Hlavné etapy v histórii vývoja počítačov. Evolúcia PC: od začiatku až po sériovú výrobu

Na konci 19. storočia Herman Hollerith v Amerike vynašiel perforovacie stroje. Na uchovávanie číselných informácií používali dierne štítky.

Každý takýto stroj mohol vykonávať iba jeden špecifický program, manipulujúci s diernymi štítkami a číslami, ktoré sú na nich vyrazené.

Počítacie a perforovacie stroje perforované, triedené, sčítané, tlačené číselné tabuľky. Na týchto strojoch bolo možné riešiť mnohé typické úlohy štatistického spracovania, účtovníctva a iné.

G. Hollerith založil firmu na výrobu počítacích a dierovacích strojov, ktorá sa potom pretransformovala na spol. IBM- teraz najznámejší výrobca počítačov na svete.

Bezprostrednými predchodcami počítačov boli relé počítacie stroje.

V 30. rokoch 20. storočia bola automatizácia relé značne rozvinutá. , ktorý umožňoval kódovať informácie v binárnej forme.

Počas prevádzky reléového stroja sa tisíce relé prepínajú z jedného stavu do druhého.

Rádiová technológia sa rýchlo rozvíjala v prvej polovici 20. storočia. Hlavným prvkom rádiových prijímačov a rádiových vysielačov v tom čase boli vákuové elektrónky.

Elektronické lampy sa stali technickým základom pre prvé elektronické počítače (počítače).

Prvý počítač - univerzálny stroj na vákuových trubiciach - bol vyrobený v USA v roku 1945.

Tento stroj sa nazýval ENIAC (skratka pre Electronic Digital Integrator and Computer). Dizajnérmi ENIACu boli J. Mouchli a J. Eckert.

Rýchlosť počítania tohto stroja tisíckrát prevyšovala rýchlosť štafetových strojov tej doby.

Prvý elektronický počítač ENIAC bol naprogramovaný metódou plug-and-switch, to znamená, že program bol zostavený spojením jednotlivých blokov stroja na spínacej doske s vodičmi.

Tento zložitý a zdĺhavý postup prípravy stroja na prácu spôsobil, že jeho obsluha bola nepohodlná.

Hlavné myšlienky, podľa ktorých sa výpočtová technika vyvíjala dlhé roky, vypracoval najväčší americký matematik John von Neumann.

V roku 1946 publikoval časopis „Nature“ článok J. von Neumanna, G. Goldsteina a A. Burksa „Predbežná úvaha o logickom návrhu elektronického výpočtového zariadenia“.

Tento článok načrtol princípy konštrukcie a fungovania počítačov. Hlavným z nich je princíp uloženia programu v pamäti, podľa ktorého sú dáta a program umiestnené vo všeobecnej pamäti stroja.

Zásadný popis zariadenia a činnosti počítača sa zvyčajne nazýva tzv počítačová architektúra. Myšlienky načrtnuté vo vyššie uvedenom článku sa nazývali „počítačová architektúra od J. von Neumanna“.

V roku 1949 bol zostrojený prvý počítač s architektúrou Neumann – anglický stroj EDSAC.

O rok neskôr sa objavil americký počítač EDVAC. Pomenované stroje existovali v jednotlivých kópiách. Sériová výroba počítačov začala vo vyspelých krajinách sveta v 50. rokoch.

U nás bol prvý počítač vytvorený v roku 1951. Volal sa MESM – malý elektronický počítací strojček. Dizajnérom MESM bol Sergej Alekseevič Lebedev

Pod vedením S.A. Lebedev v 50. rokoch boli postavené sériové elektrónkové počítače BESM-1 (veľký elektronický počítací stroj), BESM-2, M-20.

V tom čase patrili tieto stroje medzi najlepšie na svete.

V 60-tych rokoch S.A. Lebedev viedol vývoj polovodičových počítačov BESM-ZM, BESM-4, M-220, M-222.

