponenter. Fullverdige operativsystemer dukket opp, et bredt utvalg av ting begynte å bli utviklet, og konseptet multitasking ble introdusert i driften av datamaskiner. Innenfor rammen av tredjegenerasjons datamaskiner dukker det opp programmer som automatiseringsprogramvare designarbeid. Det er flere og flere programmeringsspråk og miljøer der programvare lages.

Funksjoner av fjerde generasjon

Fjerde generasjon datamaskiner er preget av fremveksten av store datamaskiner, så vel som de såkalte superstore. En ledende brikke har dukket opp i PC-arkitekturen - prosessoren. Datamaskiner i deres konfigurasjon har blitt nærmere vanlige borgere. Bruken av dem ble mulig med minimale kvalifikasjoner, mens arbeidet med datamaskiner fra tidligere generasjoner krevde faglige ferdigheter. RAM-moduler begynte å bli produsert ikke på grunnlag av ferrittelementer, men på grunnlag av CMOS-brikker. Apple, satt sammen i 1976 av Steve Jobs og Stefan Wozniak, regnes også for å være den fjerde generasjonen datamaskiner. Mange IT-eksperter mener at Apple er verdens første personlige datamaskin.

Den fjerde generasjonen av datamaskiner falt også sammen med begynnelsen av populariseringen av Internett. I samme periode dukket det mest kjente merket i programvareindustrien opp i dag - Microsoft. De første versjonene av operativsystemene som vi kjenner i dag dukket opp - Windows, MacOS. Datamaskiner begynte aktivt å spre seg over hele verden.

Femte generasjon

Høytid fjerde generasjon datamaskiner - midten til slutten av 80-tallet. Men allerede på begynnelsen av 90-tallet begynte det å finne sted prosesser i IT-teknologimarkedet som tillot starten på en ny generasjon datamaskiner. Det handler om om betydelige skritt fremover, først og fremst innen ingeniør- og teknisk utvikling knyttet til prosessorer. Mikrokretser med arkitektur klassifisert som parallellvektor har dukket opp.

Den femte generasjonen datamaskiner er en utrolig vekst i maskinproduktivitet fra år til år. Hvis på begynnelsen av 90-tallet ble klokkefrekvensen til mikroprosessorer på flere titalls megahertz vurdert god indikator, så tidlig på 2000-tallet var ingen overrasket over gigahertz. Datamaskinene vi bruker nå, som IT-eksperter mener, er også femte generasjon datamaskiner. Det vil si at det teknologiske grunnlaget på begynnelsen av 90-tallet fortsatt er relevant i dag.

Femte generasjons PC-er har blitt ikke bare datamaskiner, men fullverdige multimedieverktøy. De gjorde det mulig å redigere filmer, jobbe med bilder, ta opp og behandle lyd, lage ingeniørprosjekter og kjøre realistiske 3D-spill.

Kjennetegn på sjette generasjon

I overskuelig fremtid, mener analytikere, kan vi forvente at 6. generasjon datamaskiner dukker opp. Det vil være preget av bruk av nevrale elementer i mikrokretsarkitektur og bruk av prosessorer innenfor et distribuert nettverk.

Ytelsen til datamaskiner i neste generasjon vil sannsynligvis ikke måles i gigahertz, men i en fundamentalt annen type enhet.

Sammenligning av egenskaper

Vi har studert generasjoner av datamaskiner. Tabellen nedenfor vil tillate oss å navigere i sammenhengen mellom datamaskiner som tilhører en eller annen kategori og den teknologiske basen som deres funksjon er basert på. Avhengighetene er som følger:

Generasjon	Teknologisk grunnlag
	Vakuum lamper
	Halvledere
	Integrerte kretser
	Store og ekstra store ordninger
	Parallelle vektorteknologier
	Nevrale prinsipper

Å visualisere sammenhengen mellom ytelse og en spesifikk datamaskingenerasjon kan også være nyttig. Tabellen som vi nå skal kompilere vil gjenspeile dette mønsteret. Vi tar utgangspunkt i en slik parameter som klokkefrekvens.

Generasjon	Driftsklokkehastighet
	Flere kilohertz
	Hundrevis av KHz
	Megahertz
	Titalls MHz
	Hundrevis av MHz, Gigahertz
	Målekriterier er under utarbeidelse

Dermed visualiserte vi de viktigste teknologiske funksjonene for hver generasjon datamaskiner. Enhver tabell vi presenterer vil hjelpe oss med å korrelere de relevante parameterne og en bestemt kategori av datamaskiner i forhold til et bestemt utviklingsstadium av datateknologi.

Introduksjon

1. Første generasjon datamaskiner 1950-1960-tallet

2. Andre generasjon datamaskiner: 1960-1970-tallet

3. Tredje generasjon datamaskiner: 1970-1980-tallet

4. Fjerde generasjon datamaskiner: 1980-1990-tallet

5. Femte generasjon datamaskiner: 1990-i dag

Konklusjon

Introduksjon

Siden 1950 har de designteknologiske og programvarealgoritmiske prinsippene for konstruksjon og bruk av datamaskiner blitt radikalt oppdatert hvert 7.-10. år. I denne forbindelse er det legitimt å snakke om generasjoner av datamaskiner. Konvensjonelt kan hver generasjon tildeles 10 år.

Datamaskiner har kommet en lang evolusjonær vei når det gjelder elementbasen (fra lamper til mikroprosessorer) så vel som i betydningen av fremveksten av nye evner, som utvider omfanget og arten av deres bruk.

Inndelingen av datamaskiner i generasjoner er en svært betinget, løs klassifisering av datasystemer i henhold til graden av utvikling av maskinvare og programvare, samt metoder for kommunikasjon med datamaskinen.

Den første generasjonen datamaskiner inkluderer maskiner laget på begynnelsen av 50-tallet: vakuumrør ble brukt i kretsene. Det var få kommandoer, kontrollene var enkle, og RAM-kapasiteten og ytelsesindikatorene var lave. Ytelsen er omtrent 10-20 tusen operasjoner per sekund. Utskriftsenheter, magnetbånd, hullkort og hullpapirbånd ble brukt til inn- og utdata.

