Վերջին տասնամյակների ընթացքում մարդկությունը թեւակոխել է համակարգչային դարաշրջան։ Խելացի և հզոր համակարգիչները, որոնք հիմնված են մաթեմատիկական գործողությունների սկզբունքների վրա, աշխատում են տեղեկատվության հետ, ղեկավարում են առանձին մեքենաների և ամբողջ գործարանների գործունեությունը, վերահսկում են արտադրանքի և տարբեր ապրանքների որակը: Մեր ժամանակներում համակարգչային տեխնիկան հիմք է հանդիսանում մարդկային քաղաքակրթության զարգացման համար։ Այս դիրքի ճանապարհին պետք էր անցնել կարճ, բայց շատ բուռն ճանապարհ։ Եվ երկար ժամանակ այդ մեքենաները կոչվում էին ոչ թե համակարգիչներ, այլ համակարգիչներ (համակարգիչներ):
Համակարգչային դասակարգում
Համաձայն ընդհանուր դասակարգման՝ համակարգիչները բաշխված են մի շարք սերունդների վրա։ Սարքերը որոշակի սերնդին դասակարգելիս որոշիչ հատկություններն են դրանց անհատական կառուցվածքն ու փոփոխությունները, էլեկտրոնային համակարգիչներին ներկայացվող այնպիսի պահանջներ, ինչպիսիք են արագությունը, հիշողության չափը, կառավարման մեթոդները և տվյալների մշակման մեթոդները:
ԻհարկեՀամակարգիչների բաշխումն ամեն դեպքում պայմանական է լինելու. կան մեծ թվով մեքենաներ, որոնք, ըստ որոշ նշանների, համարվում են մեկ սերնդի մոդելներ, իսկ մյուսների կարծիքով՝ բոլորովին այլ սերնդի։
Արդյունքում այս սարքերը կարող են դասակարգվել որպես էլեկտրոնային հաշվողական տիպի մոդելների ձևավորման ոչ համընկնող փուլեր։
Ամեն դեպքում, համակարգիչների կատարելագործումն անցնում է մի շարք փուլերով։ Եվ յուրաքանչյուր փուլի համակարգիչների սերունդը էական տարբերություններ ունի միմյանցից տարրական և տեխնիկական հիմքերի, որոշակի մաթեմատիկական տիպի որոշակի աջակցության առումով։
Համակարգիչների առաջին սերունդ
1-ին սերնդի հաշվողական մեքենաներ մշակվել են հետպատերազմյան վաղ տարիներին: Ստեղծվեցին ոչ այնքան հզոր էլեկտրոնային համակարգիչներ՝ հիմնված էլեկտրոնային տիպի լամպերի վրա (նույնը, ինչ այն տարիների բոլոր հեռուստատեսային մոդելներում)։ Որոշ չափով սա նման տեխնիկայի ձևավորման փուլն էր։
Առաջին համակարգիչները համարվում էին սարքերի փորձարարական տեսակներ, որոնք ձևավորվել են գոյություն ունեցող և նոր հասկացությունները վերլուծելու համար (տարբեր գիտություններում և որոշ բարդ ոլորտներում): Համակարգչային մեքենաների ծավալն ու զանգվածը, որոնք բավականին մեծ էին, հաճախ պահանջում էին շատ մեծ սենյակներ։ Հիմա թվում է, թե վաղուց անցած և նույնիսկ ոչ իրական տարիների հեքիաթ է:
Առաջին սերնդի մեքենաներում տվյալների ներմուծումն ընթացավ դակված քարտերի բեռնման մեթոդով, իսկ գործառույթների լուծման հաջորդականությունների ծրագրային կառավարումն իրականացվեց, օրինակ, ENIAC-ում՝ մուտքագրման եղանակով։ մակագրման ոլորտի խրոցակներ և ձևեր։