Výnimočným počinom toho obdobia bol stroj BESM-6. Ide o prvý domáci a jeden z prvých počítačov na svete s rýchlosťou 1 milión operácií za sekundu. Následné nápady a vývoj S.A. Lebedev prispel k vytvoreniu pokročilejších strojov ďalších generácií.

Elektronická výpočtová technika sa zvyčajne delí na generácie

Generačné zmeny boli najčastejšie spojené so zmenou prvkovej základne počítačov, s pokrokom elektronickej techniky.

To vždy viedlo k zvýšeniu výpočtového výkonu počítačov, teda rýchlosti a pamäte.

Ale to nie je jediný dôsledok generačnej výmeny. Takýmito prechodmi došlo k výrazným zmenám v architektúre počítača, rozšíril sa okruh úloh riešených na počítači, zmenil sa spôsob interakcie medzi používateľom a počítačom.

Prvá generácia počítačov - lampové autá 50. rokov. Rýchlosť počítania najrýchlejších strojov prvej generácie dosiahla 20 tisíc operácií za sekundu (počítač M-20).

Na zadávanie programov a údajov sa používali dierne pásky a dierne štítky.

Keďže vnútorná pamäť týchto strojov bola malá (mohla obsahovať niekoľko tisíc čísel a programových inštrukcií), používali sa najmä na inžinierske a vedecké výpočty nesúvisiace so spracovaním veľkého množstva údajov.

Boli to dosť objemné stavby s tisíckami lámp, niekedy zaberajúce stovky metrov štvorcových a spotrebúvajúce stovky kilowattov elektriny.

Programy pre takéto stroje boli zostavené v jazykoch strojových inštrukcií. Toto je dosť náročná práca.

Preto bolo programovanie v tých časoch dostupné pre málo ľudí.

V roku 1949 bolo v USA vytvorené prvé polovodičové zariadenie, ktoré nahradilo vákuovú elektrónku. Nazýva sa tranzistor. Tranzistory sa rýchlo udomácnili v rádiovom inžinierstve.

Druhá generácia počítačov

V 60. rokoch sa tranzistory stali základom pre počítače druhej generácie.

Prechod na polovodičové prvky zlepšil kvalitu počítačov vo všetkých ohľadoch: stali sa kompaktnejšími, spoľahlivejšími, menej energeticky náročnými.

Rýchlosť väčšiny strojov dosahovala desiatky a stovky tisíc operácií za sekundu.

Objem vnútornej pamäte sa v porovnaní s počítačmi prvej generácie zväčšil stonásobne.

Externé (magnetické) pamäťové zariadenia boli značne vyvinuté: magnetické bubny, magnetické páskové jednotky.

Vďaka tomu bolo možné vytvárať informačno-referenčné, vyhľadávacie systémy na počítači.

Takéto systémy sú spojené s potrebou uchovávať veľké množstvo informácií na magnetických médiách po dlhú dobu.

Počas druhej generácie programovacie jazyky na vysokej úrovni sa začali rýchlo rozvíjať. Prvými z nich boli FORTRAN, ALGOL, COBOL.

Programovanie prestalo závisieť od modelu stroja, stalo sa jednoduchším, prehľadnejším, dostupnejším.

Programovanie ako prvok gramotnosti sa rozšírilo najmä medzi ľuďmi s vyšším vzdelaním.

Tretia generácia počítačov vznikla na novej elementárnej báze - integrovaných obvodoch. Pomocou veľmi zložitej technológie sa špecialisti naučili, ako namontovať pomerne zložité elektronické obvody na malú dosku z polovodičového materiálu s plochou menšou ako 1 cm.

Nazývali sa integrované obvody (IC).

Prvé integrované obvody obsahovali desiatky, potom stovky prvkov (tranzistory, odpory atď.).

Keď sa stupeň integrácie (počet prvkov) priblížil k tisícke, začali sa nazývať veľké integrované obvody – LSI; potom sa objavili veľmi veľké integrované obvody - VLSI.

Počítače tretej generácie sa začali vyrábať v druhej polovici 60. rokov, keď americká spoločnosť IBM začala vyrábať systém strojov IBM-360. Boli to stroje IS.