Den andre generasjonen datamaskiner inkluderer de maskinene som ble designet i 1955-65. De brukte både vakuumrør og transistorer. RAM ble bygget på magnetiske kjerner. På dette tidspunktet dukket det opp magnetiske trommer og de første magnetiske skivene. Det har dukket opp såkalte høynivåspråk, som gjør det mulig å beskrive hele beregningssekvensen i en visuell, lett forståelig form. Dukket opp stort sett bibliotekprogrammer for å løse ulike matematiske problemer. Andregenerasjonsmaskiner var preget av programvareinkompatibilitet, noe som gjorde det vanskelig å organisere store informasjonssystemer, så på midten av 60-tallet skjedde det en overgang til å lage datamaskiner som var programvarekompatible og bygget på en mikroelektronisk teknologisk base.

Tredje generasjon datamaskiner. Dette er maskiner laget etter 60-tallet som har en enkelt arkitektur, dvs. programvarekompatibel. Multiprogrammeringsmuligheter har dukket opp, dvs. samtidig kjøring av flere programmer. Tredje generasjons datamaskiner brukte integrerte kretser.

Fjerde generasjon datamaskiner. Dette er den nåværende generasjonen av datamaskiner utviklet etter 1970. 4. generasjons maskiner ble designet for å effektivt bruke moderne høynivåspråk og forenkle programmeringsprosessen for sluttbrukeren.

Når det gjelder maskinvare, er de preget av bruken av store integrerte kretser som en elementær base og tilstedeværelsen av høyhastighets lagringsenheter med tilfeldig tilgang med en kapasitet på flere MB.

Fjerde generasjons maskiner er multi-prosessor, multi-maskin komplekser som kjører på ekstern strøm. minne og generelt felt ekst. enheter. Ytelsen når titalls millioner operasjoner per sekund, minne - flere millioner ord.

Overgangen til femte generasjon datamaskiner har allerede begynt. Den består i en kvalitativ overgang fra databehandling til kunnskapsbehandling og i å øke de grunnleggende parametrene til en datamaskin. Hovedvekten vil ligge på «intelligens».

Til dags dato er den faktiske "intelligensen" demonstrert av de mest komplekse nevrale nettverkene under nivået til en meitemark, men uansett hvor begrenset mulighetene til nevrale nettverk er i dag, kan mange revolusjonerende oppdagelser være rett rundt hjørnet.

1. Første generasjon datamaskiner 1950-1960-tallet

Logiske kretser ble opprettet ved hjelp av diskrete radiokomponenter og elektroniske vakuumrør med en filament. Tilfeldig tilgangsminneenheter brukte magnetiske trommer, akustiske ultralydkvikksølv og elektromagnetiske forsinkelseslinjer og katodestrålerør (CRT). Stasjoner på magnetbånd, hullkort, hullbånd og plug-in brytere ble brukt som eksterne lagringsenheter.

Programmering av driften av datamaskiner av denne generasjonen ble utført i det binære tallsystemet på maskinspråk, det vil si at programmene var strengt fokusert på spesifikk modell biler "døde" sammen med disse modellene.

På midten av 1950-tallet dukket det opp maskinorienterte språk som symbolske kodespråk (SCL), som gjorde det mulig å bruke deres forkortede verbale (bokstav)notasjon i stedet for binær notasjon av kommandoer og adresser og desimaltall. I 1956 ble det første programmeringsspråket på høyt nivå for matematiske problemer opprettet - Fortran-språket, og i 1958 - det universelle programmeringsspråket Algol.

Datamaskiner, som starter fra UNIVAC og slutter med BESM-2 og de første datamaskinmodellene "Minsk" og "Ural", tilhører den første generasjonen datamaskiner.

2. Andre generasjon datamaskiner: 1960-1970-tallet

Logiske kretser ble bygget på diskrete halvledere og magnetiske elementer (dioder, bipolare transistorer, toroidale ferrittmikrotransformatorer). Trykte kretser (kort laget av foliegetinax) ble brukt som et design og teknologisk grunnlag. Blokkprinsippet for maskindesign har blitt mye brukt, noe som gjør det mulig å koble et stort antall forskjellige enheter til hovedenhetene. eksterne enheter, som gir større fleksibilitet i bruken av datamaskiner. Klokkefrekvenser elektroniske kretserøkt til hundrevis av kilohertz.

Begynte å bli brukt eksterne stasjoner på hard magnetisk disker1 og disketter - et mellomnivå av minne mellom magnetbåndstasjoner og RAM.

I 1964 dukket den første dataskjermen opp - IBM 2250. Det var en monokrom skjerm med en 12 x 12 tommers skjerm og en oppløsning på 1024 x 1024 piksler. Den hadde en bildefrekvens på 40 Hz.

Kontrollsystemer laget på grunnlag av datamaskiner krevde mer høy ytelse, og viktigst av alt - pålitelighet. Feildeteksjons- og korrigeringskoder og innebygde kontrollkretser har blitt mye brukt i datamaskiner.

I andre generasjons maskiner ble batchbehandling og telebehandlingsmoduser for informasjon implementert for første gang.

Den første datamaskinen som delvis brukte halvlederenheter i stedet for vakuumrør, var det en SEAC (Standards Eastern Automatic Computer) maskin, opprettet i 1951.

På begynnelsen av 60-tallet begynte halvledermaskiner å bli produsert i USSR.

3. Tredje generasjon datamaskiner: 1970-1980-tallet

I 1958 oppfant Robert Noyce den lille integrerte silisiumkretsen, som kunne huse dusinvis av transistorer på et lite område. Disse kretsene ble senere kjent som Small Scale Integrated circuits (SSI). Og allerede på slutten av 60-tallet begynte integrerte kretser å bli brukt i datamaskiner.

De logiske kretsene til 3. generasjons datamaskiner var allerede helt bygget på små integrerte kretser. Klokkefrekvensene til elektroniske kretser har økt til flere megahertz. Forsyningsspenningen (enheter av volt) og strømmen som forbrukes av maskinen har gått ned. Påliteligheten og ytelsen til datamaskiner har økt betydelig.

Random access-minner brukte mindre ferrittkjerner, ferrittplater og magnetiske filmer med en rektangulær hystereseløkke. Diskstasjoner har blitt mye brukt som eksterne lagringsenheter.

Ytterligere to nivåer med lagringsenheter har dukket opp: ultra-random access-minneenheter på triggerregistre, som har enorm hastighet, men liten kapasitet (ti titalls tall), og høyhastighets cache-minne.