ՉնայածԱյն փաստը, որ նման ծրագրավորման մեթոդը շատ ժամանակ է խլել միավորը պատրաստելու համար, մեքենայական բլոկների շարադրման դաշտերի միացումների համար, այն բոլոր հնարավորություններն է տվել ցուցադրելու ENIAC-ի մաթեմատիկական «կարողությունները» և զգալի առավելություններով: ուներ տարբերություններ ծրագրային դակիչ ժապավենի մեթոդից, որը հարմար է ռելե տիպի մեքենաների համար:
«Մտածելու» սկզբունքը
Աշխատակիցները, ովքեր աշխատում էին առաջին համակարգիչների վրա, չէին հեռանում, նրանք անընդհատ մեքենաների մոտ էին և վերահսկում առկա վակուումային խողովակների արդյունավետությունը։ Բայց հենց որ գոնե մեկ լամպ խափանվեր, ENIAC-ն իսկույն վեր կացավ, բոլորը շտապում էին կոտրված լամպը փնտրել։
Լամպերի շատ հաճախակի փոխարինման հիմնական պատճառը (թեև մոտավոր) հետևյալն էր. լամպերի տաքացումն ու պայծառությունը գրավում էին միջատներին, նրանք թռչում էին ապարատի ներքին ծավալի մեջ և «օգնում» ստեղծելու կարճ էլեկտրականություն։ շրջան. Այսինքն՝ այս մեքենաների առաջին սերունդը շատ խոցելի էր արտաքին ազդեցությունների նկատմամբ։
Եթե պատկերացնենք, որ այս ենթադրությունները կարող են ճշմարիտ լինել, ապա «bugs» («bugs») հասկացությունը, որը նշանակում է սխալներ և սխալներ համակարգչային և ապարատային համակարգչային սարքավորումներում, բոլորովին այլ նշանակություն ունի:
Դե, եթե մեքենայի լամպերը աշխատունակ լինեին, սպասարկող անձնակազմը կարող էր կարգավորել ENIAC-ը մեկ այլ աշխատանքի համար՝ ձեռքով վերադասավորելով մոտ վեց հազար լարերի միացումները: Այս բոլոր կոնտակտները պետք է նորից փոխվեին, երբ առաջանար այլ տեսակի առաջադրանք:
Սերիական մեքենաներ
Առաջին էլեկտրոնային համակարգիչը, որը սկսեց զանգվածաբար արտադրվել, UNIVAC-ն էր: Այն դարձավ բազմաֆունկցիոնալ էլեկտրոնային թվային համակարգչի առաջին տեսակը: UNIVAC-ը, որը թվագրվում է 1946-1951 թվականներով, պահանջում էր գումարման ժամանակաշրջան 120 մկվ, ընդհանուր բազմապատկումները՝ 1800 մկվ և բաժանումներ՝ 3600 մկվ:
Նման մեքենաները պահանջում էին մեծ տարածք, շատ էլեկտրաէներգիա և ունեին զգալի թվով էլեկտրոնային լամպեր։
Մասնավորապես, խորհրդային «Strela» էլեկտրոնային համակարգիչն ուներ 6400 հատ այս լամպեր և 60 հազար օրինակ կիսահաղորդչային տիպի դիոդներ։ Այս սերնդի համակարգիչների արագությունը վայրկյանում երկու-երեք հազար գործողությունից բարձր չէր, RAM-ի չափը երկու Կբ-ից ոչ ավելի էր։ Միայն M-2 միավորը (1958 թ.) հասել է մոտ չորս ԿԲ օպերատիվ հիշողության, իսկ մեքենայի արագությունը հասնում է քսան հազար գործողությունների վայրկյանում:
երկրորդ սերնդի համակարգիչներ
1948 թվականին արևմտյան մի քանի գիտնականների և գյուտարարների կողմից ստացվեց առաջին աշխատող տրանզիստորը: Դա կետային շփման մեխանիզմ էր, որի ժամանակ երեք բարակ մետաղական մետաղալարեր շփվում էին բազմաբյուրեղ նյութի շերտի հետ: Հետևաբար, համակարգիչների ընտանիքը բարելավվեց արդեն այդ տարիներին։