O niečo neskôr sa začali vyrábať stroje radu IBM-370, postavené na LSI.

V Sovietskom zväze sa v 70. rokoch začala výroba strojov radu ES EVM (Unified Computer System) na modeli IBM-360/370.

Prechod na tretiu generáciu spojené s významnými zmenami v architektúre počítačov.

Teraz môžete na rovnakom počítači spustiť niekoľko programov súčasne. Tento režim prevádzky sa nazýva multiprogramový (multiprogramový) režim.

Rýchlosť najvýkonnejších modelov počítačov dosiahla niekoľko miliónov operácií za sekundu.

Na strojoch tretej generácie sa objavil nový typ externých úložných zariadení - magnetické disky .

Rovnako ako magnetické pásky, aj disky môžu uchovávať neobmedzené množstvo informácií.

Ale magnetické diskové jednotky (MDD) sú oveľa rýchlejšie ako NML.

Nové typy I/O zariadení sú široko používané: zobrazuje, plotre.

V tomto období sa výrazne rozšírili oblasti použitia počítačov. Začali sa vytvárať databázy, prvé systémy umelej inteligencie, počítačom podporovaný dizajn (CAD) a riadiace (ACS) systémy.

V sedemdesiatych rokoch minulého storočia sa rad malých (mini) počítačov výrazne rozvinul. Akýmsi štandardom sa tu stali stroje americkej firmy DEC radu PDP-11.

U nás podľa tohto vzoru vznikla séria strojov SM EVM (Small Computer System). Sú menšie, lacnejšie, spoľahlivejšie ako veľké stroje.

Stroje tohto typu sú dobre prispôsobené na účely riadenia rôznych technických objektov: výrobných závodov, laboratórnych zariadení, vozidiel. Z tohto dôvodu sa nazývajú riadiace stroje.

V druhej polovici 70. rokov výroba minipočítačov prevyšovala produkciu veľkých strojov.

Štvrtá generácia počítačov

Ďalšia revolučná udalosť v elektronike nastala v roku 1971, keď americká spoločnosť Intel oznámila vytvorenie mikroprocesor .

Mikroprocesor je veľmi veľký integrovaný obvod schopný vykonávať funkcie hlavnej jednotky počítača - procesora.

Mikroprocesor je miniatúrny mozog, ktorý pracuje podľa programu vloženého do jeho pamäte.

Spočiatku sa mikroprocesory začali integrovať do rôznych technických zariadení: stroje, autá, lietadlá . Takéto mikroprocesory automaticky riadia činnosť tejto techniky.

Spojením mikroprocesora so vstupno-výstupnými zariadeniami, externou pamäťou, bol získaný nový typ počítača: mikropočítač

Mikropočítače patria k strojom štvrtej generácie.

Významným rozdielom medzi mikropočítačmi a ich predchodcami je ich malá veľkosť (veľkosť domáceho televízora) a porovnateľná lacnosť.

Ide o prvý typ počítača, ktorý sa objavil v maloobchode.

Najpopulárnejším typom počítača sú dnes osobné počítače.

Vznik fenoménu osobných počítačov sa spája s menami dvoch amerických špecialistov: Steva Jobsa a Steva Wozniaka.

V roku 1976 sa zrodil ich prvý sériový počítač Apple-1 a v roku 1977 Apple-2.

Podstatu toho, čo je osobný počítač, možno zhrnúť takto:

PC je mikropočítač s užívateľsky prívetivým hardvérom a softvérom.

Používa hardvér počítača

farebný grafický displej,

manipulátory myši,

"joystick",

pohodlná klávesnica,

užívateľsky prívetivé kompaktné disky (magnetické a optické).

softvér umožňuje osobe ľahko komunikovať so strojom, rýchlo sa naučiť základné techniky práce s ním, získať výhody počítača bez toho, aby sa uchýlil k programovaniu.

Komunikácia medzi človekom a PC môže prebiehať formou hry s farebnými obrázkami na obrazovke, zvukovým sprievodom.

