בעשורים האחרונים האנושות נכנסה לעידן המחשבים. מחשבים חכמים וחזקים, המבוססים על עקרונות פעולות מתמטיות, עובדים עם מידע, מנהלים את הפעילות של מכונות בודדות ומפעלים שלמים, שולטים באיכות המוצרים והמוצרים השונים. בזמננו, טכנולוגיית המחשב היא הבסיס להתפתחות הציוויליזציה האנושית. בדרך לעמדה זו היה צריך לעבור שביל קצר אך סוער מאוד. ובמשך זמן רב המכונות הללו נקראו לא מחשבים, אלא מחשבים (מחשבים).
סיווג מחשב
לפי הסיווג הכללי, מחשבים מופצים על פני מספר דורות. המאפיינים הקובעים בעת סיווג התקנים לדור מסוים הם המבנים והשינויים האישיים שלהם, דרישות כגון מהירות, גודל זיכרון, שיטות בקרה ושיטות עיבוד נתונים..
כמובןהפצת המחשבים בכל מקרה תהיה מותנית - יש מספר רב של מכונות שלפי סימנים מסויימים נחשבות לדגמים של דור אחד, ולפי אחרים שייכות לדור אחר לגמרי.
כתוצאה מכך, ניתן לסווג מכשירים אלה כשלבים לא חופפים של היווצרות מודלים מסוג מחשוב אלקטרוני.
בכל מקרה, שיפור המחשבים עובר שורה של שלבים. ולדור המחשבים של כל שלב יש הבדלים משמעותיים אחד מהשני מבחינת בסיסים וטכניים, תמיכה מסוימת מסוג מתמטי מסוים.
הדור הראשון של מחשבים
מכונות מחשוב מהדור 1 פותחו בשנים הראשונות שלאחר המלחמה. נוצרו מחשבים אלקטרוניים לא חזקים במיוחד, המבוססים על מנורות מסוג אלקטרוני (זהה כמו בכל דגמי הטלוויזיה של אותן שנים). במידה מסוימת, זה היה שלב היווצרות של טכניקה כזו.
המחשבים הראשונים נחשבו לסוגים ניסיוניים של מכשירים שנוצרו כדי לנתח מושגים קיימים וחדשים (במדעים שונים ובכמה תעשיות מורכבות). הנפח והמסה של מכונות המחשב, שהיו גדולות למדי, דרשו לרוב חדרים גדולים מאוד. עכשיו זה נראה כמו אגדה של שנים שחלפו מזמן ואפילו לא ממש אמיתיות.
הכנסת הנתונים למכונות של הדור הראשון התנהלה בשיטת טעינת כרטיסים מחוררים, וניהול התוכנה של רצפי הפתרון של פונקציות התבצע, למשל, ב-ENIAC - בשיטת ההזנה תקעים וצורות של כדור כתיבה.
למרותלעובדה ששיטת תכנות כזו לקחה זמן רב על מנת להכין את היחידה, לחיבורים בתחומי הקביעה של בלוקי מכונות, היא סיפקה את כל ההזדמנויות להדגים את ה"יכולות" המתמטיות של ENIAC, ועם יתרונות משמעותיים שלה היו הבדלים משיטת הקלטת הנקב בתוכנית, שמתאימה למכונות מסוג ממסר.
עקרון ה"חשיבה"
עובדים שעבדו על המחשבים הראשונים לא עזבו, הם היו כל הזמן ליד המכונות ועקבו אחר יעילות צינורות הוואקום הקיימים. אבל ברגע שלפחות מנורה אחת כשלה, ENIAC קמה מיד, כולם ממהרים חיפשו את המנורה השבורה.
הסיבה המובילה (אם כי משוערת) להחלפה תכופה מאוד של מנורות הייתה הבאה: החימום והזוהר של המנורות משכו חרקים, הם עפו לתוך הנפח הפנימי של המכשיר ו"עזרו" ליצור חשמל קצר מעגל חשמלי. כלומר, הדור הראשון של המכונות הללו היה פגיע מאוד להשפעות חיצוניות.
אם נדמיין שההנחות האלה יכולות להיות נכונות, אז למושג "באגים" ("באגים"), שפירושו שגיאות וטעויות בציוד מחשב בתוכנה וחומרה, יש משמעות שונה לחלוטין.
ובכן, אם מנורות המכונית היו תקינות, אנשי התחזוקה יכלו לכוון את ה-ENIAC למשימה נוספת על ידי סידור מחדש ידני של החיבורים של כששת אלפים חוטים. היה צורך להחליף שוב את כל אנשי הקשר הללו כאשר התעוררה משימה מסוג אחר.
