Figurine din lut, destinate și unei reprezentări vizuale a numărului de articole numărate, totuși, pentru comoditate, sunt plasate în recipiente speciale. Astfel de dispozitive par să fi fost folosite de comercianții și contabilii din acea vreme.
Treptat, din cele mai simple aparate de numărat s-au născut aparate din ce în ce mai complexe: abac (abac), riglă de calcul, mașină de adăugare mecanică, calculator electronic. În ciuda simplității dispozitivelor de calcul timpurii, un contabil experimentat poate obține rezultate cu calcule simple chiar mai rapid decât un proprietar lent al unui calculator modern. Desigur, performanța și viteza de numărare a dispozitivelor moderne de calcul au depășit de mult capacitățile celui mai remarcabil calculator uman.
Ajutoare și dispozitive de numărare timpurie
Omenirea a învățat să folosească cele mai simple dispozitive de numărare cu mii de ani în urmă. Cea mai solicitată a fost necesitatea de a determina numărul de articole folosite în troc. Una dintre cele mai simple soluții a fost folosirea echivalentului în greutate al articolului schimbat, care nu necesita o recalculare exactă a numărului componentelor sale. În aceste scopuri s-au folosit cele mai simple cântare de echilibrare, care au devenit astfel unul dintre primele aparate pentru determinarea cantitativă a masei.
Principiul echivalenței a fost utilizat pe scară largă într-un alt, familiar pentru mulți, cele mai simple dispozitive de numărare Abacus sau Abacus. Numărul de obiecte numărate corespundea numărului de articulații mișcate ale acestui instrument.
Un dispozitiv relativ complex de numărare ar putea fi un rozariu folosit în practica multor religii. Credinciosul, ca și în relatări, număra numărul de rugăciuni rostite pe mărgelele rozariului, iar când trecea pe lângă un cerc complet al rozariului, mișca pe o coadă separată contoare de cereale speciale, indicând numărul cercurilor numărate.
Odată cu inventarea angrenajelor au apărut dispozitive de calcul mult mai complexe. Mecanism Antikythera, descoperit la începutul secolului al XX-lea, care a fost găsit la epava unei nave antice care s-a scufundat în jurul anului 65 î.Hr. e. (după alte surse în sau chiar 87 î.Hr.), chiar a știut să modeleze mișcarea planetelor. Probabil a fost folosit pentru calcule calendaristice în scopuri religioase, prezicerea eclipselor de soare și de lună, determinarea timpului de semănat și recoltare etc. Calculele au fost efectuate prin conectarea a peste 30 de roți de bronz și a mai multor cadrane; pentru calcularea fazelor lunare s-a folosit transmisia diferenţială, a cărei invenţie cercetătorii pentru mult timp atribuit nu mai devreme de secolul al XVI-lea. Cu toate acestea, odată cu plecarea antichității, abilitățile de a crea astfel de dispozitive au fost uitate; a fost nevoie de aproximativ o mie și jumătate de ani pentru ca oamenii să învețe din nou cum să creeze mecanisme similare ca complexitate.
Ceasul de numărare de Wilhelm Schickard
Au urmat mașinile lui Blaise Pascal („Pascaline”, 1642) și Gottfried Wilhelm Leibniz.
ANITA Mark VIII, 1961
În Uniunea Sovietică la acea vreme, cel mai faimos și răspândit calculator era mașina mecanică de adăugare Felix, produsă din 1929 până în 1978 la fabricile din Kursk (uzina Schetmash), Penza și Moscova.
Apariția computerelor analogice în anii de dinainte de război
Articolul principal: Istoria analogului calculatoare
Analizor diferențial, Cambridge, 1938
Primele calculatoare digitale electromecanice
Seria Z de Konrad Zuse
Reproducerea computerului Zuse Z1 la Muzeul Tehnicii, Berlin
Zuse și compania sa au construit alte computere, fiecare dintre acestea începând cu litera Z majusculă. Cele mai cunoscute mașini au fost Z11, care a fost vândut industriei optice și universităților, și Z22, primul computer cu memorie magnetică.
Colosul britanic
În octombrie 1947, directorii Lyons & Company, o companie britanică care deține un lanț de magazine și restaurante, au decis să participe activ la dezvoltarea computerelor comerciale. Calculatorul LEO I a început să funcționeze în 1951 și a fost primul din lume care a fost folosit în mod regulat pentru munca de rutină de birou.
Aparatul de la Universitatea din Manchester a devenit prototipul pentru Ferranti Mark I. Primul astfel de aparat a fost livrat universității în februarie 1951, iar cel puțin alte nouă au fost vândute între 1951 și 1957.
Calculatorul IBM 1401 de a doua generație, produs la începutul anilor 1960, ocupa aproximativ o treime din piața mondială de calculatoare, mai mult de 10.000 dintre aceste mașini au fost vândute.
Utilizarea semiconductorilor a făcut posibilă îmbunătățirea nu numai a unității centrale de procesare, ci și a dispozitivelor periferice. A doua generație de dispozitive de stocare a datelor a făcut deja posibilă stocarea a zeci de milioane de caractere și numere. A existat o împărțire în fixate rigid ( fix) dispozitive de stocare conectate la procesor printr-un canal de transfer de date de mare viteză și detașabile ( amovibil) dispozitive. Înlocuirea unei casete cu disc într-un schimbător a durat doar câteva secunde. Deși capacitatea suporturilor amovibile era de obicei mai mică, însă interschimbabilitatea lor a făcut posibilă stocarea unei cantități aproape nelimitate de date. Banda a fost folosită în mod obișnuit pentru arhivarea datelor, deoarece a oferit mai mult spațiu de stocare la un cost mai mic.
În multe mașini de a doua generație, funcțiile de comunicare cu periferice au fost delegate unor coprocesoare specializate. De exemplu, în timp ce procesorul periferic citește sau perfora carduri perforate, procesorul principal efectuează calcule sau ramuri de program. O magistrală de date transportă date între memorie și procesor în timpul ciclului de preluare și execuție și, de obicei, alte magistrale de date servesc periferice. Pe PDP-1, un ciclu de acces la memorie a durat 5 microsecunde; majoritatea instrucțiunilor au necesitat 10 microsecunde: 5 pentru a prelua instrucțiunea și alte 5 pentru a prelua operandul.
Istoria dezvoltării informatică
Dezvoltarea tehnologiei de calcul poate fi împărțită în următoarele perioade:
Ø Manual(secolul VI î.Hr. - secolul XVII d.Hr.)
Ø Mecanic(secolul al XVII-lea - mijlocul secolului XX)
Ø Electronic(mijlocul XX secolul - prezent)
Deși Prometeu în tragedia lui Eschil afirmă: „Gândește-te la ce le-am făcut muritorilor: am inventat numărul cu ei și i-am învățat să conecteze literele”, conceptul de număr a apărut cu mult înainte de apariția scrisului. Oamenii au învățat să numere de multe secole, transmițându-și și îmbogățindu-și experiența din generație în generație.
Contul, sau mai larg - calculele, pot fi efectuate în diferite forme: există numărare orală, scrisă și instrumentală . Fondurile de cont instrumental în momente diferite au avut posibilități diferite și au fost numite diferit.
etapă manuală (secolul VI î.Hr. - secolul XVII d.Hr.)
Apariția contului în antichitate - „Acesta a fost începutul începuturilor...”
Vârsta estimată a ultimei generații a omenirii este de 3-4 milioane de ani. În urmă cu atâția ani, un bărbat s-a ridicat și a luat o unealtă pe care și l-a făcut singur. Cu toate acestea, capacitatea de a număra (adică capacitatea de a descompune conceptele de „mai mult” și „mai puțin” într-un anumit număr de unități) s-a format la oameni mult mai târziu, și anume acum 40-50 de mii de ani (Paleoliticul târziu) . Această etapă corespunde apariției omului modern (Cro-Magnon). Astfel, una dintre caracteristicile principale (dacă nu principala) care distinge omul Cro-Magnon de stadiul mai vechi al omului este prezența abilităților de numărare în el.
Este ușor de ghicit că primul Dispozitivul de numărare al omului erau degetele lui.
|
Degetele au ieșit grozavemașină de calcul. Cu ajutorul lor s-a putut număra până la 5, iar dacă iei două mâini, atunci până la 10. Și în țările în care oamenii mergeau desculți, pe degete. a fost ușor de numărat până la 20. Atunci acest lucru a fost practic suficient pentru majoritatea nevoile oamenilor. Degetele s-au dovedit a fi atât de strâns legate de ele ținem cont că în greaca veche conceptul de „conte” era exprimat prin cuvânt„a cvintupla”. Da, iar în rusă cuvântul „cinci” seamănă cu „metacarpus” - parte mâini (cuvântul „pastern” este acum rar menționat, dar derivatul său este „încheietură” – folosită des acum). Mâna, metacarpus, este un sinonim și de fapt baza numeralului „CINCI” în rândul multor popoare. De exemplu, limba malaeză „LIMA” înseamnă atât „mână”, cât și „cinci”. Cu toate acestea, se cunosc popoare ale căror unități de cont nu erau degete, ci articulațiile lor. |
Învățați să numărați pe degetezece, oamenii au făcut următorul pas înainte și au început să numere cu zeci. Și dacă unele triburi papuane nu puteau număra decât până la șase, atunci altele au ajuns la câteva zeci în numărare. Doar pentru asta a fost necesar invitați mai multe contoare deodată.
În multe limbi, cuvintele „doi” și „zece” sunt consoane. Poate că asta se datorează faptului că o dată cuvântul „zece” însemna „două mâini”. Și acum există triburi care spun„două mâini” în loc de „zece” și „mâini și picioare” în loc de „douăzeci”. Și în Anglia primele zece numere sunt numite printr-un nume comun - „degete”. Asta înseamnă că britanicii numarau odată pe degete.
Numărul degetelor a fost păstrat în unele locuri până în prezent, de exemplu, istoricul matematicii L. Karpinsky în cartea „Istoria aritmeticii” raportează că la cea mai mare bursă de cereale din lume din Chicago, oferte și cereri, precum și prețuri , sunt anunțate de brokeri pe degete fără un singur cuvânt.
Apoi a urmat numărarea cu mutarea pietrelor, numărarea cu ajutorul unui rozariu ... Aceasta a fost o descoperire semnificativă în abilitățile umane de numărare - începutul abstracției numerelor.