Nie je prekvapujúce, že stroje s takýmito vlastnosťami si rýchlo získali obľubu, a to nielen medzi odborníkmi.

Počítač sa stáva bežným domácim spotrebičom ako rádio alebo televízor. Vyrábajú sa vo veľkých množstvách, predávajú sa v obchodoch.

Od roku 1980 sa americká spoločnosť IBM stala „trendsetterom“ na trhu PC.

Jeho dizajnérom sa podarilo vytvoriť architektúru, ktorá sa stala de facto medzinárodným štandardom pre profesionálne počítače. Stroje tejto série sa nazývali IBM PC (Personal Computer).

Koncom 80. a začiatkom 90. rokov sa počítače Apple Corporation Macintosh stali veľmi populárnymi. V USA sú široko používané vo vzdelávacom systéme.

Vznik a rozšírenie PC z hľadiska jeho významu pre spoločenský vývoj je porovnateľné so vznikom kníhtlače.

Práve PC urobilo z počítačovej gramotnosti masový fenomén.

S rozvojom tohto typu stroja sa objavil pojem „informačné technológie“, bez ktorých sa už vo väčšine oblastí ľudskej činnosti nedá zvládnuť.

Vo vývoji počítačov štvrtej generácie je ešte jedna línia. Toto je superpočítač. Stroje tejto triedy majú rýchlosť stoviek miliónov a miliárd operácií za sekundu.

Prvým superpočítačom štvrtej generácie bol americký stroj ILLIAC-4, po ňom nasledovali CRAY, CYBER atď.

Z domácich strojov do tejto série patrí viacprocesorový počítačový komplex ELBRUS.

počítač piatej generácie Toto sú stroje blízkej budúcnosti. Ich hlavnou kvalitou by mala byť vysoká intelektuálna úroveň.

Stroje piatej generácie sú realizované umelou inteligenciou.

V tomto smere sa už prakticky urobilo veľa.

V modernej spoločnosti je ťažké si predstaviť život bez takej jedinečnej veci, akou je počítač. Modely a typy moderných počítačov nás prekvapujú svojimi schopnosťami, kompaktnými rozmermi, dizajnom... Ale prvé počítače takí vôbec neboli.

Moderné počítače môžu vďaka určitým programom robiť zázraky v absolútne akejkoľvek sfére spoločnosti. Grafické obrázky, úprava textu, zvukových a video súborov, 3D modelovanie, vysielanie obrázkov a mnohé ďalšie funkcie sa teraz zdajú byť pre stroj bežnou vecou. Nebolo to však vždy tak. Aby sme predložili úplný obraz, navrhujeme zvážiť najznámejšie fakty z histórie elektronických počítačov.

Foto: www-mynet-com-demo.sitemod.io

Vykonávanie rôznych výpočtov už dlho zohráva kľúčovú úlohu. Na tieto účely sa používali rôzne zariadenia. Prvým zástupcom výpočtových zariadení však bolo počítadlo, ktoré sa prvýkrát objavilo v Nebeskej ríši. V iných starovekých štátoch sa používali analógy čínskeho vynálezu.

Staroveké grécke počítadlo je spracovaná doska s drážkami pre kamene. V starovekom Ríme začali používať svietidlo vyrobené z mramoru. V Rusku na tento účel slúžilo počítadlo, ktoré sa dodnes uchováva v domácnostiach niektorých babičiek. Možno je to len pocta pamäti alebo zvyku.

O mnoho storočí neskôr sa objavili prvé predpoklady na zdokonaľovanie techniky a vznik nových výpočtových zariadení. A tak sa v roku 1642 stal iniciátorom francúzsky matematik B. Pascal. Vďaka jeho práci bol vyrobený prvý aritmetický stroj. Princíp jeho činnosti je založený na ozubených kolesách. Zariadenie umožňovalo sčítať párne desatinné čísla, čo bolo v tejto oblasti rozhodne prelomové. Vynálezca bol hrdý na svoje duchovné dieťa a tvrdil, že manipulácie vykonávané strojom sú bližšie k mysleniu ako napríklad činy zvierat.