מכונות טוריות
המחשב האלקטרוני הראשון, שהחל להיות בייצור המוני, היה UNIVAC. זה הפך לסוג הראשון של מחשב דיגיטלי אלקטרוני רב תכליתי. UNIVAC, שראשיתה בשנים 1946-1951, דרשה תקופת הוספה של 120 µs, מכפלות כוללות של 1800 µs וחילוקים של 3600 µs.
מכונות כאלה דרשו שטח גדול, הרבה חשמל והיו להן מספר לא מבוטל של מנורות אלקטרוניות.
במיוחד, למחשב האלקטרוני הסובייטי "סטרלה" היו 6400 מנורות אלו ו-60 אלף עותקים של דיודות מסוג מוליכים למחצה. מהירות הדור הזה של מחשבים לא הייתה גבוהה מאלפיים או שלושת אלפים פעולות בשנייה, גודל ה-RAM היה לא יותר משני קילובייט. רק יחידת ה-M-2 (1958) הגיעה ל-RAM של כארבעה KB, ומהירות המכונה הגיעה לעשרים אלף פעולות בשנייה.
מחשבי דור שני
בשנת 1948, הטרנזיסטור הפועל הראשון הושג על ידי כמה מדענים וממציאים מערביים. זה היה מנגנון מגע נקודתי שבו שלושה חוטי מתכת דקים היו במגע עם רצועה של חומר רב גבישי. כתוצאה מכך, משפחת המחשבים השתפרה כבר באותן שנים.
הדגמים הראשונים של מחשבי טרנזיסטור שיצאו עוד במחצית האחרונה של שנות החמישים, וחמש שנים מאוחר יותר הופיעו צורות חיצוניות של המחשב הדיגיטלי עם פונקציות משופרות מאוד.
תכונות אדריכלות
אחד מהעיקרון החשוב של הטרנזיסטור הוא שבעותק בודד הוא יוכל לעשות קצת עבודה עבור 40 מנורות רגילות, וגם אז הוא ישמור על מהירות פעולה גבוהה יותר. המכונה פולטת כמות מינימלית של חום, וכמעט לא תשתמש במקורות חשמל ואנרגיה. בהקשר זה, הדרישות למחשבים אלקטרוניים אישיים גדלו.
במקביל להחלפה הדרגתית של מנורות חשמליות קונבנציונליות בטרנזיסטורים יעילים, חלה עלייה בשיפור הטכניקה לאחסון נתונים זמינים. הרחבת הזיכרון בעיצומה, והסרט שעבר שינוי מגנטי, שהיה בשימוש לראשונה בדור הראשון של מחשבי UNIVAC, החל להשתפר.
יש לציין שבאמצע שנות השישים של המאה הקודמת, נעשה שימוש בשיטה של אחסון נתונים על דיסקים. התקדמות משמעותית בשימוש במחשבים אפשרה להשיג מהירות של מיליון פעולות בשנייה! בפרט, "Stretch" (בריטניה), "Atlas" (ארה"ב) יכול להיחשב בין מחשבי טרנזיסטור רגילים מהדור השני של מחשבים אלקטרוניים. באותה תקופה, ברית המועצות ייצרה גם דגמי מחשב באיכות גבוהה (במיוחד BESM-6).
שחרור מחשבים המבוססים על טרנזיסטורים גרמה להפחתה בנפח, במשקל, בעלויות החשמל ובעלות המכונות, וכן לשיפור האמינות והיעילות. זה איפשר להגדיל את מספר המשתמשים ואת רשימת המשימות לפתרון. בהתחשב בתכונות שייחדו את הדור השני של המחשבים,המפתחים של מכונות כאלה החלו לבנות צורות אלגוריתמיות של שפות לסוגי חישובים הנדסיים (במיוחד, ALGOL, FORTRAN) וכלכליים (במיוחד COBOL).
דרישות ההיגיינה למחשבים אלקטרוניים גם גוברת. בשנות החמישים הייתה פריצת דרך נוספת, אבל עדיין היא עדיין הייתה רחוקה מהרמה המודרנית.
חשיבות OS
אבל אפילו באותה תקופה, המשימה המובילה של טכנולוגיית המחשב הייתה לצמצם משאבים - זמן עבודה וזיכרון. כדי לפתור בעיה זו, הם החלו לתכנן אבות טיפוס של מערכות הפעלה נוכחיות.