Տրանզիստորացված համակարգիչների թողարկված առաջին մոդելները թվագրվում են 1950-ականների վերջին կեսին, իսկ հինգ տարի անց թվային համակարգչի արտաքին ձևերը հայտնվեցին մեծապես կատարելագործված գործառույթներով:
Ճարտարապետության առանձնահատկությունները
ՄեկըՏրանզիստորի կարևոր սկզբունքն այն է, որ մեկ օրինակով այն կկարողանա որոշակի աշխատանք կատարել 40 սովորական լամպերի համար, և նույնիսկ այդ դեպքում այն կպահպանի աշխատանքի ավելի բարձր արագությունը։ Մեքենան արտանետում է նվազագույն քանակությամբ ջերմություն և գրեթե չի օգտագործի էլեկտրական աղբյուրներ և էներգիա: Այս առումով անհատական էլեկտրոնային համակարգիչների նկատմամբ պահանջներն աճել են։
Պայմանական էլեկտրական տիպի լամպերի արդյունավետ տրանզիստորներով աստիճանական փոխարինմանը զուգահեռ, ավելացել է առկա տվյալների պահպանման տեխնիկան: Հիշողության ընդլայնումն ընթացքի մեջ է, և մագնիսական ձևափոխված ժապավենը, որն առաջին անգամ օգտագործվել է UNIVAC համակարգիչների առաջին սերնդում, սկսել է բարելավվել:
Հարկ է նշել, որ անցյալ դարի վաթսունականների կեսերին օգտագործվում էր սկավառակների վրա տվյալների պահպանման մեթոդը։ Համակարգիչների օգտագործման զգալի առաջընթացը թույլ տվեց ստանալ վայրկյանում մեկ միլիոն գործողությունների արագություն: Մասնավորապես, «Stretch»-ը (Մեծ Բրիտանիա), «Atlas»-ը (ԱՄՆ) կարելի է դասել էլեկտրոնային համակարգիչների երկրորդ սերնդի սովորական տրանզիստորային համակարգիչների շարքում։ Այդ ժամանակ ԽՍՀՄ-ն արտադրում էր նաև համակարգչային բարձրորակ մոդելներ (մասնավորապես՝ BESM-6):
Տրանզիստորների վրա հիմնված համակարգիչների թողարկումը նվազեցրեց դրանց ծավալը, քաշը, էլեկտրաէներգիայի ծախսերը և մեքենաների արժեքը, ինչպես նաև բարելավվեց հուսալիությունն ու արդյունավետությունը: Սա հնարավորություն տվեց ավելացնել օգտատերերի թիվը և լուծվելիք առաջադրանքների ցանկը։ Հաշվի առնելով այն առանձնահատկությունները, որոնք առանձնացնում էին երկրորդ սերնդի համակարգիչները,Նման մեքենաների մշակողները սկսեցին կառուցել լեզուների ալգորիթմական ձևեր ինժեներական (մասնավորապես՝ ALGOL, FORTRAN) և տնտեսական (մասնավորապես՝ COBOL) հաշվարկների համար։։
Աճում են նաև էլեկտրոնային համակարգիչների հիգիենիկ պահանջները. Հիսունականներին ևս մեկ առաջընթաց եղավ, բայց այն դեռ հեռու էր ժամանակակից մակարդակից։
ՕՀ-ի կարևորությունը
Բայց նույնիսկ այն ժամանակ համակարգչային տեխնիկայի առաջատար խնդիրն էր կրճատել ռեսուրսները՝ աշխատանքային ժամանակը և հիշողությունը: Այս խնդիրը լուծելու համար նրանք այնուհետև սկսեցին նախագծել ներկայիս օպերացիոն համակարգերի նախատիպերը:
Առաջին օպերացիոն համակարգերի (ՕՀ) տեսակները հնարավորություն տվեցին բարելավել համակարգչից օգտվողների աշխատանքի ավտոմատացումը, որն ուղղված էր որոշակի առաջադրանքների կատարմանը. ծրագրի տվյալների մուտքագրում մեքենա, անհրաժեշտ թարգմանիչների կանչում, զանգահարում: ծրագրի համար անհրաժեշտ գրադարանի ժամանակակից ենթածրագրերը և այլն:
Հետևաբար, բացի ծրագրից և տարբեր տեղեկություններից, երկրորդ սերնդի համակարգիչներում անհրաժեշտ էր թողնել նաև հատուկ հրահանգ, որտեղ նշված էին մշակման քայլերը և ծրագրի ու դրա մշակողների մասին տվյալների ցանկը։ Դրանից հետո օպերատորների համար որոշակի թվով առաջադրանքներ (առաջադրանքներով հավաքածուներ) սկսեցին զուգահեռ ներմուծվել մեքենաներ, օպերացիոն համակարգերի այս ձևերում անհրաժեշտ էր բաժանել համակարգչային ռեսուրսների տեսակները առաջադրանքների որոշակի ձևերի միջև՝ բազմածրագրավորման մեթոդ: հայտնվեց տվյալների ուսումնասիրման համար աշխատող:
Երրորդ սերունդ
Զարգացման շնորհիվՀամակարգիչների ինտեգրալ սխեմաների (IC) ստեղծման տեխնոլոգիային հաջողվել է ձեռք բերել գոյություն ունեցող կիսահաղորդչային սխեմաների արագության և հուսալիության աստիճանի արագացում, ինչպես նաև դրանց չափերի, օգտագործվող էներգիայի քանակի և գնի ևս մեկ կրճատում:
Միկրոշրջանների ինտեգրված ձևերը այժմ սկսեցին պատրաստվել էլեկտրոնային տիպի մասերի ֆիքսված հավաքածուից, որոնք մատակարարվում էին ուղղանկյուն երկարավուն սիլիկոնե վաֆլիներով և ունեին մի կողմի երկարությունը ոչ ավելի, քան 1 սմ: Վաֆլի այս տեսակը (բյուրեղներ) տեղադրվում է փոքր ծավալների պլաստիկ պատյանում, դրա չափերը կարող են հաշվարկվել միայն այսպես կոչված ընտրության միջոցով: «ոտքեր».
Այս պատճառներով համակարգիչների զարգացման տեմպերը սկսեցին արագորեն աճել։ Սա հնարավորություն տվեց ոչ միայն բարելավել աշխատանքի որակը և նվազեցնել նման մեքենաների արժեքը, այլև ձևավորել փոքր, պարզ, էժան և հուսալի զանգվածային տիպի սարքեր՝ մինիհամակարգիչ: Այս մեքենաներն ի սկզբանե նախագծված էին տարբեր վարժությունների և տեխնիկայի բարձր տեխնիկական խնդիրներ լուծելու համար:
Այդ տարիների առաջատար պահը համարվում էր մեքենաների միավորման հնարավորությունը։ Համակարգիչների երրորդ սերունդը ստեղծվում է՝ հաշվի առնելով տարբեր տեսակի համատեղելի անհատական մոդելներ։ Մաթեմատիկական և տարբեր ծրագրաշարերի մշակման մյուս բոլոր արագացումները նպաստում են խմբաքանակային ծրագրերի ձևավորմանը՝ խնդրին ուղղված ծրագրավորման լեզվի ստանդարտ խնդիրների լուծելիության համար: Այնուհետև առաջին անգամ հայտնվում են ծրագրային փաթեթներ՝ օպերացիոն համակարգերի ձևեր, որոնց վրա զարգանում է համակարգիչների երրորդ սերունդը։
Չորրորդ սերունդ
Համակարգիչների էլեկտրոնային սարքերի ակտիվ կատարելագործումնպաստեց խոշոր ինտեգրալ սխեմաների (LSI) առաջացմանը, որտեղ յուրաքանչյուր բյուրեղ պարունակում էր մի քանի հազար էլեկտրական տիպի մասեր: Դրա շնորհիվ սկսեցին արտադրվել համակարգիչների հաջորդ սերունդները, որոնց տարրական հիմքը ստացավ ավելի մեծ քանակությամբ հիշողություն և կրճատեց հրամանների կատարման ցիկլերը. մեկ մեքենայի գործողության մեջ հիշողության բայթերի օգտագործումը սկսեց զգալիորեն նվազել: Բայց քանի որ ծրագրավորման ծախսերը գրեթե չեն նվազել, առաջին պլան են մղվել զուտ մարդկային տիպի ռեսուրսների կրճատման խնդիրները, այլ ոչ թե մեքենայական, ինչպես նախկինում::