Foto: znaimo.com.ua

Mysle celého Starého a Nového sveta sa sústredili na problematiku vytvárania výpočtových zariadení. V roku 1673 bola v Nemecku zavedená ďalšia novinka tej doby. Nemecký matematik Leibniz vytvoril stroj so zložitejším algoritmom akcií. Jeho duchovné dieťa už bolo schopné vykonávať základné matematické výpočty.

Rok 1823 bol poznačený vznikom nového projektu. Spája sa s menom Charlesa Babbagea, ktorý predložil myšlienku vytvorenia univerzálneho počítacieho stroja, ktorý by bol založený na jasnom automatizovanom algoritme – programe. Možno aj vďaka Anglicku sa začalo nové obdobie vo vývoji výpočtovej techniky. Napriek všetkému úsiliu o dosiahnutie cieľa však táto myšlienka nebola predurčená na uskutočnenie.

Na vytvorenie takéhoto zariadenia bol vyvinutý špeciálny programovací jazyk. Jej autorkou je Ada Lovelace, po ktorej dostala meno. Na výrobu prístroja boli potrebné špeciálne komponenty, ktoré sa v tej dobe nedali kúpiť. Do roku 1940 sa im však predsa len podarilo vytvoriť podobný počítač fungujúci na elektromechanickom relé a na princípe matematickej logiky.

Foto: dost.baria-vungtau.gov.vn

40. roky 20. storočia boli poznačené rýchlym skokom v histórii počítačové inžinierstvo. Súbežne s vydaním softvérových zariadení pre výpočtovú techniku ​​sa objavil prvý elektronický počítač na svete, ktorého práca bola založená na rádiových trubiciach.

V Spojených štátoch John Mauchly a J. Presper Eckert nasledujúci rok po skončení 2. svetovej vojny predstavili nový vynález s názvom Eniac, na tvorbe ktorého sa podieľal John von Neumann. Vďaka jeho zásluhám boli prijaté hlavné komponenty počítača. Naďalej tvoria základ moderných počítačov.

Spočiatku bol počítač vytvorený pre potreby armády. Mala byť k dispozícii ozbrojeným silám, aby vypočítali balistickú dráhu projektilov a vytvorili nové balistické tabuľky. Do vývoja projektu boli zapojené všetky druhy zdrojov a oddelení, aby sa proces urýchlil. Bol však schválený až v roku 1943. V tomto smere model vyšiel už v povojnovom období. Ale napriek tomu sa počítač osvedčil v mnohých civilných odvetviach.

Foto: vilne.org.ua

Práce na tvorbe počítačov sa vykonávali aj v iných krajinách. Takže v Anglicku sa v roku 1949 objavil prototyp počítača. ZSSR predstavil dve verzie zázraku techniky naraz: v 50. roku 20. storočia sa objavil malý elektronický počítač a o dva roky neskôr jeho väčšia variácia.

Prvé počítače si vyžadovali veľa úsilia na obsluhu – veľké množstvo pracovníkov obsluhovalo len jeden stroj. Údržba takéhoto zariadenia navyše znamenala vysoké finančné náklady z dôvodu častých porúch vákuových elektrónok, ktoré neboli lacné a nachádzali sa na zariadeniach vo veľkom počte. Rozmery prvých počítačov boli navyše také veľké, že zaberali celú miestnosť. Preto sa stali dostupnými len pre niekoľko organizácií.

Do roku 1948 sa našlo riešenie, ako nahradiť vákuové elektrónky kompaktnejšími tranzistormi a obvodmi poskytujúcimi pamäť pracujúcimi na magnetických jadrách. Táto inovácia výrazne zmenšila veľkosť stroja. Už v 60. rokoch bola predstavená kompaktnejšia verzia technológie PDP-8. Vyrobila ho spoločnosť DigitalEquipment.

Foto: encontreaquinoreca.com

Ďalším inovátorom bol zamestnanec Texas Instruments. Na pracovisku prišiel s myšlienkou vytvorenia integrovaného obvodu z polovodičov. Jack Kilby sa rozhodol umiestniť všetky prvky obvodu na jednu dosku. Po predložení svojho návrhu orgánom získal súhlas.