סוגי מערכות ההפעלה הראשונות (OS) אפשרו לשפר את האוטומציה של העבודה של משתמשי מחשב, שנועדה לבצע משימות מסוימות: הזנת נתוני תוכנית למכונה, קריאה למתרגמים הדרושים, התקשרות תתי שגרות הספרייה המודרניות הנחוצות לתוכנית וכו'.
לכן, בנוסף לתוכנית ולמידע שונה, במחשבי הדור השני היה צורך להשאיר גם הוראה מיוחדת, שבה צוינו שלבי העיבוד ורשימת נתונים על התוכנה ומפתחיה. לאחר מכן, מספר מסוים של משימות למפעילים (סטים עם משימות) החלו להכנס למכונות במקביל, בצורות אלו של מערכות הפעלה היה צורך לחלק את סוגי משאבי המחשב בין צורות מסוימות של משימות - שיטת ריבוי תכנות של הופיעו עובד ללימוד נתונים.
דור שלישי
עקב פיתוחהטכנולוגיה של יצירת מעגלים משולבים (ICs) של מחשבים הצליחה להשיג האצה של המהירות ומידת האמינות של מעגלי מוליכים למחצה קיימים, כמו גם הפחתה נוספת במידותיהם, בכמות ההספק בשימוש ובמחיר.
צורות משולבות של מיקרו-מעגלים החלו כעת להיות מיוצרים מסט קבוע של חלקים מסוג אלקטרוני, שסופקו בפרוסות סיליקון מוארכות מלבניות, ואורך צד אחד היה לא יותר מ-1 ס"מ. קריסטלים) ממוקם במארז פלסטיק של נפחים קטנים, מידות בו ניתן לחשב רק באמצעות הבחירה של מה שנקרא. "רגליים".
בגלל הסיבות הללו, קצב הפיתוח של המחשבים החל לעלות במהירות. זה איפשר לא רק לשפר את איכות העבודה ולהפחית את העלות של מכונות כאלה, אלא גם ליצור מכשירים מסוג קטן, פשוט, זול ואמין - מיני מחשב. מכונות אלו תוכננו במקור כדי לפתור בעיות טכניות ביותר בתרגילים ובטכניקות שונות.
הרגע המוביל באותן שנים נחשב לאפשרות של איחוד מכונות. הדור השלישי של מחשבים נוצר תוך התחשבות בדגמים בודדים תואמים מסוגים שונים. כל ההאצות האחרות בפיתוח תוכנות מתמטיות ושונות תורמות ליצירת תוכניות אצווה לפתרון בעיות סטנדרטיות של שפת תכנות מוכוונת בעיה. ואז, לראשונה, מופיעות חבילות תוכנה - צורות של מערכות הפעלה שעליהן מתפתח הדור השלישי של המחשבים
דור רביעי
שיפור אקטיבי של מכשירים אלקטרוניים של מחשביםתרם להופעתם של מעגלים משולבים גדולים (LSI), כאשר כל גביש הכיל כמה אלפי חלקים מסוג חשמלי. הודות לכך, החלו לייצר את הדורות הבאים של מחשבים, שבסיסם היסודי קיבל כמות גדולה יותר של זיכרון ומחזורים מופחתים ליישום פקודות: השימוש בבייטים של זיכרון בפעולת מכונה אחת החל לרדת באופן משמעותי. אבל, מכיוון שעלויות התכנות כמעט ולא ירדו, עלו לקדמת הבמה המשימות של צמצום משאבים מסוג אנושי גרידא, ולא מסוג מכונה, כמו קודם.
הופקו מערכות הפעלה מהסוגים הבאים, שאפשרו למפעילים לשפר את התוכנות שלהם ישירות מאחורי צגי המחשב, דבר זה פשט את עבודת המשתמשים, וכתוצאה מכך הופיעו בקרוב הפיתוחים הראשונים של בסיס תוכנה חדש. שיטה זו סתרה לחלוטין את התיאוריה של השלבים הראשוניים של פיתוח המידע, שהשתמשו במחשבים מהדור הראשון. כעת החלו להשתמש במחשבים לא רק להקלטת כמויות גדולות של מידע, אלא גם לאוטומציה ומיכון של תחומי פעילות שונים.
שינויים בתחילת שנות השבעים
בשנת 1971, שוחרר מעגל משולב גדול של מחשבים, שבו נמצא כל המעבד של מחשב של ארכיטקטורות קונבנציונליות. כעת ניתן היה לסדר במעגל משולב גדול אחד כמעט את כל המעגלים מסוג אלקטרוני שלא היו מורכבים בארכיטקטורת מחשב טיפוסית. לפיכך, האפשרויות של ייצור המוני של מכשירים קונבנציונליים עבור קטןמחירים. זה היה הדור החדש והרביעי של מחשבים.