Արտադրվեցինհաջորդ տեսակների օպերացիոն համակարգեր, որոնք օպերատորներին հնարավորություն տվեցին կատարելագործել իրենց ծրագրերը անմիջապես համակարգչի էկրանների հետևում, ինչը հեշտացրեց օգտատերերի աշխատանքը, ինչի արդյունքում շուտով հայտնվեցին նոր ծրագրային բազայի առաջին զարգացումները: Այս մեթոդը բացարձակապես հակասում էր տեղեկատվության մշակման սկզբնական փուլերի տեսությանը, որն օգտագործում էր առաջին սերնդի համակարգիչներ։ Այժմ համակարգիչները սկսեցին օգտագործվել ոչ միայն մեծ քանակությամբ տեղեկատվության գրանցման, այլ նաև գործունեության տարբեր ոլորտների ավտոմատացման և մեքենայացման համար։
Փոփոխություններ յոթանասունականների սկզբին
1971 թվականին թողարկվեց համակարգիչների մեծ ինտեգրված միացում, որտեղ տեղակայված էր սովորական ճարտարապետության համակարգչի ամբողջ պրոցեսորը։ Այժմ հնարավոր է դարձել մեկ մեծ ինտեգրալ սխեմայի մեջ դասավորել գրեթե բոլոր էլեկտրոնային տիպի սխեմաները, որոնք բարդ չէին տիպիկ համակարգչային ճարտարապետության մեջ: Այսպիսով, փոքրերի համար սովորական սարքերի զանգվածային արտադրության հնարավորություններըգները։ Սա համակարգիչների նոր՝ չորրորդ սերունդն էր։
Այդ ժամանակվանից ի վեր արտադրվել են շատ էժան (օգտագործվում են կոմպակտ ստեղնաշարային համակարգիչներում) և կառավարման սխեմաներ, որոնք տեղավորվում են մեկ կամ մի քանի խոշոր ինտեգրալ տպատախտակների վրա՝ պրոցեսորներով, բավարար RAM-ով և գործադիր տիպի միացումների կառուցվածքով։ սենսորները կառավարման մեխանիզմներում:
Ծրագրերը, որոնք աշխատում էին ավտոմեքենաների շարժիչներում բենզինի կարգավորման, որոշակի էլեկտրոնային տեղեկատվության փոխանցման կամ լվացման ֆիքսված ռեժիմների հետ, ներդրվել են համակարգչային հիշողության մեջ կամ օգտագործելով տարբեր տեսակի կարգավորիչներ կամ ուղղակիորեն ձեռնարկություններում:
Յոթանասունական թվականներին սկսվեց ունիվերսալ հաշվողական համակարգերի արտադրությունը, որոնք միավորում էին պրոցեսորը, մեծ քանակությամբ հիշողությունը, տարբեր ինտերֆեյսների սխեմաներ՝ ընդհանուր մեծ ինտեգրալ շղթայում տեղակայված մուտքային-ելքային մեխանիզմով (այսպես կոչված. մեկ չիպով համակարգիչներ) կամ, այլ տարբերակներում, խոշոր ինտեգրալ սխեմաներ, որոնք տեղակայված են ընդհանուր տպագիր տպատախտակի վրա: Արդյունքում, երբ համակարգիչների չորրորդ սերունդը լայն տարածում գտավ, սկսվեց վաթսունականներին ստեղծված իրավիճակի կրկնությունը, երբ համեստ մինիհամակարգիչները աշխատանքի մի մասը կատարում էին խոշոր հիմնական համակարգիչներում::
Չորրորդ սերնդի համակարգչային հատկություններ
Չորրորդ սերնդի էլեկտրոնային համակարգիչները բարդ էին և ունեին ճյուղավորված հնարավորություններ.