Siden øyeblikket utbredt bruk integrerte kretser i datamaskiner, teknologisk fremgang i datamaskiner kan observeres ved hjelp av den velkjente Moores lov. En av grunnleggerne av Intel, Gordon Moore, oppdaget en lov i 1965 som gikk ut på at antall transistorer i en brikke dobles hvert 1,5 år.

På grunn av den betydelige kompleksiteten til både maskinvaren og den logiske strukturen til 3. generasjons datamaskiner, begynte de ofte å bli kalt systemer.

Dermed var de første datamaskinene i denne generasjonen modeller IBM-systemer(en rekke IBM 360-modeller) og PDP (PDP 1). I Sovjetunionen, i samarbeid med landene i Rådet for gjensidig økonomisk bistand (Polen, Ungarn, Bulgaria, Øst-Tyskland, etc.), begynte modeller av Unified System (EU) og systemet med små datamaskiner (SM) å bli produsert.

I tredjegenerasjons datamaskiner er det lagt stor vekt på å redusere kompleksiteten i programmering, effektiviteten av programkjøring i maskiner og forbedre kommunikasjonen mellom operatøren og maskinen. Dette sikres av kraftige operativsystemer, et utviklet automatiseringssystem for programmering, effektive systemer programavbrudd, tidsdelingsdriftsmoduser, sanntidsdriftsmoduser, multiprogramdriftsmoduser og nye interaktive kommunikasjonsmoduser. En effektiv videoterminalenhet for kommunikasjon mellom operatøren og maskinen har også dukket opp - en videomonitor eller skjerm.

Mye oppmerksomhet rettes mot å øke påliteligheten og påliteligheten til datamaskindrift og lette deres Vedlikehold. Pålitelighet og pålitelighet sikres ved utstrakt bruk av koder med automatisk deteksjon og feilretting (Hamming-korreksjonskoder og sykliske koder).

Den modulære organiseringen av datamaskiner og den modulære konstruksjonen av deres operativsystemer skapte rikelige muligheterå endre konfigurasjonen av datasystemer. I denne forbindelse oppsto et nytt konsept for "arkitektur" til et datasystem, som definerer logisk organisering dette systemet fra brukerens og programmererens synspunkt.

4. Fjerde generasjon datamaskiner: 1980-1990-tallet

En revolusjonerende begivenhet i utviklingen av datateknologi av tredje generasjon maskiner var etableringen av store og veldig store integrerte kretser (Large Scale Integration - LSI og Very Large Scale Integration - VLSI), en mikroprosessor (1969) og en personlig datamaskin. Siden 1980 begynte nesten alle datamaskiner å bli laget på grunnlag av mikroprosessorer. Den mest populære datamaskinen har blitt en personlig datamaskin.

Vi kan skille \(5\) hovedgenerasjoner av datamaskiner. Men splittelse data utstyr i generasjoner - veldig betinget.

I generasjon av datamaskiner: datamaskiner designet i \(1946\)-\(1955\)

1. Elementbase: elektronvakuumrør.
2. Tilkobling av elementer: hengende installasjon med ledninger.
3. Mål: Datamaskinen er laget i form av enorme skap.

Disse datamaskinene var enorme, vanskelige og også dyre biler, som kan kjøpes av store selskaper og myndigheter.

Lamper forbrukes et stort nummer av elektrisitet og genererte mye varme.
4. Ytelse: \(10-20\) tusen operasjoner per sekund.
5. Drift: vanskelig på grunn av hyppig svikt i elektronvakuumrør.
6. Programmering: maskinkoder. I dette tilfellet må du kjenne til alle maskinkommandoer, binær representasjon og datamaskinarkitektur. For det meste var matematikere og programmerere ansatt. Datavedlikehold krevde høy profesjonalitet fra personellet.
7. RAM: opptil \(2\) KB.
8. Data ble lagt inn og ut ved hjelp av hullkort og hullbånd.

II generasjon datamaskiner: datamaskiner designet i \(1955\)-\(1965\)

I \(1948\) John Bardeen, William Shockley, Walter Brattain oppfant transistoren, for oppfinnelsen av transistoren fikk de Nobelprisen i \(1956\)

\(1\)-transistoren erstattet \(40\) elektronrør og var mye billigere og mer pålitelig.

I \(1958\) ble M-20-maskinen opprettet, som utførte \(20\) tusen operasjoner per sekund - den kraftigste datamaskinen \(50s\) i Europa.

I \(1963\) en stipendiat ved Stanford Research Center Douglas Engelbart demonstrerte arbeidet til den første musen.

1. Elementbase: halvlederelementer (transistorer, dioder).
2. Kobling av elementer: trykte kretskort og hengende installasjon.

3. Dimensjoner: Datamaskinen er laget i form av lignende stativer, litt høyere enn menneskelig høyde, men et spesielt datarom var nødvendig for plassering.
4. Ytelse: \(100-500\) tusen operasjoner per sekund.
5. Drift: datasentre med en spesiell stab av servicepersonell, en ny spesialitet har dukket opp - datamaskinens operatør.
6. Programmering: på algoritmiske språk, fremveksten av de første operativsystemene.
7. RAM: \(2-32\) KB.
8. Prinsippet om tidsdeling er introdusert - kombinerer driften av forskjellige enheter i tid.

9. Ulempe: programvareinkompatibilitet.

Allerede fra andre generasjon begynte maskiner å bli delt inn i store, mellomstore og små basert på størrelse, kostnad og datakapasitet.

Dermed små innenlandsbiler av andre generasjon (“ Nairi", "Hrazdan", "Fred" osv.) var ganske tilgjengelige for alle universiteter på slutten av 1960-tallet, mens den ovenfor nevnte BESM-6 hadde profesjonelle indikatorer (og kostnad) \(2-3\) størrelsesordener høyere.

III generasjon datamaskiner: datamaskiner designet i \(1965\)-\(1975\)

I \(1958\) finner Jack Kilby og Robert Noyce, uavhengig av hverandre, opp integrert krets(ER).

I \(1961\) ble den første integrerte kretsen laget på en silisiumplate i salg.

I \(1965\) begynte produksjonen av tredje generasjons familie av maskiner IBM-360 (USA). Modeller hadde enhetlig system kommandoer og skilte seg fra hverandre i mengden RAM og ytelse.

I \(1967\) begynte produksjonen av BESM - 6 (\(1\) millioner operasjoner i \(1\) s) og "Elbrus" (\(10\) millioner operasjoner i \(1\) s) .

I \(1969\) skilte IBM begrepene maskinvare og programvare(programvare). Selskapet begynte å selge programvare separat fra maskinvare, og markerte begynnelsen på programvareindustrien.

\(29\) oktober \(1969\) arbeidet til det aller første globale militæret datanettverk ARPANet, som forbinder forskningslaboratorier over hele USA.

Følg med!

I \(1971\) ble den første mikroprosessoren laget av selskapet Intel. På \(1\) Krystallen dannet \(2250\) transistorer.

1. Elementbase: integrerte kretser.

3. Mål: Datamaskinen er laget i form av lignende stativer.
4. Ytelse: \(1-10\) millioner operasjoner per sekund.
5. Drift: datasentre, visningsklasser, ny spesialitet - systemprogrammerer.
6. Programmering: algoritmiske språk, operativsystemer.
7. RAM: \(64\) KB.

Etter hvert som vi gikk fra første til tredje generasjon, endret programmeringsevnen seg radikalt. Skrive programmer inn maskinkode for førstegenerasjonsmaskiner (og litt enklere i Assembler) for de fleste andregenerasjonsmaskiner er en aktivitet som de aller fleste moderne programmerere blir kjent med når de studerer ved et universitet.

Utseende prosessuelle språk høyt nivå og oversettere fra dem var det første skrittet mot en radikal utvidelse av kretsen av programmerere. Forskere og ingeniører begynte å skrive programmer selv for å løse problemene deres.

Allerede i tredje generasjon dukket det opp store enhetlige serier av datamaskiner. For store og mellomstore maskiner i USA er dette først og fremst IBM 360/370-familien. I Sovjetunionen var \(70\)s og \(80\)s tiden for opprettelsen av enhetlige serier: ES (enhetlig system) av datamaskiner (store og mellomstore maskiner), SM (system av små) datamaskiner og " Elektronikk» ( serie mikrodatamaskin).

De var basert på amerikanske prototyper fra IBM og DEC (Digital Equipment Corporation). Dusinvis av datamodeller ble laget og utgitt, med forskjellig formål og ytelse. Produksjonen deres ble praktisk talt avviklet på begynnelsen av \(90\)-tallet.

IV generasjon av datamaskiner: datamaskiner designet fra \(1975\) til begynnelsen av \(90\)s

I \(1975\) var IBM den første som startet industriell produksjon av laserskrivere.

I \(1976\) oppretter IBM den første blekkskriveren.

I \(1976\) ble den første personlige datamaskinen opprettet.

Steve Jobs og Steve Wozniak organisert en produksjonsbedrift personlige datamaskiner « eple», beregnet for et bredt spekter av ikke-profesjonelle brukere. \(Apple 1\) ble solgt til en veldig interessant pris - \(666,66\) dollar. På ti måneder klarte vi å selge rundt to hundre sett.

I \(1976\) dukket den første disketten med en diameter på \(5,25\) tommer opp.

I \(1982\) begynte IBM å produsere IBM datamaskiner RS med Intel prosessor 8088, som fastsetter prinsippene for åpen arkitektur, takket være hvilken hver datamaskin kan settes sammen som fra kuber, under hensyntagen til tilgjengelige midler og med mulighet for påfølgende utskifting av blokker og legge til nye.

I \(1988\) ble det første ormeviruset opprettet for å infisere e-post.

I \(1993\) begynte produksjonen av IBM PC-datamaskiner med en Pentium-prosessor.

1. Elementbase: store integrerte kretser (LSI).
2. Tilkobling av elementer: kretskort.
3. Dimensjoner: kompakte datamaskiner, bærbare datamaskiner.
4. Ytelse: \(10-100\) millioner operasjoner per sekund.
5. Drift: multi-prosessor og multi-maskin systemer, alle databrukere.
6. Programmering: databaser og databanker.
7. RAM: \(2-5\) MB.
8. Telekommunikasjonsdatabehandling, integrering i datanettverk.

V generasjon av datamaskiner: utvikling siden \(90\)-tallet av det tjuende århundre

Grunnlaget er ultra-storskala integrerte kretser (VLSI) som bruker optoelektroniske prinsipper (lasere, holografi).

Læreboken består av to deler: teoretisk og praktisk. Den teoretiske delen av læreboken skisserer grunnlaget for moderne informatikk som en kompleks vitenskapelig og teknisk disiplin, inkludert studiet av strukturen og generelle egenskaper informasjon og informasjonsprosesser, generelle prinsipper konstruksjon av dataenheter, spørsmål om organisering og funksjon av informasjon og datanettverk vurderes, datasikkerhet, presentert nøkkelkonsepter algoritmisering og programmering, databaser og DBMS. For å kontrollere den ervervede teoretiske kunnskapen tilbys selvtestingsspørsmål og tester. Den praktiske delen dekker algoritmer for grunnleggende handlinger ved arbeid med tekst Microsoft prosessor Ord, regnearkredigering Microsoft Excel, et program for å lage presentasjoner Microsoft Power Punkt, arkiveringsprogrammer og antivirusprogrammer. For å konsolidere det gjennomførte praktiske kurset, foreslås det på slutten av hver del å fullføre selvstendig arbeid.

Bok:

I samsvar med elementbasen og nivået for programvareutvikling, skilles fire ekte generasjoner av datamaskiner ut: en kort beskrivelse av som er vist i tabell 1.

Tabell 1

Første generasjons datamaskiner hadde en lav hastighet på flere titusenvis av ops/sek. Som internt minne Ferrittkjerner ble brukt.

Den største ulempen med disse datamaskinene er misforholdet mellom ytelsen til internminnet og ALU og kontrollenheten på grunn av forskjellige elementbaser. Den generelle ytelsen ble bestemt av den langsommere komponenten - internminnet - og reduserte den totale effekten. Allerede i første generasjons datamaskiner ble det forsøkt å eliminere denne ulempen ved å asynkronisere driften av enheter og innføre utgangsbuffring når overført informasjon"skylles" inn i bufferen, og frigjør enheten for videre arbeid(prinsippet om autonomi). Dermed ble dets eget minne brukt til å betjene I/O-enhetene.

En betydelig funksjonell begrensning av den første generasjons datamaskinen var dens fokus på å utføre aritmetiske operasjoner. Når de forsøkte å tilpasse dem til analyseoppgaver, viste de seg å være ineffektive.

Det fantes ingen programmeringsspråk som sådan ennå, og programmerere brukte maskininstruksjoner eller montører for å kode algoritmene sine. Dette kompliserte og forsinket programmeringsprosessen. På slutten av 50-tallet gjennomgikk programmeringsverktøy grunnleggende endringer: en overgang ble gjort til automatisering av programmering ved hjelp av universelle språk og biblioteker standard programmer. Bruken av universelle språk førte til fremveksten av oversettere.

Programmene ble utført oppgave for oppgave, det vil si at operatøren måtte overvåke fremdriften med å løse problemet og, når slutten var nådd, sette i gang utførelsen av neste oppgave.

Begynnelsen av den moderne epoken med datamaskinbruk i vårt land går tilbake til 1950, da ved Institute of Electrical Engineering ved Academy of Sciences of the Ukrainian SSR under ledelse av S.A. Lebedev skapte den første innenlandske datamaskinen kalt MESM - Small Electronic Calculating Machine. I løpet av den første fasen av utviklingen av datateknologi i vårt land ble det opprettet en rekke datamaskiner: BESM, Strela, Ural, M-2.

Den andre generasjonen datamaskiner er overgangen til en transistorelementbase, fremveksten av de første minidatamaskinene.

Prinsippet om autonomi er videreutviklet - det er allerede implementert på nivået til individuelle enheter, som kommer til uttrykk i deres modulær struktur. I/O-enheter er utstyrt med egne kontrollenheter (kalt kontrollere), som gjorde det mulig å frigjøre den sentrale kontrollenheten fra å administrere I/O-operasjoner.

Forbedring og reduksjon i kostnadene for datamaskiner førte til en reduksjon i de spesifikke kostnadene for datamaskintid og dataressurser i totalkostnaden for en automatisert løsning på et databehandlingsproblem, samtidig som kostnadene ved programutvikling (dvs. programmering) falt nesten ikke, og hadde i noen tilfeller en tendens til å øke. Dermed var det en tendens til effektiv programmering, som begynte å bli implementert i andre generasjon datamaskiner og utvikles til i dag.

Utviklingen begynner på grunnlag av biblioteker med standardprogrammer for integrerte systemer som har egenskapen til portabilitet, det vil si fungerer på datamaskiner av forskjellige merker. De mest brukte programvareverktøyene er tildelt i programvaren for å løse problemer av en bestemt klasse.

Teknologien for å kjøre programmer på en datamaskin blir forbedret: spesielle programvareverktøy blir laget - systemprogramvare.

Hensikten med å lage systemprogramvare er å fremskynde og forenkle prosessorens overgang fra en oppgave til en annen. De første batchbehandlingssystemene dukket opp, som ganske enkelt automatiserte lanseringen av det ene programmet etter det andre og dermed økte prosessorens belastningsfaktor. Batchbehandlingssystemer var prototypen på moderne operativsystemer, de ble de første systemprogrammer, designet for å kontrollere databehandlingsprosessen. Under implementeringen av batchbehandlingssystemer ble det utviklet et formalisert oppgavekontrollspråk, ved hjelp av hvilket programmereren informerte systemet og operatøren om hvilket arbeid han ønsket å utføre på datamaskinen. En samling av flere oppgaver, vanligvis i form av en kortstokk med hullkort, kalles en oppgavepakke. Dette elementet er fortsatt i live: de såkalte MS DOS batch- (eller kommando-) filene er ikke annet enn oppgavepakker (utvidelse i deres navn flaggermus er en forkortelse for engelsk ord batch, som betyr pakke).

Andre generasjons innenlandske datamaskiner inkluderer "Promin", "Minsk", "Hrazdan", "Mir".

På 70-tallet dukket tredjegenerasjons datamaskiner opp og utviklet seg. I vårt land er dette ES Computers, ASVT, SM Computers. Dette stadiet– overgang til en integrert elementbase og etablering av flermaskinsystemer, siden det ikke lenger var mulig å oppnå en betydelig hastighetsøkning på grunnlag av en enkelt datamaskin. Derfor ble datamaskiner av denne generasjonen laget basert på prinsippet om forening, som gjorde det mulig å integrere vilkårlige datasystemer i ulike felt aktiviteter.

Utvidelse funksjonalitet Datamaskiner har økt omfanget av applikasjonen, noe som har forårsaket en økning i volumet av bearbeidet informasjon og utgjort oppgaven med å lagre data i spesielle databaser og vedlikeholde dem. Slik dukket de første databasestyringssystemene – DBMS – opp.

Formene for databruk har endret seg: introduksjon eksterne terminaler(skjermer) gjorde det mulig å implementere tidsdelingsmodusen bredt og effektivt og dermed bringe datamaskinen nærmere brukeren og utvide spekteret av oppgaver som skal løses.

En ny type operativsystem som støtter multiprogrammering gjorde det mulig å tilby tidsdelingsmodus. Multiprogrammering er en måte å organisere en databehandlingsprosess på hvor flere programmer vekselvis kjøres på én prosessor. Mens ett program utfører en I/O-operasjon, er ikke prosessoren inaktiv, slik det skjedde når sekvensiell utførelse programmer (enkeltprogrammodus) og kjører et annet program (flerprogrammodus). I dette tilfellet blir hvert program lastet inn i sin egen del av internminnet, kalt en partisjon. Multiprogrammering er rettet mot å skape for hver enkelt bruker en illusjon av enestående bruk av en datamaskin, derfor var slike operativsystemer interaktive i naturen når brukeren løste sine problemer i prosessen med dialog med datamaskinen.

Første generasjon datamaskiner

Den første generasjonen datamaskiner ble opprettet på vakuum-rør i perioden 1944 til 1954.

Et elektronrør er en enhet som fungerer ved å endre strømmen av elektroner som beveger seg i et vakuum fra katoden til anoden.

Bevegelsen av elektroner oppstår på grunn av termionisk utslipp - utslipp av elektroner fra overflaten av oppvarmede metaller. Faktum er at metaller har en høy konsentrasjon av frie elektroner, som har forskjellige energier og derfor forskjellige hastigheter. Når metallet varmes opp, øker energien til elektronene, og noen av dem overvinner potensialbarrieren ved metallgrensen.

Driftsprinsippet til et elektronrør er som følger. Hvis en logisk enhet leveres til inngangen til lampen (for eksempel en spenning på 2 volt), vil vi ved utgangen fra lampen motta enten en logisk null (spenning mindre enn 1V) eller en logisk en (2V) . Vi får en logisk hvis det ikke er kontrollspenning, siden strømmen vil passere uhindret fra katoden til anoden. Hvis en negativ spenning påføres nettet, vil elektronene som går fra katoden til anoden bli frastøtt fra nettet, og som et resultat vil ingen strøm flyte, og utgangen fra lampen vil være logisk null. Ved å bruke dette prinsippet ble alt bygget logiske porter rørdatamaskiner.