מאז, יוצרו הרבה מעגלי בקרה זולים (בשימוש במחשבי מקלדת קומפקטיים) שמתאימים לאחד או כמה לוחות מעגלים משולבים גדולים עם מעבדים, מספיק זיכרון RAM ומבנה של חיבורים עם סוג מנהלים חיישנים במנגנוני בקרה.
תוכניות שעבדו עם הסדרת בנזין במנועי מכוניות, עם העברת מידע אלקטרוני מסוים או עם מצבי כביסה קבועים, הוכנסו לזיכרון המחשב או באמצעות סוגים שונים של בקרים, או ישירות בארגונים.
שנות השבעים החלו בייצור מערכות מחשוב אוניברסליות המשלבות מעבד, כמות גדולה של זיכרון, מעגלים של ממשקים שונים עם מנגנון קלט-פלט הממוקם במעגל משולב גדול משותף (מה שנקרא מחשבים עם שבב בודד) או, בגרסאות אחרות, מעגלים משולבים גדולים הממוקמים על לוח מעגלים מודפסים משותפים. כתוצאה מכך, כאשר הדור הרביעי של המחשבים התפשט, החלה חזרה על המצב שהתפתח בשנות השישים, כאשר מיני מחשבים צנועים ביצעו חלק מהעבודה במחשבי מיינפריים גדולים.
נכסי מחשב מהדור הרביעי
הדור הרביעי של המחשבים האלקטרוניים היו מורכבים ובעלי יכולות מסועפות:
- מצב ריבוי מעבדים רגיל;
- תוכניות מסוג מקבילי-רצף;
- סוגים ברמה גבוהה של שפות מחשב;
- התעוררותרשתות מחשבים ראשונות.
פיתוח היכולות הטכניות של מכשירים אלה סומן על ידי ההוראות הבאות:
- עיכוב אות אופייני ב-0.7 ns/v.
- סוג הזיכרון המוביל הוא מוליך למחצה טיפוסי. תקופת יצירת המידע מסוג זה של זיכרון היא 100-150 ns. זיכרון - 1012-1013 תווים.
שימוש ביישום חומרה של מערכות הפעלה
החלו להשתמש במערכות מודולריות עבור כלים מסוג תוכנה.
המחשב האלקטרוני האישי הראשון נוצר באביב 1976. בהתבסס על בקרי ה-8 סיביות המשולבים של מעגל משחק אלקטרוני קונבנציונלי, מדענים ייצרו מכונת משחק קונבנציונלית של אפל מתוכנת BASIC, שזכתה לפופולריות רבה. בתחילת 1977 הופיע Apple Comp., והחל ייצורם של המחשבים האישיים הראשונים של אפל על פני כדור הארץ. ההיסטוריה של רמת המחשב הזו מדגישה את האירוע הזה כחשוב ביותר.
היום, אפל מייצרת מחשבים אישיים מקינטוש, שמתעלים מבחינות רבות על דגמי ה-IBM PC. הדגמים החדשים של אפל נבדלים לא רק באיכות יוצאת דופן, אלא גם ביכולות נרחבות (בסטנדרטים מודרניים). גם מערכת הפעלה מיוחדת פותחה עבור מחשבים מבית אפל, הלוקחת בחשבון את כל המאפיינים יוצאי הדופן שלהם.
הדור החמישי של מחשבים
בשנות השמונים תהליך הפיתוח של מחשבים (דורות מחשבים) נכנס לשלב חדש - מכונות דור חמישי. המראה של מכשירים אלההקשורים לפיתוח מעבדי מיקרו. מנקודת המבט של קונסטרוקציות מערכת, ביזור מוחלט של העבודה הוא אופייני, ובהתחשב בבסיסי תוכנה ומתמטיים, תנועה לרמת העבודה במבנה התוכנית היא אופיינית. ארגון העבודה של מחשבים אלקטרוניים הולך וגדל.
היעילות של הדור החמישי של מחשבים היא מאה שמונה עד מאה ותשע פעולות בשנייה. סוג זה של מכונה מתאפיין במערכת מרובת מעבדים, המבוססת על מיקרו-מעבדים מסוגים מוחלשים, המשמשים מיד ברבים. כעת ישנם סוגי מחשוב אלקטרוניים של מכונות המכוונות לסוגים ברמה גבוהה של שפות מחשב.