Curs nr. 10. ISTORIA DEZVOLTĂRII ECHIPAMENTELOR DE CALCUL
1.1. ETAPA INIȚIALĂ A DEZVOLTĂRII ECHIPAMENTULUI INFORMATIC
Necesitatea automatizării procesării datelor, inclusiv a calculelor, a apărut cu foarte mult timp în urmă. Se crede că, din punct de vedere istoric, primul și, în consecință, cel mai simplu dispozitiv de numărare a fost abacul, care aparține dispozitivelor de numărare portabile.
| Placa a fost împărțită în caneluri. Un șanț corespundea unora, celălalt zecilor și așa mai departe. Dacă s-au acumulat mai mult de 10 pietricele într-o canelură în timpul numărării, acestea au fost îndepărtate și a fost adăugată o pietricică în următoarea categorie. În țările din Orientul Îndepărtat, analogul chinezesc al abacului a fost larg răspândit - suan pan(contul nu se baza pe zece, ci pe cinci), în Rusia - abac. | Abac | ||
| Suan pan. Înființat în 1930 | Conturi. Set 401.28 |
||
Prima încercare care a ajuns la noi de a rezolva problema creării unei mașini care ar putea adăuga numere întregi cu mai multe cifre a fost o schiță a unui sumator pe 13 biți dezvoltat de Leonardo da Vinci în jurul anului 1500.
În 1642, Blaise Pascal a inventat un dispozitiv care efectuează mecanic adunarea numerelor. Familiarizându-se cu lucrările lui Pascal și studiind mașina sa aritmetică, Gottfried Wilhelm Leibniz a adus îmbunătățiri semnificative acesteia, iar în 1673 a proiectat o mașină de adăugare care permite mecanic efectuați patru operații aritmetice. Din secolul al XIX-lea, mașinile de adăugare au devenit foarte răspândite și utilizate. Chiar și calcule foarte complexe au fost efectuate pe ele, de exemplu, calcule de tabele balistice pentru trageri de artilerie. A existat o profesie specială - un contor.
În ciuda unui progres clar în comparație cu abacul și dispozitivele similare pentru numărare manuală, aceste dispozitive de calcul mecanice necesita intervenția umană constantăîn cursul calculelor. O persoană, care face calcule pe un astfel de dispozitiv, își controlează ea însăși activitatea, determină succesiunea operațiunilor efectuate.
Visul inventatorilor tehnologiei informatice a fost să creeze un automat de numărare care, fără intervenția omului, să facă calcule după un program precompilat.
În prima jumătate a secolului al XIX-lea, matematicianul englez Charles Babbage a încercat să creeze un dispozitiv de calcul – motor analitic, care trebuia să efectueze operații aritmetice fără intervenția omului. Motorul analitic s-a bazat pe principii care au devenit fundamentale pentru calcul și a furnizat toate componentele principale care sunt disponibile într-un computer modern. Motorul analitic al lui Babbage urma să fie compus din următoarele părți:
1. „Factory” - un dispozitiv în care sunt efectuate toate operațiunile de prelucrare a tuturor tipurilor de date (ALU).
2. „Office” - un dispozitiv care asigură organizarea execuției programului de prelucrare a datelor și funcționarea coordonată a tuturor nodurilor mașinii în timpul acestui proces (CU).
3. „Depozit” este un dispozitiv conceput pentru a stoca datele inițiale, valorile intermediare și rezultatele procesării datelor (memorie sau pur și simplu memorie).
4. Dispozitive capabile să convertească datele într-o formă accesibilă unui computer (codare). Dispozitive de intrare.
5. Dispozitive capabile să convertească rezultatele prelucrării datelor într-o formă pe înțelesul unei persoane. dispozitive de ieșire.
În versiunea finală a mașinii, aceasta avea trei dispozitive de introducere a cardului perforat de pe care se citeau programul și datele de prelucrat.
Babbage nu a reușit să finalizeze lucrarea - s-a dovedit a fi prea dificilă pe baza tehnicilor mecanice ale vremii. Cu toate acestea, el a dezvoltat ideile de bază, iar în 1943 americanul Howard Aiken, bazat pe tehnologia deja din secolul XX - relee electromecanice- a putut să construiască la una dintre întreprinderile companiei IBM o astfel de mașină numită „Mark-1”. Elementele mecanice (roțile de calcul) erau folosite în el pentru a reprezenta numere, iar elementele electromecanice au fost folosite pentru control.
1.2. ÎNCEPUTUL ISTORIEI MODERNE A ECHIPAMENTELOR ELECTRONICE DE CALCUL
O adevărată revoluție în calcul a avut loc în legătură cu utilizarea dispozitive electronice. Lucrările la acestea au început la sfârșitul anilor 30, simultan în SUA, Germania, Marea Britanie și URSS. Până atunci, tuburile cu vid, care deveniseră baza tehnica dispozitivele pentru procesarea și stocarea informațiilor digitale au fost deja utilizate pe scară largă în dispozitivele de inginerie radio.
O contribuție uriașă la teoria și practica creării tehnologiei electronice de calcul pe stadiul inițial dezvoltarea sa a fost introdusă de unul dintre cei mai mari matematicieni americani, John von Neumann. „Principiile von Neumann” au intrat pentru totdeauna în istoria științei. Combinația acestor principii a dat naștere arhitecturii clasice de computer (von Neumann). Unul dintre cele mai importante principii - principiul unui program stocat - presupune ca programul să fie stocat în memoria mașinii în același mod în care este stocat în ea. informații generale. Primul computer cu un program stocat ( EDSAC ) a fost construită în Marea Britanie în 1949.
În țara noastră, până în anii 70, crearea computerelor s-a realizat aproape complet independent și independent de lumea exterioară (și această „lume” în sine era aproape complet dependentă de Statele Unite). Cert este că tehnologia electronică de calcul încă din momentul creării sale inițiale a fost considerată top-secret produs strategic, iar URSS a trebuit să o dezvolte și să o producă independent. Treptat, regimul de secretizare s-a înmuiat, dar chiar și la sfârșitul anilor 80, țara noastră nu putea cumpăra decât modele de calculatoare învechite din străinătate (iar producătorii de top ai celor mai moderne și puternice calculatoare - SUA și Japonia - încă se dezvoltă și produc în secret). modul).
Primul computer casnic - MESM ("mică mașină electronică de calcul") - a fost creat în 1951 sub conducerea lui Serghei Alexandrovici Lebedev, cel mai mare designer sovietic de tehnologie informatică. Recordul printre ei și unul dintre cele mai bune din lume pentru vremea sa a fost BESM-6 („mașină electronică mare de calcul, al 6-lea model”), creat la mijlocul anilor ’60 și pentru o lungă perioadă de timp fosta mașină de bază în apărare, spațiu cercetare, cercetare științifică și tehnică în URSS. Pe lângă mașinile din seria BESM, au fost produse și computere din alte serii - Minsk, Ural, M-20, Mir și altele.
Odată cu începutul producției în serie de computere, au început să le împartă condiționat în generații; clasificarea corespunzătoare este dată mai jos.
1.3. GENERAȚII DE CALCULATE
În istoria tehnologiei informatice, există un fel de periodizare a calculatoarelor pe generații. Inițial, sa bazat pe principiul fizic și tehnologic: o mașină este atribuită uneia sau alteia generații în funcție de elementele fizice utilizate în ea sau de tehnologia de fabricație a acestora. Granițele generațiilor în timp sunt încețoșate, deoarece în același timp au fost produse mașini de niveluri complet diferite. Când datele sunt date referitoare la generații, cel mai probabil ele înseamnă perioada producției industriale; proiectarea a fost realizată mult mai devreme și încă puteți întâlni dispozitive foarte exotice în funcțiune și astăzi.
În prezent, principiul fizico-tehnologic nu este singurul care determină dacă un anumit computer aparține unei generații. De asemenea, trebuie luate în considerare nivelul software-ului, viteza și alți factori, dintre care principalii sunt rezumați în tabelul atașat. 4.1.
Trebuie înțeles că împărțirea calculatoarelor pe generații este foarte relativă. Primele calculatoare, produse înainte de începutul anilor 50, au fost produse „bucată”, pe care s-au elaborat principiile de bază; nu există niciun motiv anume pentru a le atribui vreunei generaţii. Nu există unanimitate în determinarea semnelor generației a cincea. La mijlocul anilor '80, se credea că principala caracteristică a acestei (viitoare) generații este implementarea deplină a principiilor inteligenței artificiale. Această sarcină s-a dovedit a fi mult mai dificilă decât se vedea la acel moment, iar un număr de specialiști coboară ștacheta pentru această etapă (și chiar susțin că a avut loc deja). În istoria științei există analogi ai acestui fenomen: de exemplu, după lansarea cu succes a primului centrale nucleare la mijlocul anilor 1950, oamenii de știință au anunțat că era pe cale să se întâmple lansarea unor stații termonucleare de multe ori mai puternice, ieftine și ecologice; cu toate acestea, au subestimat dificultățile gigantice de pe parcurs, deoarece nu există centrale termonucleare până în prezent.
În același timp, între mașinile din a patra generație, diferența este extrem de mare, și deci în Tabel. 4.1 coloana corespunzătoare este împărțită în două: A și B. Datele indicate în rândul de sus corespund primilor ani de producție a calculatorului. Multe dintre conceptele reflectate în tabel vor fi discutate în secțiunile ulterioare ale manualului; aici ne mărginim la un scurt comentariu.
Cu cât generația este mai tânără, cu atât caracteristicile de clasificare sunt mai clare. Calculatoarele din prima, a doua și a treia generație de astăzi sunt în cel mai bun caz exponate de muzeu.
Ce computere aparțin primei generații?
La prima generatie de obicei includ mașini create la sfârșitul anilor 50. Schemele lor utilizate lămpi electronice. Aceste computere au fost mașini uriașe, incomode și prea scumpe, care nu putea fi achiziționat decât de mari corporații și guverne. Lămpile consumau o cantitate imensă de electricitate și generau multă căldură.
Setul de instrucțiuni a fost mic, schema unității aritmetice și a unității de control este destul de simplă, software era practic absent. RAM și scorurile de performanță au fost scăzute. Pentru I/O s-au folosit benzi perforate, carduri perforate, benzi magnetice si dispozitive de imprimare.
Viteza este de aproximativ 10-20 de mii de operații pe secundă.
Dar aceasta este doar partea tehnică. Un alt lucru este, de asemenea, foarte important - modalitățile de utilizare a computerelor, stilul de programare, caracteristicile software-ului.
Au fost scrise programe pentru aceste mașini în limbajul unei anumite mașini. Matematicianul care a compilat programul s-a așezat la panoul de control al mașinii, a intrat și a depanat programele și a făcut un cont pe ele. Procesul de depanare a fost cel mai lung în timp.
În ciuda capacităților limitate, aceste mașini au făcut posibilă efectuarea celor mai complexe calcule necesare pentru prognoza meteo, rezolvarea problemelor de energie nucleară etc.
Experiența cu prima generație de mașini a arătat că există un decalaj uriaș între timpul petrecut pentru dezvoltarea programelor și timpul de calcul.
Mașini de uz casnic de prima generație: MESM (mașină de calcul electronică mică), BESM, Strela, Ural, M-20.
Ce computere aparțin celei de-a doua generații?
A doua generație tehnologie informatică – mașini proiectate în jurul anilor 1955-65. Ele se caracterizează prin utilizarea lor ca tuburi electronice, și elemente logice a tranzistorului discret. RAM-ul lor a fost construit pe nuclee magnetice. În acest moment, gama de echipamente de intrare-ieșire utilizate a început să se extindă, de înaltă performanță dispozitive pentru lucrul cu benzi magnetice, tobe magnetice și primele discuri magnetice.
Performanţă- până la sute de mii de operații pe secundă, capacitate de memorie- până la câteva zeci de mii de cuvinte.
Asa numitul limbi nivel inalt , ale căror mijloace permit descrierea întregii secvențe necesare de acțiuni de calcul într-un mod vizual, ușor de înțeles.
Un program scris într-un limbaj algoritmic este de neînțeles pentru un computer care înțelege doar limbajul propriilor comenzi. Prin urmare, programe speciale numite traducători, traduceți programul dintr-un limbaj de nivel înalt în limbajul mașinii.
A apărut o gamă largă de programe de bibliotecă pentru rezolvarea diferitelor probleme matematice. A apărut sisteme de monitorizare, care controlează modul de difuzare și execuția programului. Din sistemele de monitorizare au crescut ulterior sistemele de operare moderne.
În acest fel, sistem de operare este o extensie software a dispozitivului de control al computerului.
Pentru unele mașini din a doua generație, au fost deja create sisteme de operare cu capacități limitate.
Au fost caracterizate mașinile din a doua generație incompatibilitate software, ceea ce a îngreunat organizarea sistemelor informaționale mari. Prin urmare, la mijlocul anilor '60, a existat o tranziție către crearea de computere compatibile cu software și construite pe o bază tehnologică microelectronica.
Care sunt caracteristicile computerelor din a treia generație?
Mașinile din a treia generație au fost create aproximativ după anii 60. Deoarece procesul de creare a tehnologiei informatice a fost continuu și a implicat mulți oameni din diferite țări care se ocupau de rezolvarea diferitelor probleme, este dificil și inutil să încercăm să stabilim când a început și s-a terminat „generația”. Poate cel mai important criteriu pentru distingerea mașinilor de a doua și a treia generație este unul bazat pe conceptul de arhitectură.
Mașinile din a treia generație sunt familii de mașini cu o arhitectură comună, adică. compatibil cu software. Ca bază de element, ele folosesc circuite integrate, care sunt numite și microcircuite.
Mașinile din a treia generație au sisteme de operare avansate. Au capacități de multi-programare, de ex. executarea simultană a mai multor programe. Multe dintre sarcinile de gestionare a memoriei, dispozitivelor și resurselor au început să fie preluate de sistemul de operare sau direct de mașina în sine.
Exemple de mașini de a treia generație sunt familiile IBM-360, IBM-370, calculatoarele ES (Sistem computerizat unificat), calculatoarele SM (Familia de calculatoare mici), etc.
Viteza mașinilor din familie variază de la câteva zeci de mii la milioane de operațiuni pe secundă. Capacitatea memoriei RAM ajunge la câteva sute de mii de cuvinte.
Ce este tipic pentru mașinile din a patra generație?
a patra generație este generația actuală de tehnologie de calcul dezvoltată după 1970.
Din punct de vedere conceptual, cel mai important criteriu prin care aceste computere pot fi distinse de mașinile din a treia generație este că mașinile din a patra generație au fost concepute pentru a utilizare eficientă limbaje moderne de nivel înalt și simplificarea procesului de programare pentru utilizatorul final.
În ceea ce privește hardware-ul, acestea se caracterizează prin utilizarea pe scară largă circuite integrate ca bază de elemente, precum și disponibilitatea dispozitivelor de stocare cu acces aleatoriu de mare viteză, cu o capacitate de zeci de megaocteți.
Din punct de vedere al structurii, mașinile acestei generații sunt complexe multiprocesor și multimașină, lucrul pe memorie partajată și domeniul comun al dispozitivelor externe. Viteza este de până la câteva zeci de milioane de operații pe secundă, capacitatea RAM este de aproximativ 1 - 64 MB.
Ele se caracterizează prin:
- aplicarea calculatoare personale;
- prelucrarea datelor de telecomunicații;
- retele de calculatoare;
- utilizarea pe scară largă a sistemelor de management al bazelor de date;
- elemente de comportament inteligent al sistemelor și dispozitivelor de prelucrare a datelor.
Care ar trebui să fie computerele din a cincea generație?
Dezvoltarea generațiilor ulterioare de calculatoare se bazează pe circuite integrate mari de grad crescut de integrare, folosind principii optoelectronice ( lasere,holografie).
Dezvoltarea este, de asemenea, pe drum "intelectualizare" calculatoare, eliminând bariera dintre om și computer. Calculatoarele vor putea percepe informații din text scris de mână sau tipărite, din formulare, dintr-o voce umană, să recunoască utilizatorul prin voce și să traducă dintr-o limbă în alta.
În calculatoarele de generația a cincea, va exista o tranziție calitativă de la procesare date la prelucrare cunoştinţe.
Arhitectura calculatoarelor viitoarei generații va conține două blocuri principale. Unul dintre ei este tradiţional un calculator. Dar acum nu mai are legătura cu utilizatorul. Această conexiune este realizată de un bloc numit termen "interfata inteligenta". Sarcina sa este de a înțelege textul scris în limbaj natural și care conține starea problemei și de a-l traduce într-un program de lucru pentru computer.
Problema descentralizării calculului va fi rezolvată și cu ajutorul lui retele de calculatoare, ambele mari, situate la o distanță considerabilă unul de celălalt, și computere miniaturale plasate pe un singur cip semiconductor.
Generații de calculatoare
| Index | Generații de calculatoare |
|||||
| Primul 1951-1954 | Al doilea 1958-I960 | Al treilea 1965-1966 | Al patrulea | a cincea |
||
| 1976-1979 | 1985-? |
|||||
| Baza elementului procesorului | Electronic lămpile | tranzistoare | Circuite integrate (ESTE) | CI mari (LSI) | SverbigIS (VLSI) | Optoelectronica Crioelectronica |
| Baza elementului RAM | tuburi catodice | Miezuri de ferită | ferită miezuri | BIS | VLSI | VLSI |
| Capacitate RAM maximă, octeți | 10 2 | 10 1 | 10 4 | 10 5 | 10 7 | 10 8 (?) |
| Viteza maximă a procesorului (ops/s) | 10 4 | 10 6 | 10 7 | 10 8 | 10 9 Multiprocesare | 10 12 , Multiprocesare |
| Limbaje de programare | Codul mașinii | asamblator | Limbaje procedurale de nivel înalt (HLL) | Nou HLL procedural | HLL non-procedural | Noi NED non-procedurale |
| Mijloace de comunicare între utilizator și computer | Panou de control și carduri perforate | Cărți perforate și benzi perforate | Terminal alfanumeric | Afișaj grafic monocrom, tastatură | Afișaj color + grafic, tastatură, mouse etc. | |
BAZELE PC
Oamenii au simțit întotdeauna nevoia unui cont. Pentru a face acest lucru, își foloseau degetele, pietricelele, pe care le puneau în grămezi sau le aranjau pe rând. Numărul de obiecte era fixat cu ajutorul liniuțelor care se trasau de-a lungul solului, cu ajutorul crestăturilor pe bețișoare și a nodurilor care se legau pe o frânghie.
Odată cu creșterea numărului de articole de numărat, dezvoltarea științelor și meșteșugurilor, a devenit necesară efectuarea celor mai simple calcule. Cel mai vechi instrument cunoscut în diferite țări este abacul (în Roma antică se numeau calculi). Acestea vă permit să efectuați calcule simple pe numere mari. Abacul s-a dovedit a fi un instrument atât de reușit încât a supraviețuit din cele mai vechi timpuri aproape până în zilele noastre.
Nimeni nu poate numi timpul exact si locul aparitiei conturilor. Istoricii sunt de acord că vârsta lor este de câteva mii de ani, iar China antică, Egiptul antic și Grecia antică pot fi patria lor.
1.1. POVESTE SCURTA
DEZVOLTAREA ECHIPAMENTELOR INFORMATICE
Odată cu dezvoltarea științelor exacte, a fost nevoie urgentă de a efectua un număr mare de calcule exacte. În 1642, matematicianul francez Blaise Pascal a construit prima mașină de calcul mecanică, cunoscută sub numele de mașina de adunare a lui Pascal (Fig. 1.1). Această mașină era o combinație de roți și transmisii interconectate. Roțile erau marcate cu numere de la 0 la 9. Când prima roată (cele) făceau o rotire completă, a doua roată (zecile) era activată automat; când a ajuns și la numărul 9, a treia roată a început să se rotească și așa mai departe. Mașina lui Pascal nu putea decât să adună și să scadă.
În 1694, matematicianul german Gottfried Wilhelm von Leibniz a proiectat o mașină de calcul mai avansată (Fig. 1.2). Era convins că invenția sa va fi folosită pe scară largă nu numai în știință, ci și în viața de zi cu zi. Spre deosebire de mașina lui Pascal, Leibniz a folosit cilindri mai degrabă decât roți și transmisii. Numerele au fost aplicate pe cilindri. Fiecare cilindru avea nouă rânduri de proeminențe sau dinți. În acest caz, primul rând conținea 1 margine, al doilea - 2 și așa mai departe până la al nouălea rând, care conținea 9 margini. Cilindrii erau deplasabili si adusi intr-o anumita pozitie de catre operator. Designul mașinii Leibniz a fost mai avansat: a fost capabil să efectueze nu numai adunări și scăderi, ci și înmulțiri, împărțiri și chiar să ia o rădăcină pătrată.