- նորմալ բազմապրոցեսորային ռեժիմ;
- Զուգահեռ հաջորդական տիպի ծրագրեր;
- համակարգչային լեզուների բարձր մակարդակի տեսակներ;
- առաջացումառաջին համակարգչային ցանցեր.
Այս սարքերի տեխնիկական հնարավորությունների զարգացումը նշանավորվեց հետևյալ դրույթներով.
- Տիպիկ ազդանշանի ուշացում 0,7 նվ/վ.
- Հիշողության առաջատար տեսակը բնորոշ կիսահաղորդիչն է: Այս տեսակի հիշողությունից տեղեկատվության գեներացման ժամանակահատվածը 100–150 ns է։ Հիշողություն՝ 1012-1013 նիշ։
Օպերացիոն համակարգերի ապարատային ներդրման օգտագործում
Մոդուլային համակարգերը սկսել են օգտագործվել ծրագրային տիպի գործիքների համար:
Առաջին անհատական էլեկտրոնային համակարգիչը ստեղծվել է 1976թ.-ի գարնանը: Հիմնվելով սովորական էլեկտրոնային խաղերի սխեմայի ինտեգրված 8-բիթանոց կարգավորիչների վրա՝ գիտնականները ստեղծեցին սովորական BASIC ծրագրավորված Apple խաղային մեքենա, որը մեծ ժողովրդականություն ձեռք բերեց: 1977 թվականի սկզբին հայտնվեց Apple Comp.-ը, և սկսվեց Apple-ի առաջին անհատական համակարգիչների արտադրությունը Երկրի վրա։ Այս համակարգչային մակարդակի պատմությունը ընդգծում է այս իրադարձությունը որպես ամենակարևորը:
Այսօր Apple-ն արտադրում է Macintosh անհատական համակարգիչներ, որոնք շատ առումներով գերազանցում են IBM PC մոդելներին: Apple-ի նոր մոդելներն առանձնանում են ոչ միայն բացառիկ որակով, այլեւ լայն (ժամանակակից չափանիշներով) հնարավորություններով։ Apple-ից համակարգիչների համար մշակվել է նաև հատուկ օպերացիոն համակարգ, որը հաշվի է առնում նրանց բոլոր բացառիկ հնարավորությունները։
Համակարգիչների հինգերորդ սերունդ
Ութսունական թվականներին համակարգիչների (համակարգչային սերունդների) զարգացման գործընթացը թեւակոխում է նոր փուլ՝ հինգերորդ սերնդի մեքենաներ։ Այս սարքերի տեսքըկապված միկրոպրոցեսորների զարգացման հետ։ Համակարգային կոնստրուկցիաների տեսակետից հատկանշական է աշխատանքի բացարձակ ապակենտրոնացումը, իսկ ծրագրային և մաթեմատիկական հիմքերը հաշվի առնելով՝ ծրագրի կառուցվածքում աշխատանքի մակարդակի շարժը բնորոշ է։ Էլեկտրոնային համակարգիչների աշխատանքի կազմակերպումն աճում է։
Հինգերորդ սերնդի համակարգիչների արդյունավետությունը վայրկյանում հարյուր ութից հարյուր ինը գործողություն է: Մեքենաների այս տեսակը բնութագրվում է բազմապրոցեսորային համակարգով, որը հիմնված է թուլացած տիպի միկրոպրոցեսորների վրա, որոնք օգտագործվում են անմիջապես հոգնակի թվով։ Այժմ կան էլեկտրոնային հաշվողական մեքենաների տեսակներ, որոնք ուղղված են համակարգչային լեզուների բարձր մակարդակի տեսակներին:
