Поколения компютри - историята на развитието на изчислителната техника

В кратката история на компютърните технологии има няколко периода въз основа на това какви основни елементи са използвани за направата на компютър. Разделението на времето на периоди е до известна степен условно, т.к когато компютрите от старо поколение все още се произвеждаха, новото поколение започваше да набира скорост.

Възможно е да се идентифицират общи тенденции в развитието на компютрите:

  1. Увеличаване броя на елементите на единица площ.
  2. Съкращаване.
  3. Увеличаване на скоростта на работа.
  4. Намаляване на разходите.
  5. Развитието на софтуера, от една страна, и опростяването, стандартизирането на хардуера, от друга.

Нулево поколение. Механични калкулатори

Предпоставките за появата на компютър вероятно са били формирани от древни времена, но често прегледът започва с изчислителната машина на Блез Паскал, която той проектира през 1642 г. Тази машина може да извършва само операции за събиране и изваждане. През 70-те години на същия век Готфрид Вилхелм Лайбниц построява машина, която може да извършва не само събиране и изваждане, но и умножение и деление.

През 19 век Чарлз Бабидж има голям принос за бъдещото развитие на компютърните технологии. Неговиятразликов двигател, въпреки че можеше само да събира и изважда, резултатите от изчисленията бяха изстискани върху медна плоча (аналог на средствата за въвеждане и извеждане на информация). Допълнително описано от Бабидж,Аналитичната машина трябваше да извърши и четирите основни математически операции. Аналитичният двигател се състоеше от памет, изчислителен механизъм и входно-изходни устройства (точно като компютър ... само механични), и най-важното, можеше да изпълнява различни алгоритми (в зависимост от това коя перфокарта беше във входното устройство). Програми за анализмашини са написани от Ада Лавлейс (първият известен програмист). Всъщност машината тогава не е реализирана поради технически и финансови затруднения. Светът изостана от мислите на Бабидж.

През 20 век автоматичните сметачни машини са проектирани от Конрад Зус, Джордж Стибитс, Джон Атанасов. Машината на последния включваше, може да се каже, прототип на RAM и също така използваше двоична аритметика. Релейните компютри на Howard Aiken: Mark I и Mark II бяха сходни по архитектура с аналитичния двигател на Babbage.

Първо поколение. Компютри с вакуумни тръби (194x-1955)

Скорост: няколко десетки хиляди операции в секунда.

Характеристики:

  • Тъй като лампите са със значителни размери и има хиляди от тях, машините бяха огромни.
  • Тъй като има много лампи и те са склонни да изгарят, компютърът често не работи поради търсене и подмяна на повредена лампа.
  • Лампите отделят голямо количество топлина, поради което компютрите изискват специални мощни охладителни системи.

Компютърни примери:

Colossus е тайна разработка на британското правителство (Алън Тюринг е участвал в разработката). Това е първият в света електронен компютър, въпреки че не е оказал влияние върху развитието на компютърните технологии (поради своята секретност), но е помогнал за спечелването на Втората световна война.

Ениак. Създатели: Джон Моушли и Дж. Преспер Екерт. Тегло на машината 30 тона. Минуси: използване на десетичната бройна система; много ключове и кабели.

Edsack. Постижение: първата машина с програма в паметта.

Вихрушка I. Думи с малка дължина, работят в реално време.

IBM 701 (и по-нови модели). Първият компютърлидер на пазара от 10 години.

Второ поколение. Транзисторни компютри (1955-1965)

Скорост: стотици хиляди операции в секунда.

В сравнение с вакуумните тръби, използването на транзистори позволи да се намали размерът на изчислителното оборудване, да се увеличи надеждността, да се увеличи скоростта на работа (до 1 милион операции в секунда) и почти да се нулира преносът на топлина. Развиват се методи за съхранение на информация: широко се използва магнитна лента, по-късно се появяват дискове. През този период е видяна първата компютърна игра.

Първият компютър на транзисториTX стана прототип за компютри от клонаPDP на DEC, които могат да се считат за основатели на компютърната индустрия, тъй като се появи феноменът на масовата продажба на автомобили. DEC пуска първия миникомпютър (с размер на шкаф). Поправен е външният вид на дисплея.

IBM също работи активно, като вече произвежда транзисторни версии на своите компютри.

CDC 6600, проектиран от Seymour Cray, имаше предимство пред другите компютри от онова време по отношение на скоростта, което беше постигнато чрез паралелно изпълнение на команди.

Трето поколение. Компютри с интегрални схеми (1965-1980)

Скорост: милиони операции в секунда.

Интегралната схема е електронна схема, гравирана върху силиконов чип. В такава схема се побират хиляди транзистори. Следователно компютрите от това поколение бяха принудени да станат още по-малки, по-бързи и по-евтини.

Последното свойство позволи на компютрите да проникнат в различни области на човешката дейност. Поради това те станаха по-специализирани (т.е. имаше различни компютри за различни задачи).

Имаше проблемсъвместимост на произвежданите модели (софтуер за тях). За първи път IBM обърна голямо внимание на съвместимостта.

Беше реализирано мултипрограмиране (това е, когато в паметта има няколко изпълними програми, което има ефект на спестяване на ресурси на процесора).

По-нататъшно развитие на миникомпютри (PDP-11 ).

Четвърто поколение. Компютри на големи (и свръхголеми) интегрални схеми (1980-...)

Скорост: стотици милиони операции в секунда.

Стана възможно да се постави на един чип не една интегрална схема, а хиляди. Скоростта на компютрите се увеличи значително. Компютрите продължават да стават по-евтини и дори частни лица вече ги купуват, което предвещава така наречената ера на персоналните компютри. Но индивидът най-често не е бил професионален програмист. Следователно беше необходима разработка на софтуер, така че индивидът да може да използва компютъра в съответствие с въображението си.

В края на 70-те и началото на 80-те години компютърътApple, разработен от Стив Джобс и Стив Возняк, беше популярен. По-късно персонален компютърIBM PC на процесор Intel беше пуснат в масово производство.

По-късно се появяват суперскаларни процесори, способни да изпълняват много инструкции едновременно, както и 64-битови компютри.

Пето поколение?

Това включва и проваления проект на Япония (добре описан в Wikipedia). Други източници се отнасят към петото поколение компютри, така наречените невидими компютри (микроконтролери, вградени в домакински уреди, автомобили и др.) или джобни компютри.

Има и мнение, че петото поколение трябва да включва компютри с двуядрени процесори. От тази точкавизия, петото поколение започна около 2005 г.