Interesant este că descendenții acestui design au supraviețuit până în anii 70 ai secolului XX. sub formă de calculatoare mecanice (adăugătoare tip Felix) și au fost utilizate pe scară largă pentru diverse calcule (Fig. 1.3). Cu toate acestea, deja la sfârșitul secolului al XIX-lea. Odată cu inventarea releului electromagnetic au apărut primele dispozitive electromecanice de calcul. În 1887, Herman Gollerith (SUA) a inventat un tabulator electromecanic cu introducerea numerelor folosind cărți perforate. Ideea de a folosi cărți perforate l-a determinat să perforeze biletele de tren cu un composter. Cardul perforat cu 80 de coloane dezvoltat de el nu a suferit modificări semnificative și a fost folosit ca suport de informații în primele trei generații de calculatoare. Tabulatoarele de gollerit au fost folosite în timpul primului recensământ din Rusia din 1897. Inventatorul însuși a venit apoi special la Sankt Petersburg. De atunci, tabulatoarele electromecanice și alte dispozitive similare au devenit utilizate pe scară largă în contabilitate.
La începutul secolului al XIX-lea. Charles Babbage a formulat principalele prevederi care ar trebui să stea la baza proiectării unui tip fundamental de computer.
Într-o astfel de mașină, în opinia sa, ar trebui să existe un „depozit” pentru stocarea informațiilor digitale, un dispozitiv special care efectuează operațiuni pe numere preluate din „depozit”. Babbage a numit un astfel de dispozitiv „moara”. Un alt dispozitiv este folosit pentru a controla succesiunea operațiunilor, transferând numere de la „depozit” la „moară” și invers, iar în cele din urmă, mașina trebuie să aibă un dispozitiv pentru introducerea datelor inițiale și scoaterea rezultatelor calculelor. Această mașină nu a fost niciodată construită - au existat doar modelele sale (Fig. 1.4), dar principiile care stau la baza ei au fost ulterior implementate în calculatoare digitale.
Ideile științifice ale lui Babbage au captivat-o pe fiica celebrului poet englez Lord Byron, contesa Ada Augusta Lovelace. Ea a pus primele idei fundamentale despre interacțiunea diferitelor blocuri ale unui computer și succesiunea de rezolvare a problemelor pe acesta. Prin urmare, Ada Lovelace este considerată pe bună dreptate prima programatoare din lume. Multe dintre conceptele introduse de Ada Lovelace în descrierile primelor programe din lume sunt utilizate pe scară largă de către programatorii moderni.
Orez. 1.1. Masina de insumare Pascal
Orez. 1.2. mașină de calcul Leibniz
Orez. 1.3. Aritmometru "Felix"
Orez. 1.4. mașina lui Babbage
Începutul unei noi ere în dezvoltarea tehnologiei informatice bazate pe relee electromecanice a fost anul 1934. Compania americană IBM (International Buisness Machins) a început să producă tabulatoare alfanumerice capabile să efectueze operații de multiplicare. La mijlocul anilor 30 ai secolului XX. pe baza tabulatoarelor se creează un prototip al primei rețele locale. În Pittsburgh (SUA), într-un magazin universal a fost instalat un sistem, format din 250 de terminale conectate linii telefonice cu 20 tabulatoare si 15 masini de scris pentru decontari cu clientii. În 1934 - 1936 Inginerul german Konrad Zuse a venit cu ideea de a crea un computer universal cu managementul programuluiși stocarea informațiilor într-un dispozitiv de stocare. El a proiectat mașina Z-3 - a fost primul computer controlat de program - prototipul computerelor moderne (Fig. 1.5).
Orez. 1.5. Zuse computer
Era o mașină releu care folosea sistemul de numere binar, cu o memorie de 64 de numere în virgulă mobilă. Blocul aritmetic a folosit aritmetica paralelă. Echipa a inclus părțile operaționale și de adresă. Introducerea datelor a fost efectuată folosind o tastatură zecimală, a fost furnizată ieșirea digitală, precum și conversia automată a numerelor zecimale în binar și invers. Viteza operației de adăugare este de trei operații pe secundă.
La începutul anilor 40 ai secolului XX. în laboratoarele IBM, împreună cu oameni de știință de la Universitatea Harvard, a fost începută dezvoltarea unuia dintre cele mai puternice calculatoare electromecanice. A fost numit MARK-1, conținea 760 de mii de componente și cântărea 5 tone (Fig. 1.6).
Orez. 1.6. Mașină de calcul MARCĂ -1
Ultimul cel mai mare proiect din domeniul calculului cu relee (CT) ar trebui considerat RVM-1 construit în 1957 în URSS, care era destul de competitiv cu computerele de atunci într-o serie de sarcini. Cu toate acestea, odată cu apariția tubului cu vid, zilele dispozitivelor electromecanice au fost numărate. Componentele electronice aveau o mare superioritate în viteză și fiabilitate, ceea ce a determinat soarta viitoare a calculatoarelor electromecanice. Era computerelor electronice a venit.
Trecerea la următoarea etapă în dezvoltarea tehnologiei informatice și a tehnologiei de programare ar fi imposibilă fără fundamentale cercetare științifică in domeniul transmiterii si prelucrarii informatiilor. Dezvoltarea teoriei informației este asociată în primul rând cu numele lui Claude Shannon. Norbert Wiener este considerat pe drept părintele ciberneticii, iar Heinrich von Neumann este creatorul teoriei automatelor.
Conceptul de cibernetică s-a născut din sinteza multor arii științifice: în primul rând, ca abordare generală a descrierii și analizei acțiunilor organismelor vii și a computerelor sau a altor automate; în al doilea rând, din analogii între comportamentul comunităților de organisme vii și societatea umană și posibilitatea descrierii acestora folosind teoria generală a controlului; și, în sfârșit, din sinteza teoriei transferului de informații și fizicii statistice, care a dus la cea mai importantă descoperire a raportului cantității de informații și entropiei negative din sistem. Termenul „cibernetică” în sine provine din cuvântul grecesc care înseamnă „pilot”, a fost folosit pentru prima dată de N. Wiener în sensul modern în 1947. Cartea lui N. Wiener, în care a formulat principiile de bază ale ciberneticii, se numește „Cibernetică”. sau control și comunicare în animal și mașină.
Claude Shannon este un inginer și matematician american care este considerat părintele teoriei moderne a informațiilor. El a demonstrat că funcționarea întrerupătoarelor și releelor în circuitele electrice poate fi reprezentată folosind algebra, inventată la mijlocul secolului al XIX-lea. Matematicianul englez George Boole. De atunci, algebra booleană a devenit baza pentru analiza structurii logice a sistemelor de orice nivel de complexitate.
Shannon a dovedit că orice canal de comunicare zgomotos este caracterizat de o rată limitativă de transfer de informații, numită limita Shannon. La viteze de transmisie peste această limită, erori în informatii transmise. Cu toate acestea, folosind metode adecvate de codificare a informațiilor, se poate obține o probabilitate de eroare arbitrar mică pentru orice nivel de zgomot al canalului. Cercetările sale au stat la baza dezvoltării sistemelor de transmitere a informațiilor pe liniile de comunicare.
În 1946, Heinrich von Neumann, un genial matematician american de origine maghiară, a formulat conceptul de bază al stocării instrucțiunilor computerului în propria sa memorie internă, care a servit ca un impuls uriaș pentru dezvoltarea tehnologiei de calcul electronic.
În timpul celui de-al Doilea Război Mondial, a lucrat ca consultant la Centrul Atomic Los Alamos, unde a lucrat la calculele detonării explozive a unei bombe nucleare și a participat la dezvoltarea bombei cu hidrogen.
Neumann deține lucrări legate de organizarea logică a calculatoarelor, problemele funcționării memoriei computerului, sisteme de autoreproducere etc. A luat parte la crearea primului calculator electronic ENIAC, arhitectura computerului pe care a propus-o a stat la baza tuturor modele ulterioare și este încă numit așa - „von Neumann”.
I generația de calculatoare. În 1946 s-au finalizat lucrările în SUA privind crearea ENIAC, primul computer bazat pe componente electronice (Fig. 1.7).
Orez. 1.7. Primul computer ENIAC
Noua mașină avea parametri impresionanți: folosea 18 mii de tuburi de electroni, ocupa o cameră cu o suprafață de 300 m 2, avea o masă de 30 de tone și un consum de energie - 150 kW. Aparatul a funcționat la o viteză de ceas de 100 kHz și a efectuat o adunare în 0,2 ms și o înmulțire în 2,8 ms, ceea ce a fost cu trei ordine de mărime mai rapid decât ar putea face mașinile releu. Neajunsurile au fost descoperite rapid mașină nouă. Din punct de vedere al structurii, calculatorul ENIAC semăna cu calculatoarele mecanice: s-a folosit sistemul zecimal; programul a fost tastat manual pe 40 de câmpuri de compunere; a durat săptămâni pentru a reajusta câmpurile de comutare. În timpul funcționării de probă, s-a dovedit că fiabilitatea acestei mașini este foarte scăzută: depanarea a durat până la câteva zile. Pentru introducerea și ieșirea datelor, s-au folosit benzi perforate și carduri perforate, benzi magnetice și dispozitive de imprimare. În calculatoarele din prima generație a fost implementat conceptul de program stocat. Calculatoarele de prima generație au fost folosite pentru prognoza meteo, rezolvarea problemelor energetice, sarcini militare și alte domenii importante.
a II-a generație de calculatoare. Una dintre cele mai importante evoluții care au condus la revoluția în proiectarea computerelor și în cele din urmă la crearea computerelor personale a fost inventarea tranzistorului în 1948. Tranzistorul, care este un element de comutare electronică în stare solidă (supapă), ocupă mult mai puțin. spatiu si consuma mult mai putina energie.facand aceeasi treaba ca lampa. Sistemele de calcul construite pe tranzistoare erau mult mai mici, mai economice și mult mai eficiente decât cele cu tuburi. Trecerea la tranzistori a marcat începutul miniaturizării, ceea ce a făcut posibilă apariția computerelor personale moderne (precum și a altor dispozitive radio - radiouri, casetofone, televizoare etc.). Pentru mașinile din a doua generație, a apărut sarcina de automatizare a programării, deoarece decalajul dintre timpul de dezvoltare a programelor și timpul real de calcul a crescut. A doua etapă în dezvoltarea tehnologiei informatice la sfârșitul anilor 50 - începutul anilor 60 ai secolului XX. caracterizat prin crearea de limbaje de programare avansate (Algol, Fortran, Cobol) și dezvoltarea procesului de automatizare a fluxului de sarcini cu ajutorul computerului însuși, i.e. dezvoltarea sistemelor de operare.
În 1959, IBM a lansat o mașină comercială bazată pe tranzistoarele IBM 1401. A fost livrată în peste 10 mii de exemplare. În același an, IBM a creat primul său model mare de computer (mainframe) IBM 7090, realizat în întregime pe bază de tranzistori, cu o viteză de 229 de mii de operații pe secundă, iar în 1961 a dezvoltat modelul IBM 7030 pentru laboratorul nuclear din SUA la Los Alamos.