I det enkleste tilfellet er katoden en filament av et ildfast metall (for eksempel wolfram), oppvarmet av elektrisk strøm, og anoden er en liten metallsylinder. Når spenning påføres katoden, under påvirkning av termionisk emisjon, vil elektroner begynne å sende ut fra katoden, som igjen vil bli mottatt av anoden.

Bruken av vakuumrør økte datakapasiteten til datamaskiner dramatisk, noe som bidro til rask overgang fra de første automatiske relédatamaskinene til første generasjons rørdatamaskiner.

Det var imidlertid ikke problemfritt. Bruken av vakuumrør ble skjemmet av deres lave pålitelighet, høye strømforbruk og store dimensjoner. De første datamaskinene var virkelig gigantiske i størrelse og okkuperte flere rom i forskningsinstitutter. Service på slike datamaskiner var ekstremt vanskelig og tidkrevende lamper sviktet konstant, datainntastingsfeil oppsto, og mange andre problemer oppsto. Strømforsyningssystemene måtte gjøres ikke mindre komplekse og dyre (det var nødvendig å legge spesielle strømbusser for å gi strøm til datamaskinen og lage komplekse ledninger for å koble kabler til alle elementer) og kjølesystemer (lampene ble veldig varme, noe som førte til at de mislyktes enda oftere).

Til tross for dette utviklet datamaskinens design seg raskt, beregningshastigheten nådde flere tusen operasjoner per sekund, RAM-kapasiteten var omtrent 2048 maskinord. I første generasjons datamaskiner var programmet allerede lagret i minnet, og det ble brukt parallell behandling av maskinordbiter.

Datamaskinene som ble laget var hovedsakelig universelle og ble brukt til å løse vitenskapelige og tekniske problemer. Over tid blir produksjonen av datamaskiner masseprodusert, og de begynner å bli brukt til kommersielle formål.

I samme periode fant dannelsen av Von Neumann-typen arkitektur sted, og mange postulater som fant deres anvendelse i førstegenerasjons datamaskiner er fortsatt populære den dag i dag.

Hovedkriteriene for utvikling av en datamaskin, formulert av Von Neumann i 1946, er oppført nedenfor:

1. Datamaskiner må operere i det binære tallsystemet;

2. alle handlinger utført av en datamaskin må presenteres i form av et program som består av et sekvensielt sett med kommandoer. Hver kommando må inneholde en operasjonskode, operandadresser og et sett med tjenesteattributter;

3. kommandoer må lagres i datamaskinens minne i binær kode, siden dette tillater:

a) lagre mellomresultater beregninger, konstanter og andre tall i samme lagringsenhet der programmet er plassert;

b) binær notasjon kommandoer lar deg utføre operasjoner på verdiene som de er kodet med;

c) det blir mulig å overføre kontroll til ulike deler av programmet, avhengig av resultatene av beregninger;

4. minne må ha en hierarkisk organisasjon, siden hastigheten på lagringsenheter henger betydelig etter hastigheten til logiske kretser;

5. aritmetiske operasjoner må utføres på grunnlag av kretser som kun utfører addisjonsoperasjoner, og opprettelsen av spesielle enheter er upraktisk;

6. For å øke ytelsen er det nødvendig å bruke en parallell organisering av dataprosessen, dvs. operasjoner på ord vil bli utført samtidig i alle biter av ordet.

Det er verdt å merke seg at førstegenerasjons datamaskiner ikke ble laget fra bunnen av. På den tiden var det allerede utvikling innen konstruksjon av elektroniske kretser, for eksempel innen radar og andre relaterte områder innen vitenskap og teknologi. Imidlertid er de mest alvorlige problemene knyttet til utviklingen av lagringsenheter. Tidligere var de praktisk talt ikke etterspurt, så ingen seriøs erfaring ble samlet i utviklingen deres. Følgelig førte hvert gjennombrudd i utviklingen av lagringsenheter til et alvorlig skritt fremover i utformingen av datamaskiner, siden utviklingen av høyhastighets og romslig minne er en integrert betingelse for utviklingen av en kraftig og høyhastighets datamaskin.

De første datamaskinene brukte statiske triggere på tubetrioder som en lagringsenhet. Men å skaffe en minneenhet med vakuumrør med akseptabel kapasitet krevde utrolige kostnader. For å lagre ett binært siffer var det nødvendig med to trioder, og de måtte kontinuerlig forbruke energi for å lagre informasjon. Dette førte igjen til alvorlig varmeutvikling og en katastrofal nedgang i pålitelighet. Som et resultat var lagringsenheten ekstremt klumpete, dyr og upålitelig.

I 1944 startet utviklingen ny type lagringsenheter basert på bruk av ultrasoniske kvikksølvforsinkelseslinjer. Ideen ble lånt fra en bakke- og gjenstandsreduksjonsenhet utviklet for radar under andre verdenskrig.

For å fjerne stasjonære objekter fra radarskjermen ble det reflekterte signalet delt i to, hvorav den ene ble sendt direkte til radarskjermen, og den andre ble forsinket. Ved å vise de normale og forsinkede signalene på skjermen samtidig, ble enhver tilfeldighet som dukket opp på grunn av forsinkelsen og omvendt polaritet slettet, og bare gjenstander i bevegelse ble igjen.

Signalet ble forsinket ved hjelp av forsinkelseslinjer - rør fylt med kvikksølv med en piezokrystall-transduser i endene. Signaler fra radarforsterkeren ble sendt til en piezoelektrisk krystall i den ene enden av røret, som ved pulsering genererte en liten vibrasjon i kvikksølvet. Vibrasjonen ble raskt overført til den andre enden av røret, hvor en annen piezoelektrisk krystall snudde den og overførte den til skjermen.

Kvikksølv ble brukt fordi dens akustiske resistivitet er nesten lik den til piezokrystaller. Dette minimerte energitapene som oppstår ved overføring av et signal fra krystallen til kvikksølvet og tilbake.