Un reprezentant proeminent al calculatoarelor casnice din a doua generație a fost mașina electronică mare de adăugare BESM-6, dezvoltată de S.A. Lebedev și colegii săi (Fig. 1.8). Această generație de calculatoare se caracterizează prin utilizarea unor limbaje de programare de nivel înalt care au fost dezvoltate în următoarea generație de calculatoare. Mașinile cu tranzistori din a doua generație au luat doar cinci ani în biografia computerelor.
Orez. 1.8. BESM-6
a III-a generație de calculatoare. În 1959, inginerii Texas Instruments au dezvoltat o modalitate de a plasa mai multe tranzistoare și alte elemente pe un singur suport (sau substrat) și de a conecta acești tranzistori fără a folosi conductori. Așa că s-a născut circuitul integrat (IC sau cip). Primul circuit integrat conținea doar șase tranzistoare. Acum computerele au fost proiectate pe baza unor circuite integrate cu un grad scăzut de integrare. Sistemele de operare au apărut pentru a prelua sarcina de a gestiona memoria, dispozitivele I/O și alte resurse.
În aprilie 1964, IBM a anunțat System 360, prima familie de computere și periferice universale, compatibile cu software. Microcircuitele hibride au fost alese ca element de bază al familiei System 360, datorită cărora noile modele au început să fie considerate mașini de generația a treia (Fig. 1.9).
Orez. 1.9. COMPUTER a III-a generație IBM
Când creați o familie IBM System 360 în ultima datași-a permis luxul de a lansa computere care erau incompatibile cu cele anterioare. Economia, versatilitatea și dimensiunile reduse ale calculatoarelor din această generație și-au extins rapid domeniul de aplicare - control, transmitere de date, automatizare a experimentelor științifice etc. În cadrul acestei generații, în 1971, a fost dezvoltat primul microprocesor ca rezultat neașteptat al lucrărilor Intel privind crearea de microcalculatoare. (Remarcăm, apropo, că microcalculatoarele din vremea noastră se înțeleg bine cu „frații lor de sânge” - computerele personale.)
a IV-a generație de calculatoare. Această etapă în dezvoltarea tehnologiei informatice este asociată cu dezvoltarea circuitelor integrate mari și extra-mari. Calculatoarele de generația a IV-a au început să folosească sisteme de memorie de mare viteză pe circuite integrate cu o capacitate de câțiva megaocteți.
Microprocesorul Intel 8004 pe patru biți a fost dezvoltat în 1971. În anul următor, a fost lansat un procesor pe opt biți, iar în 1973, Intel a lansat procesorul 8080, care era de 10 ori mai rapid decât 8008 și putea aborda 64K de octeți de memorie. A fost unul dintre cei mai serioși pași către crearea computerelor personale moderne. IBM a lansat primul său computer personal în 1975. 5100 avea 16 KB de memorie, un interpret de limbaj BASIC încorporat și o unitate de casetă încorporată care a servit ca dispozitiv de stocare. Debutul PC-ului IBM a avut loc în 1981. În această zi nou standard i-a luat locul în industria calculatoarelor. Un număr mare de programe diferite au fost scrise pentru această familie. Noua modificare a fost numită „extins” (IBM PC-XT) (Fig. 1.10).
Orez. 1.10. calculator personal
IBM
PC
-
XT
Producătorii au abandonat utilizarea unui reportofon ca dispozitiv de stocare a informațiilor, au adăugat o a doua unitate de dischetă și a fost folosit un hard disk de 20 MB ca dispozitiv principal pentru stocarea datelor și a programelor. Modelul s-a bazat pe utilizarea unui microprocesor - Intel 8088. Datorită progresului natural în dezvoltarea și producerea tehnologiei de microprocesor, Intel, partener permanent al IBM, a stăpânit lansarea unei noi serii de procesoare - Intel 80286. În consecință , a apărut un nou model de PC IBM. A fost numit IBM PC-AT. Următoarea etapă este dezvoltarea microprocesoarelor Intel 80386 și Intel 80486, care se găsesc și astăzi. Apoi au fost dezvoltate procesoarele Pentium, care sunt cele mai populare procesoare astăzi.
Generația V de calculatoare.În anii 90 ai secolului XX. s-a acordat o mare atenție nu atât îmbunătățirii caracteristicilor tehnice ale computerelor, cât „inteligentei”, arhitecturii deschise și capabilităților de rețea. Atenția este concentrată pe dezvoltarea bazelor de cunoștințe, a interfeței ușor de utilizat, instrumente grafice prezentarea informaţiei şi dezvoltarea instrumentelor de macroprogramare. Nu există definiții clare ale acestei etape în dezvoltarea instrumentelor VT, deoarece baza elementară pe care se bazează această clasificare a rămas aceeași - este clar că toate computerele produse în prezent pot fi atribuite celei de-a cincea generații.
1.2. CLASIFICAREA CALCULATELOR
Calculatoarele pot fi clasificate în funcție de o serie de caracteristici, în special, după principiul funcționării, scopul, metodele de organizare a procesului de calcul, dimensiunea și puterea de calcul, funcționalitatea etc.
Conform principiului de funcționare, calculatoarele pot fi împărțite în două mari categorii: analogice și digitale.
Calculatoare analogice(calculatoare analogice - AVM) - calculatoare continue (Fig. 1.11).
Orez. 1.11. calculator analogic
Ei lucrează cu informații prezentate în formă analogică, de exemplu. ca o serie continuă de valori ale unei mărimi fizice. Există aparate în care operațiunile de calcul sunt efectuate folosind elemente hidraulice și pneumatice. Cu toate acestea, AVM-urile electronice, în care tensiunile și curenții electrici servesc ca variabile ale mașinii, sunt cele mai utilizate pe scară largă.
Activitatea AVM se bazează pe generalitatea legilor care descriu procese de natură variată. De exemplu, oscilațiile unui pendul respectă aceleași legi ca și modificările intensității câmpului electric într-un circuit oscilator. Și în loc să studiem un pendul real, se poate studia comportamentul acestuia pe un model implementat pe un computer analog. Mai mult, acest model poate fi folosit pentru a studia unele procese biologice și chimice care respectă aceleași legi.
Elementele principale ale unor astfel de mașini sunt amplificatoare, rezistențe, condensatoare și inductori, între care se pot stabili conexiuni, reflectând condițiile unei anumite sarcini. Programarea sarcinilor se realizează printr-un set de elemente pe un câmp de tipare. AVM rezolvă cel mai eficient probleme matematice care conțin ecuații diferențiale care nu necesită o logică complexă. Rezultatele soluției sunt afișate sub formă de dependențe ale tensiunilor electrice în funcție de timp pe ecranul osciloscopului sau înregistrate de instrumente de măsură.
În anii 40 - 50 ai secolului XX. calculatoarele electronice analogice au creat o competiție serioasă pentru calculatoarele nou apărute. Principalele lor avantaje au fost viteza mare (comensională cu viteza de trecere a unui semnal electric prin circuit), claritatea prezentării rezultatelor simulării.
Printre deficiențe, se remarcă acuratețea scăzută a calculelor, gama limitată de sarcini de rezolvat și setarea manuală a parametrilor sarcinii. În prezent, AVM-urile sunt folosite doar în zone foarte limitate - în scopuri educaționale și demonstrative, de cercetare științifică. Ele nu sunt folosite în practica vieții de zi cu zi.
Calculatoare digitale(calculatoare electronice - calculatoare) se bazează pe logica discretă „da-nu”, „zero-unu”. Toate operațiunile sunt efectuate de un computer în conformitate cu un program precompilat. Viteza de calcul este determinată de viteza ceasului sistemului.
În funcție de etapele de creație și de baza elementului, computerele digitale sunt împărțite în mod convențional în cinci generații:
Generația I (1950) - calculatoare bazate pe vid electronic
lămpi;
Generația a II-a (anii 1960) - calculatoare bazate pe elemente semiconductoare (tranzistoare);
Generația a III-a (anii 1970) - calculatoare bazate pe circuite integrate semiconductoare cu grade mici și medii de integrare (zeci și sute de tranzistori într-un singur pachet);
Generația a VI-a (anii 1980) - calculatoare mari și ultra-mari
circuite integrate - microprocesoare (milioane de tranzistori într-un singur cip);
Generația V (anii 1990 - prezent) - supercalculatoare cu mii de microprocesoare paralele,
permițând construirea sisteme eficiente procesare uriașă
rețele de informații; computere personale pe microprocesoare ultracomplexe și interfețe ușor de utilizat, care
determină implementarea lor în aproape toate domeniile de activitate
persoană. Tehnologiile de rețea fac posibilă unirea utilizatorilor de computere într-o singură societate informațională.
În ceea ce privește puterea de calcul în anii 70 - 80 ai secolului XX. s-a dezvoltat următoarea sistematizare a calculatoarelor.
Supercalculatoare- Sunt calculatoare cu capacitati maxime in ceea ce priveste viteza si volumul calculelor. Sunt utilizate pentru rezolvarea problemelor de scară națională și universală - securitate națională, cercetare în domeniul biologiei și medicinei, modelarea comportamentului sistemelor mari, prognoza meteo etc. (Fig. 1.12).
Orez. 1.12. Supercomputer
CRAY
2
Mainframe-uri(mainframe) - calculatoare care sunt folosite în mari centre de cercetare și universități pentru cercetare, în sisteme corporative - bănci, asigurări, instituții comerciale, transporturi, agenții de presă și edituri. Mainframe-urile sunt combinate în rețele mari de computere și deservesc sute și mii de terminale - mașini pe care utilizatorii și clienții lucrează direct.
Mini calculatoare- sunt calculatoare specializate care sunt folosite pentru a efectua un anumit tip de muncă care necesită o putere de calcul relativ mare: grafică, calcule inginerești, lucrul cu video, aspectul publicațiilor tipărite etc.
Microcalculatoare- Aceasta este cea mai numeroasă și diversă clasă de calculatoare, care se bazează pe computere personale, care sunt utilizate în prezent în aproape toate ramurile activității umane. Milioane de oameni le folosesc în lor activitate profesională pentru interacțiune prin Internet, divertisment și recreere.
În ultimii ani, s-a dezvoltat o taxonomie care reflectă diversitatea și caracteristicile unei clase mari de computere pe care lucrează utilizatorii direcți. Aceste computere diferă în ceea ce privește puterea de calcul, sistemul și software-ul de aplicație, un set de dispozitive periferice, interfața cu utilizatorul și, ca urmare, dimensiunea și prețul. Cu toate acestea, toate sunt construite pe principii comune și pe o bază de un singur element, au un grad ridicat de compatibilitate, interfețe comune și protocoale pentru schimbul de date între ei și rețele. Baza acestei clase de mașini sunt computerele personale, care în sistematica de mai sus corespund clasei de microcalculatoare.
O astfel de taxonomie, ca oricare alta, este destul de arbitrară; Deoarece este imposibil să se traseze o graniță clară între diferitele clase de computere, apar modele care sunt dificil de atribuit unei anumite clase. Și totuși ea este in termeni generali reflectă diversitatea actuală a dispozitivelor de calcul.
Servere(din Engleză serve - „serve”, „manage”) - calculatoare puternice multi-utilizator care asigură funcționarea rețelelor de calculatoare (Fig. 1.13).
Orez. 1.13. Server
S
390
Acestea servesc la procesarea cererilor de la toate stațiile de lucru conectate la rețea. Serverul oferă acces la resurse partajate de rețea - putere de calcul, baze de date, biblioteci de software, imprimante, faxuri - și distribuie aceste resurse între utilizatori. În orice instituție, computerele personale sunt combinate într-o rețea locală - acest lucru permite schimbul de date între computerele utilizatorilor finali și utilizarea rațională a resurselor de sistem și hardware.
Cert este că pregătirea unui document pe computer (fie că este o factură pentru un produs sau un raport științific) durează mult mai mult decât imprimarea lui. Este mult mai profitabil să ai o imprimantă de rețea puternică pentru mai multe computere, iar serverul se va ocupa de distribuirea cozii de imprimare. Dacă computerele sunt conectate la o rețea locală, este convenabil să aveți o singură bază de date pe server - o listă de prețuri a tuturor produselor din magazin, un plan de lucru pentru o instituție științifică etc. În plus, serverul oferă o conexiune comună la Internet pentru toate stațiile de lucru, diferențiază accesul la informații pentru diferite categorii de utilizatori, stabilește prioritățile de acces la resursele partajate de rețea, menține statistici de utilizare a Internetului, monitorizează activitatea utilizatorilor finali etc.
Calculator personal(PC - Personal computer) - aceasta este cea mai comună clasă de calculatoare capabile să rezolve probleme de diferite niveluri - de la întocmirea situațiilor financiare până la calcule inginerești. Este conceput în principal pentru uz individual (de unde și numele clasei căreia îi aparține). Un computer personal (PC) are instrumente speciale care îi permit să fie inclus în rețelele locale și globale. Conținutul principal al acestei cărți va fi dedicat descrierii hardware-ului și instrumente software această clasă de calculatoare.
Caiet(din Engleză notebook - „notebook”) - acest termen bine stabilit reflectă complet incorect caracteristicile acestei clase de computere personale (Fig. 1.14).
Orez. 1.14. Caiet
Dimensiunile și greutatea acesteia corespund mai mult cu formatul unei cărți mari și funcţionalitate iar specificațiile sunt pe deplin în concordanță cu un computer desktop convențional (desktor). Un alt lucru este că aceste dispozitive sunt mai compacte, mai ușoare și, cel mai important, consumă mult mai puțină energie electrică, ceea ce vă permite să lucrați pe baterii. Software-ul acestei clase de PC-uri, de la sistemul de operare la programele de aplicație, nu este absolut diferit de computerele desktop. În trecutul recent, această clasă de PC-uri a fost definită ca Laptop - „genunchiere”. Acest nume reflecta trăsăturile lor mult mai precis, dar din anumite motive nu a prins niciodată.
Deci, principala caracteristică a computerelor personale din clasa laptop este mobilitatea. mic dimensiuniși greutate, designul monobloc facilitează plasarea acestuia oriunde în spațiul de lucru, mutarea acestuia dintr-un loc în altul într-o carcasă specială sau servietă precum „diplomat”, iar puterea bateriei - vă permite să-l utilizați chiar și pe drum (mașină sau avion).
Toate modelele de laptopuri pot fi împărțite în trei clase: universale, pentru business și compacte (subnotebook-uri). Laptop-uri universale sunt înlocuitori completi pentru un PC desktop, deci sunt relativ mari și grei, dar în același timp au o dimensiune mare a ecranului și o tastatură confortabilă asemănătoare unui PC desktop. Au unitățile obișnuite încorporate: CD-ROM (R, RW, DVD), hard disk și unitate de dischetă. Acest design elimină practic posibilitatea de a-l folosi ca PC „de drum”. Încărcarea bateriei este suficientă doar pentru 2-3 ore de lucru.
Laptop-uri de afaceri conceput pentru utilizare la birou, acasă, pe drum. Au dimensiuni și greutate totală semnificativ mai mici, un set minim de dispozitive încorporate, dar mijloace avansate pentru conectarea dispozitivelor suplimentare. PC-urile din această clasă servesc mai degrabă ca un plus la un desktop de birou sau acasă, decât să le înlocuiască.
Laptop-uri compacte(subnotebook-urile) sunt întruchiparea celor mai avansate realizări ale tehnologiei informatice. Au cel mai înalt grad de integrare diverse dispozitive(componentele precum suport pentru sunet, video, rețea locală sunt încorporate în placa de bază). Notebook-urile din această clasă sunt de obicei echipate cu interfețe pentru dispozitive de intrare fără fir (tastatură suplimentară, mouse), au un modem radio încorporat pentru conectarea la Internet, cardurile inteligente compacte sunt folosite ca dispozitive de stocare a informațiilor etc. În același timp, masa unor astfel de dispozitive nu depășește 1 kg, iar grosimea este de aproximativ 1 inch (2,4 cm). Încărcarea bateriei este suficientă pentru câteva ore de funcționare, cu toate acestea, astfel de computere sunt de două până la trei ori mai scumpe decât PC-urile convenționale.
Computer personal de buzunar(PDA) (RS - Rosket) - constă din aceleași părți ca și un computer desktop: procesor, memorie, sistem audio și video, ecran, sloturi de expansiune care pot fi folosite pentru a crește memoria sau pentru a adăuga alte dispozitive. Alimentarea bateriei asigură două luni de funcționare. Toate aceste componente sunt foarte compacte și strâns integrate, datorită cărora dispozitivul cântărește 100...200 g și se potrivește în palmă, în buzunarul de la piept al unei cămăși sau al unei poșete (Fig. 1.15).
Orez. 1.15. Computer personal de buzunar
Nu e de mirare că aceste dispozitive sunt numite și „handheld-uri” (Palmtop).
Cu toate acestea, funcționalitatea unui PDA este foarte diferită de cea a unui computer desktop sau laptop. În primul rând, are un ecran relativ mic, de regulă, nu există tastatură și mouse, astfel încât interacțiunea cu utilizatorul este organizată diferit: ecranul PDA este utilizat pentru aceasta - este sensibil la presiune, pentru care folosesc un baghetă specială numită „stylus”. Pentru a tasta text pe un PDA, se folosește așa-numita tastatură virtuală - tastele acesteia sunt afișate direct pe ecran, iar textul este tastat cu un stylus. O altă diferență importantă este absența unui hard disk, astfel încât cantitatea de informații stocate este relativ mică. Principala stocare a programelor și datelor este memoria încorporată de până la 64 MB, iar cardurile de memorie flash îndeplinesc rolul de discuri. Aceste carduri stochează programe și date care nu trebuie să fie plasate în memoria de acces rapid (albume foto, muzică în format MP3, cărți electronice etc.). Datorită acestor caracteristici, PDA-urile sunt adesea asociate cu un computer desktop, pentru care există cabluri speciale de interfață.
Notebook-ul și PDA-ul sunt proiectate să fie complet sarcini diferite, construite pe principii diferite și doar se completează reciproc, dar nu se înlocuiesc.
Ele funcționează cu un laptop în același mod ca un computer desktop, iar PDA-ul este pornit și oprit de mai multe ori pe zi. Încărcarea programelor și închiderea este aproape instantanee.
De specificatii tehnice PDA-urile moderne sunt destul de comparabile cu computerele desktop care au fost produse cu doar câțiva ani în urmă. Acest lucru este suficient pentru reproducerea de înaltă calitate a informațiilor text, de exemplu, atunci când lucrați cu e-mail sau un editor de text. PDA-urile moderne sunt, de asemenea, echipate cu un microfon încorporat, difuzoare și mufe pentru căști. Comunicarea cu un PC desktop și alte dispozitive periferice se realizează prin portul USB, portul infraroșu (IgDA) sau Bluetooth (interfață wireless modernă).
Pe lângă un sistem de operare special, PDA-urile sunt de obicei echipate cu aplicații încorporate, care includ un editor de text, un editor de foi de calcul, un planificator, un browser de internet, un set de programe de diagnosticare etc. Recent, computerele din clasa Pocket PC au fost echipate cu mijloace încorporate de conectare la Internet (un telefon mobil obișnuit poate fi folosit și ca modem extern).
Datorită capacităților lor, computerele personale de buzunar pot fi considerate nu doar ca un PC simplificat cu capacități reduse, ci ca un membru complet egal al comunității informatice, care are propriile sale avantaje incontestabile chiar și în comparație cu cele mai avansate modele de computere desktop.
Secretare electronice(PDA - Personal Digital Assistant) - au formatul unui computer de buzunar (cu o greutate de cel mult 0,5 kg), dar sunt folosite în alte scopuri (Fig. 1.16).
Orez. 1.16. Secretar electronic
Ele sunt orientate spre directoare electronice, stocarea numelor, adreselor și numerelor de telefon, informații despre rutina zilnică și întâlniri, liste de sarcini, înregistrări de cheltuieli etc. O secretară electronică poate avea încorporate editori de text și grafice, foi de calcul și alte aplicații de birou.
Majoritatea PDA-urilor au modemuri și pot comunica cu alte PC-uri și, atunci când sunt conectate la o rețea de calculatoare, pot primi și trimite e-mail și faxuri. Unele PDA-uri sunt echipate cu modemuri radio și porturi în infraroșu pentru comunicarea fără fir de la distanță cu alte computere. Secretarele electronice au un mic afișaj cu cristale lichide, de obicei găzduit într-un capac cu clapă a unui computer. Introducerea manuală a informațiilor este posibilă de la o tastatură miniaturală sau folosind un ecran tactil, cum ar fi un PDA. Un calculator PDA poate fi apelat doar cu mari rezerve: uneori aceste dispozitive sunt clasificate drept computere ultraportabile, alteori ca calculatoare „inteligente”, alții consideră că acesta este mai degrabă un organizator cu funcții avansate.