For bruk som minne ble kvikksølvforsinkelseslinjer litt modifisert. En repeater ble installert i mottakerenden av røret, som sendte inngangssignalet tilbake til inngangen til forsinkelseslinjen, slik at pulsen sendt til datalagringssystemet fortsatte å sirkulere i forsinkelseslinjen, og derfor litt informasjon ble lagret så lenge det var strøm.

Hver forsinkelseslinje lagret ikke én puls (bit av data), men et helt sett med pulser, hvis antall ble bestemt av hastigheten på passasje av pulsen gjennom kvikksølvforsinkelseslinjen (1450 m/s), varigheten av pulser, intervallet mellom dem og lengden på røret.

For første gang ble en slik datalagringsenhet brukt i den engelske datamaskinen - EDSAC, publisert i 1949.

Mercury delay line memory var en enorm forbedring i forhold til tube triode minne og førte til et sprang fremover innen datateknologi. Det hadde imidlertid en rekke alvorlige ulemper:

1. forsinkelseslinjer krevde streng synkronisering med dataleseren. Pulsene måtte komme frem til mottakeren nøyaktig i det øyeblikket datamaskinen var klar til å lese dem;

2. for å minimere energitapene som oppstår under signaloverføring i forsinkelseslinjen, må kvikksølv holdes ved en temperatur på 40°C, siden det ved denne kvikksølvtemperaturen er mulig å oppnå maksimal tilpasning av de akustiske impedansene til kvikksølv og piezokrystaller . Dette er hardt og ubehagelig arbeid;

3. En endring i temperaturen på kvikksølv førte også til en nedgang i lydhastigheten. Det var nødvendig å holde temperaturen innenfor strengt spesifiserte grenser, eller justere klokkefrekvensen til datamaskinen, tilpasse seg hastigheten på lydutbredelsen i kvikksølv ved gjeldende temperatur;

4. Signalet kan reflekteres fra veggene og endene av røret. Det var nødvendig å bruke seriøse metoder for å eliminere refleksjoner og nøye justere plasseringen av piezokrystallene;

5. Minnehastigheten på kvikksølvforsinkelseslinjer var lav og begrenset av lydhastigheten i kvikksølv. Som et resultat var det for tregt og la seg betydelig etter datafunksjonene til datamaskiner, noe som hindret utviklingen deres. Som et resultat var hastigheten til en datamaskin med minne på ultrasoniske kvikksølvforsinkelseslinjer flere tusen operasjoner per sekund;

6. Kvikksølv er et ekstremt giftig og kostbart materiale, hvis bruk er forbundet med behovet for å overholde strenge sikkerhetsstandarder.

Derfor en ny, mer raskt minneå fortsette utviklingen av datamaskiner. Rett etter opprettelsen av den første datamaskinen med ultralyd kvikksølvforsinkelseslinjer, begynte arbeidet med å forske på en ny type minne ved bruk av katodestrålerør, som er en modifikasjon av oscillografiske rør.

Den første metoden for å lagre data ved hjelp av katodestrålerør ble utviklet i 1946 av Frederick Williams. Williamsons oppfinnelse kunne lagre bare en bit og fungerte som følger.

Ved hjelp av et katodestrålerør ble en elektronstråle fokusert på en del av en plate belagt med et spesielt stoff. Som et resultat sendte dette området, under påvirkning av sekundær emisjon, ut elektroner og fikk en positiv ladning, som forble i en brøkdel av et sekund, selv etter at strålen ble slått av. Hvis bombardementet med elektroner gjentas med korte intervaller, kan ladningen av området opprettholdes så lenge det er nødvendig.

Hvis strålen, uten å slå seg av, flyttes litt til naboseksjonen, vil elektronene som sendes ut av naboseksjonen bli absorbert av den første seksjonen, og den vil ta på seg en nøytral ladning.

Dermed kan 1 bit informasjon raskt skrives til en celle som består av to tilstøtende seksjoner. En celle uten ladning er 1, en celle med positiv ladning er 0.

For å lese den lagrede informasjonsbiten ble elektroder festet til motsatt side av platen for å måle mengden endring i cellens ladning, og selve cellen ble gjentatte ganger utsatt for en elektronstråle. Som et resultat, uavhengig av den opprinnelige tilstanden, fikk den en positiv ladning. Hvis cellen allerede hadde en positiv ladning, var endringen i ladningen mindre enn hvis den hadde en nøytral ladning. Ved å analysere størrelsen på ladningsendringen, ble verdien av biten lagret i denne cellen bestemt.

Imidlertid ødela prosessen med å lese data informasjonen som var lagret i cellen, så etter leseoperasjonen måtte dataene skrives på nytt. I denne forbindelse var prosessen med å jobbe med minne på katodestrålerør veldig lik å jobbe med moderne dynamisk minne.

Den første datamaskinen med slikt minne dukket opp sommeren 1948 og kunne lagre opptil trettito trettito bits binære ord.

Over tid ble katodestrålerørminne erstattet av magnetisk kjerneminne. Denne typen minne ble utviklet av J. Forrester og W. Papian, og satt i drift i 1953.

Magnetiske kjerneminner lagret data i form av magnetiseringsretningen til små ferrittringer. Hver ring lagret 1 bit informasjon, og hele minnet var en rektangulær matrise.

I det enkleste tilfellet var minneenheten som følger.

Eksitasjonsledninger ble ført langs matrisens rader gjennom ringene (de er uthevet i figuren grønn). Lignende ledninger ble ført gjennom ringene langs søylene i matrisen (blå farge).

Strømmen som går gjennom disse ledningene setter retningen for magnetisering av ringene. Dessuten var strømstyrken slik at en ledning ikke kunne endre magnetiseringsretningen, og derfor endret magnetiseringsretningen seg bare i ringen som ligger i skjæringspunktet mellom de røde og blå ledningene. Dette var nødvendig, siden flere dusin ferrittringer ble trukket på hver eksitasjonstråd, og det var nødvendig å endre tilstanden bare i en ring.

Hvis det ikke var nødvendig å endre magnetiseringstilstanden i den valgte ringen, ble det tilført strøm til inhiberingsledningen (rød) i motsatt retning av strømmen i eksitasjonsledningene. Som et resultat var summen av strømmene utilstrekkelig til å endre magnetiseringen av ringen.

Dermed kan hver ring lagre 1 eller 0, avhengig av magnetiseringsretningen.

For å lese data fra den valgte ferrittringen, ble strømpulser påført den gjennom eksitasjonsledningene slik at summen deres førte til magnetisering av ringen i en bestemt retning, uavhengig av den innledende magnetiseringen.