Caiete electronice(din Engleză organizator - „organizator”) - aparțin „cei mai ușoare categorie” de calculatoare portabile (masa lor nu depășește 200 g). Organizatorii au o memorie încăpătoare în care puteți nota informațiile necesare și le puteți edita folosind editorul de text încorporat; poate fi stocat în memorie scrisori de afaceri, texte de acorduri, contracte, rutina zilnică și întâlniri de afaceri. Organizatorul are un cronometru intern care îți amintește de evenimente importante. Accesul la informații poate fi protejat prin parolă. Organizatorii sunt adesea echipați cu un traducător încorporat care are mai multe dicționare.
Ieșirea informațiilor se realizează pe un mic afișaj monocrom cu cristale lichide. Datorită consumului redus de energie, energia bateriei oferă până la cinci ani de stocare fără reîncărcare.
Smartphone (Engleză smartphone) este un dispozitiv compact care combină funcțiile unui telefon mobil, electronic caiet si camera digitala cu acces mobil la Internet (Fig. 1.17).
Orez. 1.17. Smartphone
Smartphone-ul are microprocesor, RAM, memorie read-only; accesul la internet se realizează prin canale comunicare celulară. Calitatea fotografiilor nu este ridicată, dar suficientă pentru utilizare pe Internet și redirecționare prin intermediul e-mail. Timpul de înregistrare video este de aproximativ 15 s. Are un spațiu de stocare încorporat pentru carduri inteligente. Încărcarea bateriei este suficientă pentru 100 de ore de funcționare. Greutate 150 g. Dispozitiv foarte la îndemână și util, dar costul său este pe măsura prețului unui computer desktop bun.
De îndată ce o persoană a descoperit conceptul de „cantitate”, a început imediat să selecteze instrumente care optimizează și facilitează numărarea. Astăzi, computerele super-puternice, bazate pe principiile calculelor matematice, procesează, stochează și transmit informații - resursa esentialași motor al progresului uman. Nu este dificil să vă faceți o idee despre cum a avut loc dezvoltarea tehnologiei informatice, luând în considerare pe scurt principalele etape ale acestui proces.
Principalele etape ale dezvoltării tehnologiei informatice
Cea mai populară clasificare propune să evidențiem principalele etape ale dezvoltării tehnologiei informatice în ordine cronologică:
- Etapa manuală. A început în zorii epocii umane și a continuat până la mijlocul secolului al XVII-lea. În această perioadă au apărut bazele contului. Mai târziu, odată cu formarea sistemelor de numere poziționale, au apărut dispozitive (abac, abac și mai târziu - o regulă de calcul) care au făcut posibilă calcularea prin cifre.
- treapta mecanică. A început la mijlocul secolului al XVII-lea și a durat aproape până la sfârșitul secolului al XIX-lea. Nivelul de dezvoltare a științei în această perioadă a făcut posibilă crearea de dispozitive mecanice care efectuează operații aritmetice de bază și memorează automat cele mai mari cifre.
- Etapa electromecanică este cea mai scurtă dintre toate pe care le unește istoria dezvoltării tehnologiei informatice. A durat doar vreo 60 de ani. Acesta este decalajul dintre inventarea primului tabulator în 1887 și 1946, când a apărut primul computer (ENIAC). Noile mașini, care se bazau pe o acționare electrică și un releu electric, au făcut posibilă efectuarea de calcule cu o viteză și o precizie mult mai mare, dar procesul de numărare trebuia încă controlat de o persoană.
- Etapa electronică a început în a doua jumătate a secolului trecut și continuă și astăzi. Aceasta este povestea a șase generații de computere electronice - de la primele unități uriașe bazate pe tuburi vid, la supercomputere moderne super-puternice, cu un număr mare de procesoare paralele capabile să execute simultan multe instrucțiuni.
Etapele dezvoltării tehnologiei informatice sunt împărțite în funcție de principiul cronologic mai degrabă condiționat. Într-o perioadă în care erau folosite anumite tipuri de computere, au fost create în mod activ condițiile prealabile pentru apariția următoarelor.
Primele dispozitive de numărare
Cel mai vechi instrument de numărare pe care îl cunoaște istoria dezvoltării tehnologiei informatice este zece degete pe mâinile unei persoane. Rezultatele numărării au fost inițial înregistrate cu ajutorul degetelor, crestături pe lemn și piatră, bețe speciale și noduri.
Odată cu apariția scrisului au apărut și s-au dezvoltat diverse moduri de scriere a numerelor, s-au inventat sisteme de numere poziționale (zecimal - în India, sexagesimal - în Babilon).
În jurul secolului al IV-lea î.Hr., grecii antici au început să numere folosind abacul. Inițial, a fost o tăbliță plată de lut, cu inscripții pe ea. obiect ascutit dungi. Numărătoarea se făcea așezând pietre mici sau alte obiecte mici pe aceste benzi într-o anumită ordine.
În China, în secolul al IV-lea d.Hr., a apărut abacul cu șapte vârfuri - suanpan (suanpan). Firele sau frânghiile au fost întinse pe un cadru de lemn dreptunghiular - de la nouă sau mai mult. Un alt fir (frânghie), întins perpendicular pe celelalte, a împărțit suanpanul în două părți inegale. În compartimentul mai mare, numit „pământ”, cinci oase erau înșirate pe fire, în cel mai mic – „rai” – erau două. Fiecare dintre fire corespundea unei zecimale.
Abacul soroban tradițional a devenit popular în Japonia din secolul al XVI-lea, ajungând acolo din China. În același timp, abacul a apărut în Rusia.
În secolul al XVII-lea, pe baza logaritmilor descoperiți de matematicianul scoțian John Napier, englezul Edmond Gunther a inventat regula de calcul. Acest dispozitiv a fost îmbunătățit constant și a supraviețuit până în zilele noastre. Vă permite să înmulțiți și să împărțiți numere, să ridicați la o putere, să determinați logaritmi și funcții trigonometrice.
Rigla de calcul a devenit un dispozitiv care completează dezvoltarea tehnologiei informatice în stadiul manual (premecanic).
Primele calculatoare mecanice
În 1623, omul de știință german Wilhelm Schickard a creat primul „calculator” mecanic, pe care l-a numit ceasul de numărare. Mecanismul acestui dispozitiv semăna cu un ceas obișnuit, format din roți dințate și stele. Cu toate acestea, această invenție a devenit cunoscută abia la mijlocul secolului trecut.
Un salt calitativ în domeniul tehnologiei informatice a fost inventarea mașinii de adăugare Pascaline în 1642. Creatorul acestuia, matematicianul francez Blaise Pascal, a început să lucreze la acest dispozitiv când nu avea nici măcar 20 de ani. „Pascalina” era un dispozitiv mecanic sub forma unei cutii cu un număr mare de roți dințate interconectate. Numerele care trebuiau adăugate au fost introduse în mașină prin rotirea unor roți speciale.
În 1673, matematicianul și filozoful saxon Gottfried von Leibniz a inventat o mașină care efectua patru operații matematice de bază și era capabilă să extragă rădăcina pătrată. Principiul funcționării sale s-a bazat pe sistemul de numere binar, inventat special de om de știință.
În 1818, francezul Charles (Carl) Xavier Thomas de Colmar, bazat pe ideile lui Leibniz, a inventat o mașină de adăugare care se poate multiplica și împărți. Și doi ani mai târziu, englezul Charles Babbage a început să proiecteze o mașină care să fie capabilă să efectueze calcule cu o precizie de până la 20 de zecimale. Acest proiect a rămas neterminat, dar în 1830 autorul său a dezvoltat altul - un motor analitic pentru efectuarea de calcule științifice și tehnice precise. Trebuia să controleze mașina în mod programatic, iar cardurile perforate cu diferite aranjamente de găuri ar fi trebuit folosite pentru introducerea și ieșirea informațiilor. Proiectul lui Babbage prevedea dezvoltarea tehnologiei electronice de calcul și sarcinile care puteau fi rezolvate cu ajutorul acesteia.
Este de remarcat faptul că faima primului programator din lume aparține unei femei - Lady Ada Lovelace (născută Byron). Ea a fost cea care a creat primele programe pentru computerul lui Babbage. Unul dintre limbajele computerului a fost ulterior numit după ea.
Dezvoltarea primilor analogi ai unui calculator
În 1887, a apărut istoria dezvoltării tehnologiei computerelor noua etapa. Inginerul american Herman Gollerith (Hollerith) a reușit să proiecteze primul computer electromecanic - tabulator. În mecanismul său era un releu, precum și contoare și o cutie specială de sortare. Aparatul a citit și sortat înregistrările statistice realizate pe carduri perforate. LA companie în continuare, fondată de Gollerith, a devenit coloana vertebrală a celebrului gigant al computerelor IBM.
În 1930, americanul Vannovar Bush a creat un analizor diferenţial. Era alimentat de electricitate, iar tuburile electronice erau folosite pentru stocarea datelor. Această mașină a fost capabilă să găsească rapid soluții la probleme matematice complexe.
Șase ani mai târziu, omul de știință englez Alan Turing a dezvoltat conceptul de mașină, care a devenit baza teoretica pentru calculatoarele actuale. Avea toate lucrurile esențiale. mijloace moderne tehnologie informatică: putea efectua pas cu pas operațiuni care au fost programate în memoria internă.
Un an mai târziu, George Stibitz, un om de știință din SUA, a inventat primul dispozitiv electromecanic din țară capabil să efectueze adunări binare. Acțiunile sale s-au bazat pe algebra booleană - logica matematică creată la mijlocul secolului al XIX-lea de George Boole: folosind operatorii logici AND, OR and NOT. Mai târziu, sumatorul binar va deveni o parte integrantă a computerului digital.
În 1938, un angajat al Universității din Massachusetts, Claude Shannon, a subliniat principiile proiectării logice a unui computer care folosește circuite electrice pentru a rezolva probleme de algebră booleană.
Începutul erei computerului
Guvernele țărilor participante la cel de-al Doilea Război Mondial erau conștiente de rolul strategic al computerelor în desfășurarea ostilităților. Acesta a fost impulsul pentru dezvoltarea și apariția paralelă a primei generații de calculatoare în aceste țări.
Konrad Zuse, un inginer german, a devenit un pionier în domeniul ingineriei informatice. În 1941, a creat primul computer automat controlat de un program. Aparatul, numit Z3, a fost construit în jurul releelor de telefon, iar programele pentru acesta au fost codificate pe bandă perforată. Acest dispozitiv a putut să funcționeze în sistemul binar, precum și să funcționeze cu numere în virgulă mobilă.
Z4 de la Zuse a fost recunoscut oficial ca primul computer programabil cu adevărat funcțional. De asemenea, a intrat în istorie ca creatorul primului limbaj de programare de nivel înalt, numit Plankalkul.