Da magnetiseringen av ringen endret seg, oppsto det en induksjonsstrøm i avlesningsledningen. Ved å måle den var det mulig å bestemme hvor mye magnetiseringsretningen i ringen hadde endret seg, og derfor finne ut verdien den lagret.

Som du kan se, ødela leseprosessen dataene (akkurat som i moderne dynamisk minne), så etter å ha lest det var det nødvendig å skrive dataene på nytt.

Snart ble denne typen minne dominerende, og fortrengte katodestrålerør og ultrasoniske kvikksølvforsinkelseslinjer. Dette ga et nytt sprang i datamaskinens ytelse.

Videre utvikling og forbedring av datamaskiner tillot dem å okkupere sin nisje innen vitenskap og teknologi.

De avanserte datamaskinene fra første generasjon inkluderer:

ENIAC- første store elektroniske digital datamaskin, opprettet i 1946 etter ordre fra den amerikanske hæren i det ballistiske forskningslaboratoriet for beregning av skytetabeller. Igangsatt 14. februar 1946;

EDVAC- en av de første elektroniske datamaskinene, utviklet ved US Army Ballistic Research Laboratory, presentert for publikum i 1949;

EDSAC- en elektronisk datamaskin laget i 1949 ved University of Cambridge (UK) av en gruppe ledet av Maurice Wilkes;

UNIVAC- universell automatisk datamaskin, opprettet i 1951 av D. Mauchly og J. Presper Eckert;

IAS- Datamaskin fra Institute for Advanced Study, utviklet under ledelse av J. Neumann i 1952;

Virvelvind– En datamaskin laget ved Massachusetts Institute of Technology i mars 1951;

MESM- Liten elektronisk regnemaskin - den første innenlandske datamaskinen, laget i 1950 av S.A. Lebedev;

BESM- Stor elektronisk regnemaskin, utviklet av Institute of Precision Mechanics and Computer Technology ved USSR Academy of Sciences.

Alle disse og mange andre førstegenerasjons datamaskiner forberedte en pålitelig utskytningsrampe for den seirende marsj av datamaskiner rundt om i verden.

Det er verdt å merke seg at det ikke var noen skarp overgang fra førstegenerasjons datamaskiner som brukte vakuumrør til andregenerasjons datamaskiner som brukte transistorer. Vakuumrør ble gradvis erstattet, og ble erstattet av solid-state transistorer. Først av alt ble vakuumrør erstattet fra datalagringsenheter, og deretter gradvis ble de erstattet fra aritmetisk-logiske enheter.

Til venstre er overgangen fra rent rørbaserte datamaskiner til andregenerasjons datamaskiner skjematisk avbildet.

Under eksistensen av rørdatamaskiner har strukturen deres, vist i figuren nedenfor, ikke gjennomgått store endringer. Overgangen til andre generasjon datamaskiner gjorde heller ikke vesentlige endringer i deres strukturelle design. I utgangspunktet er det bare elementbasen som har endret seg. Alvorlige endringer i strukturen til datamaskinkonstruksjon begynte nærmere tredje generasjon datamaskiner, da de første integrerte kretsene begynte å dukke opp.

Ved å bruke en datainndataenhet (DID) ble programmer og kildedata for dem lagt inn i datamaskinen. Den angitte informasjonen ble lagret helt eller fullstendig i RAM (Random Access Memory). Deretter ble den om nødvendig lagt inn i en ekstern lagringsenhet (ESU), hvorfra den kunne lastes inn i RAM etter behov.

Etter å ha lagt inn data eller lest dem fra VRAM, ble programinformasjon, kommando for kommando, lest fra RAM og overført til kontrollenheten (CU).

Kontrollenheten dechiffrerte kommandoen, bestemte adressene til operandene og nummeret på neste kommando som måtte leses fra RAM. Deretter, ved å tvinge frem koordineringen av alle dataelementer, organiserte kontrollenheten utførelsen av kommandoen og ba om den neste. Styresignalkretsene er vist i figuren med stiplede linjer.

Arithmetic Logic Unit (ALU) utførte aritmetikk og logiske operasjoner over dataene. Hoveddelen av ALU er datakjernen, som inkluderer addere, tellere, registre, logiske omformere, etc.

Mellomresultater oppnådd etter utførelse individuelle lag, ble lagret i RAM. Resultatene oppnådd etter utføring av hele beregningsprogrammet ble overført til utgangsenheten (UVv). Følgende ble brukt som UV-er: skjerm, skriver, plotter, etc.

Som det fremgår av blokkdiagrammet ovenfor, hadde førstegenerasjons datamaskiner sterk sentralisering. Kontrollenheten var ikke bare ansvarlig for å utføre kommandoer, men kontrollerte også driften av datainn- og utdataenheter, dataoverføring mellom lagringsenheter og andre datamaskinfunksjoner. Formatene til kommandoer, data og operasjonssykluser ble også strengt standardisert.

Alt dette gjorde det mulig å forenkle datautstyret noe, som var fryktelig komplekst, tungvint og uten dikkedarer i organiseringen av dataprosessen, men begrenset veksten av produktiviteten betydelig.

Den første datamaskinen med vakuumrør ble laget i USA og ble kalt ENIAC. Hun hadde en betydelig innvirkning på retningen for utviklingen av datateknologi. Snart ble eksemplet med USA fulgt av mange andre industriland (Storbritannia, Sveits, USSR, etc.), som ga mye oppmerksomhet til utviklingen av datateknologi i etterkrigstiden.

Forskning utført i USA, USSR og Storbritannia hadde imidlertid størst betydning for utviklingen av datateknologi. I andre land, for eksempel i Frankrike, Tyskland, Japan, fikk ikke datamaskiner som tilhører den første generasjonen en seriøs utvikling. Spesielt for Tyskland, Spania og Japan er det til og med vanskelig å skille rammeverket for overgangen fra førstegenerasjons datamaskiner til andregenerasjons datamaskiner, siden, sammen med de første lampebaserte datamaskinene, på slutten av femtitallet, de første halvlederbaserte datamaskinene begynte å bli laget.

Bibliografi

1. Historie om utviklingen av datateknologi. Lanina E.P. ISTU, Irkutsk – 2001

2. Utvikling av datateknologi. Apokin I.A. M., "Vitenskap", 1974

3. Fysikkkurs. Trofimova T.I. Moskva" forskerskolen", 2001