În 1942, cercetătorii americani John Atanasoff (Atanasoff) și Clifford Berry au creat un dispozitiv de calcul care funcționa pe tuburi vidate. Mașina folosea, de asemenea, un cod binar, putea efectua o serie de operații logice.
În 1943, într-o atmosferă de secret, a fost construit primul computer, numit „Colossus”, în laboratorul guvernului britanic. În loc de relee electromecanice, a folosit 2.000 de tuburi de electroni pentru stocarea și procesarea informațiilor. Acesta a fost destinat să spargă și să decripteze codul mesajelor secrete transmise de mașina de cifră germană Enigma, care a fost utilizată pe scară largă de către Wehrmacht. Existența acestui aparat a fost ținută un secret bine păzit mult timp. După încheierea războiului, ordinul de distrugere a fost semnat personal de Winston Churchill.
Dezvoltarea arhitecturii
În 1945, John (Janos Lajos) von Neumann, un matematician american de origine maghiară-germană, a creat un prototip al arhitecturii computerelor moderne. El a propus să scrie programul sub formă de cod direct în memoria mașinii, implicând stocarea în comun a programelor și datelor în memoria computerului.
Arhitectura von Neumann a stat la baza primului computer electronic universal, ENIAC, fiind creat la acea vreme în Statele Unite. Acest gigant cântărea aproximativ 30 de tone și era situat pe o suprafață de 170 de metri pătrați. 18 mii de lămpi au fost implicate în funcționarea mașinii. Acest computer ar putea efectua 300 de înmulțiri sau 5.000 de adunări într-o secundă.
Primul computer programabil universal din Europa a fost creat în 1950 în Uniunea Sovietică (Ucraina). Un grup de oameni de știință de la Kiev, condus de Serghei Alekseevich Lebedev, a proiectat o mică mașină electronică de calcul (MESM). Viteza sa a fost de 50 de operații pe secundă, conținea aproximativ 6 mii de tuburi vidate.
În 1952, tehnologia computerelor interne a fost completată cu BESM - o mașină electronică mare de calcul, dezvoltată și sub conducerea lui Lebedev. Acest computer, care efectua până la 10 mii de operații pe secundă, era la acea vreme cel mai rapid din Europa. Informațiile au fost introduse în memoria aparatului folosind bandă perforată, datele au fost scoase prin imprimare foto.
În aceeași perioadă, o serie de calculatoare mari au fost produse în URSS sub denumirea comună„Arrow” (autorul dezvoltării - Yuri Yakovlevich Bazilevsky). Din 1954, producția în serie a computerului universal „Ural” a început la Penza sub conducerea lui Bashir Rameev. Ultimele modele erau hardware și software compatibile între ele, exista o selecție largă de periferice, permițându-vă să asamblați mașini de diferite configurații.
Tranzistoare. Lansarea primelor calculatoare produse în masă
Cu toate acestea, lămpile s-au defectat foarte repede, făcând foarte dificilă lucrarea cu mașina. Tranzistorul, inventat în 1947, a reușit să rezolve această problemă. Folosind proprietățile electrice ale semiconductorilor, a îndeplinit aceleași sarcini ca și tuburile vidate, dar a ocupat un volum mult mai mic și nu a consumat atât de multă energie. Odată cu apariția nucleelor de ferită pentru organizarea memoriei computerului, utilizarea tranzistoarelor a făcut posibilă reducerea semnificativă a dimensiunii mașinilor, făcându-le și mai fiabile și mai rapide.
În 1954, compania americană Texas Instruments a început să producă în masă tranzistoare, iar doi ani mai târziu, în Massachusetts a apărut primul computer din a doua generație construit pe tranzistori, TX-O.
La mijlocul secolului trecut, o parte semnificativă a organizațiilor guvernamentale și a companiilor mari foloseau computere pentru calcule științifice, financiare, de inginerie și lucrează cu seturi mari de date. Treptat, computerele au dobândit caracteristici cunoscute astăzi. În această perioadă au apărut plotterele grafice, imprimantele, suporturile de informații pe discuri magnetice și bandă.
Utilizarea activă a tehnologiei informatice a dus la extinderea ariilor sale de aplicare și a impus crearea de noi tehnologii software. Au apărut limbaje de programare de nivel înalt care vă permit să transferați programe de la o mașină la alta și să simplificați procesul de scriere a codului (Fortran, Cobol și altele). Au apărut programe-traducători speciale care convertesc codul din aceste limbi în comenzi care sunt percepute direct de mașină.
Apariția circuitelor integrate
În anii 1958-1960, grație inginerilor din Statele Unite Robert Noyce și Jack Kilby, lumea a devenit conștientă de existența circuitelor integrate. Pe baza unui cristal de siliciu sau germaniu, au fost montate tranzistoare miniaturale și alte componente, uneori până la sute și mii. Microcircuitele, cu dimensiunea de puțin peste un centimetru, erau mult mai rapide decât tranzistoarele și consumau mult mai puțină energie. Cu apariția lor, istoria dezvoltării tehnologiei informatice conectează apariția celei de-a treia generații de computere.
În 1964, IBM a lansat primul computer din familia SYSTEM 360, care se baza pe circuite integrate. Din acel moment, este posibil să se calculeze producția de masă de computere. În total, au fost produse peste 20 de mii de copii ale acestui computer.
În 1972, în URSS a fost dezvoltat computerul ES (serie unică). Acestea erau complexe standardizate pentru muncă centre de calcul, care avea un sistem comun de comandă. Bazat pe american sistem IBM 360.
În anul următor, DEC a lansat minicomputerul PDP-8, primul proiect comercialîn această regiune. Costul relativ scăzut al minicalculatoarelor a făcut posibilă utilizarea acestora și de către organizațiile mici.
În aceeași perioadă, software-ul a fost îmbunătățit constant. Au fost dezvoltate sisteme de operare pentru a suporta numărul maxim de dispozitive externe, au apărut programe noi. În 1964, a fost dezvoltat BASIC - un limbaj conceput special pentru formarea programatorilor începători. Cinci ani mai târziu, a apărut Pascal, care s-a dovedit a fi foarte convenabil pentru rezolvarea multor probleme aplicate.
Calculatoare personale
După 1970, a început lansarea celei de-a patra generații de computere. Dezvoltarea tehnologiei informatice în acest moment se caracterizează prin introducerea unor circuite integrate mari în producția de calculatoare. Astfel de mașini puteau acum să efectueze mii de milioane de operații de calcul într-o secundă, iar capacitatea RAM a crescut la 500 de milioane de biți. O reducere semnificativă a costului microcalculatoarelor a dus la faptul că oportunitatea de a le cumpăra a apărut treptat la omul obișnuit.
Apple a fost unul dintre primii producători de computere personale. Steve Jobs și Steve Wozniak, cei care l-au creat, au proiectat primul PC în 1976, dându-i numele Apple I. A costat doar 500 de dolari. Un an mai târziu, a fost introdus următorul model al acestei companii, Apple II.
Computerul de atunci a devenit pentru prima dată ca un aparat de uz casnic: pe lângă dimensiunile sale compacte, avea un design elegant și o interfață ușor de utilizat. Răspândirea computerelor personale la sfârșitul anilor 1970 a dus la faptul că cererea de computere mainframe a scăzut semnificativ. Acest fapt a îngrijorat serios producătorul lor - IBM, iar în 1979 a lansat primul său PC pe piață.
Doi ani mai târziu, a apărut primul microcomputer cu arhitectură deschisă al companiei, bazat pe microprocesorul 8088 pe 16 biți produs de Intel. Computerul era echipat cu un afișaj monocrom, două unități pentru dischete de cinci inchi și 64 de kiloocteți de memorie RAM. În numele companiei creatoare, Microsoft a dezvoltat special un sistem de operare pentru această mașină. Pe piață au apărut numeroase clone ale PC-ului IBM, ceea ce a stimulat creșterea producției industriale de computere personale.
În 1984, Apple a dezvoltat și lansat un nou computer - Macintosh. Sistemul său de operare era extrem de ușor de utilizat: prezenta comenzile sub formă de imagini grafice și permitea introducerea lor folosind un manipulator - un mouse. Acest lucru a făcut computerul și mai accesibil, deoarece nu erau necesare abilități speciale de la utilizator.
Calculatoare din a cincea generație de tehnologie informatică, unele surse datează 1992-2013. Pe scurt, conceptul lor principal este formulat astfel: acestea sunt calculatoare create pe baza de microprocesoare supercomplexe, având o structură vectorială paralelă, ceea ce face posibilă executarea simultană a zeci de comenzi secvențiale încorporate în program. Mașinile cu câteva sute de procesoare care rulează în paralel permit o procesare și mai precisă și mai rapidă a datelor, precum și crearea de rețele eficiente.
Dezvoltarea tehnologiei informatice moderne ne permite deja să vorbim despre calculatoarele din a șasea generație. Acestea sunt computere electronice și optoelectronice care rulează pe zeci de mii de microprocesoare, caracterizate printr-un paralelism masiv și care simulează arhitectura sistemelor biologice neuronale, ceea ce le permite să recunoască cu succes imagini complexe.
Având în vedere în mod constant toate etapele dezvoltării tehnologiei informatice, trebuie remarcat fapt interesant: invențiile care s-au dovedit pe fiecare dintre ele au supraviețuit până în zilele noastre și continuă să fie folosite cu succes.
Cursuri de calcul
Există diferite opțiuni pentru clasificarea computerelor.
Deci, în funcție de scop, computerele sunt împărțite:
- pe universal - cei care sunt capabili să rezolve o varietate de probleme matematice, economice, de inginerie, științifice și de altă natură;
- orientat către probleme - rezolvarea problemelor de direcție mai restrânsă, asociate de obicei cu gestionarea anumitor procese (înregistrarea datelor, acumularea și prelucrarea unor cantități mici de informații, calcule în conformitate cu algoritmi simpli). Au resurse software și hardware mai limitate decât primul grup de computere;
- calculatoarele specializate rezolvă, de regulă, sarcini strict definite. Au o structură foarte specializată și, cu o complexitate relativ scăzută a dispozitivului și controlului, sunt destul de fiabile și productive în domeniul lor. Acestea sunt, de exemplu, controlere sau adaptoare care controlează o serie de dispozitive, precum și microprocesoare programabile.
După dimensiune și capacitate productivă, echipamentele electronice moderne de calcul se împart în:
- la super-mare (supercalculatoare);
- calculatoare mari;
- calculatoare mici;
- ultra-mici (microcalculatoare).
Astfel, am văzut că dispozitivele, mai întâi inventate de om pentru a contabiliza resurse și valori, iar apoi pentru a efectua rapid și precis calcule complexe și operațiuni de calcul, au fost dezvoltate și îmbunătățite în mod constant.