Prvý prototyp vyzeral neopísateľne a bol to tenký produkt vyrobený z germánia so zabudovanými prvkami elektrického obvodu, ktorý slúžil na premenu jednosmerného prúdu na striedavý. Spojenia častí boli vyrobené pomocou nadzemných drôtov, na výrobu ktorých bol použitý kov. Tento model vyrobil vynálezca ručne, no urobil dojem a po úpravách sa plánovala sériová výroba.

Spoločnosť sa s patentovaním vynálezu neponáhľala. Až 6. februára 1959 bola registrácia patentu ukončená. Napodiv sa okolo vývoja výpočtovej techniky kolovalo veľa klebiet – kvôli veľkej konkurencii sa každý ponáhľal oznámiť svoje vynálezy ako prvý. Pre Texas Instruments bol týmto konkurentom RCA.

Robert Noyce z Kalifornie ako zástupca Fairchild Semiconductor však tiež navrhol podobný nápad a na jar toho roku sa poponáhľal patentovať svoj vynález. Tu bolo na rozdiel od Kilbyho detailnejšie premyslené zapojenie komponentov systému v obvode. Napriek mnohým sporom, alebo možno preto, aby sa im predišlo, v roku 1966 obaja vynálezcovia uznali rovnosť v používaní autorských práv.

Foto: deluxebattery.com

Integrované obvody sú najdôležitejším krokom k personalizácii počítačov. Na realizáciu tohto plánu zostávalo vyriešiť otázku zníženia veľkosti procesora. Na základe rovnakého čipu vytvoril vynálezca Hoff miniatúrnu kópiu mozgu veľkého počítača. Na rozdiel od predchodcu však boli možnosti mikroprocesora veľmi skromné.

Proces zlepšovania sa začal. Procesory pre nové počítače vyrobila spoločnosť Intel. Od roku 1970 prešiel vynález množstvom zmien. V čo najkratšom čase bol Intel-4004, ktorý spracováva iba 4 bity informácií, nahradený Intel-8008 a Intel-8080 - 8-bit.

V roku 1974 sa niekoľko firiem rozhodlo vynájsť nový minipočítač využívajúci moderný procesor Intel-8008. Tvrdili, že tento stroj dokáže to, čoho je schopný mainframe. Rok 1975 bol poznačený objavením sa prvého nového PC Altair-8800, pracujúceho „pod vedením“ mikroprocesora Intel-8080.

Foto: csef.ru

Stojí za zmienku dôležitý fakt: chronologicky Altair nebol najskorším zariadením medzi predstaviteľmi výpočtovej techniky. Už v roku 1974 boli vydané dva modely počítačov Scelbi-8H a Mark-8. V dôsledku historickej nespravodlivosti a nedostatku finančnej podpory však tieto modely zostali v experimentálnom stave a neboli uvedené na výrobnú linku.

Spoločnosť MITS, ktorá vydala IBM Altair-8800, dodala nové stroje poštou vo forme komponentov, to znamená, že pre ďalšiu prevádzku bolo potrebné samostatne spájkovať všetky komponenty zariadenia. Po zložení bol stroj blok s prepínačmi a kontrolkami. Pre prácu s ním bolo potrebné naštudovať si systém binárneho kódovania vo forme kombinácií jednotiek a núl. Okrem toho množstvo pamäte RAM bolo iba 256 bajtov.

Vynálezcom takého zázraku bol Ed Roberts. Nevedel si však ani len predstaviť, že jeho vynález bude medzi obyvateľstvom veľmi žiadaný. Roberts očakával, že dodá na trh až 200 jednotiek zariadení ročne, ale toto číslo bolo prekročené už v prvý deň objednávok.

Foto: preobr.vaonews.ru

V pôvodnom vynáleze veľa zariadení chýbalo, napríklad disková jednotka. To však nezabránilo tomu, aby bol vynález veľmi žiadaný. Neskôr majitelia IBM začali počítaču samostatne dodávať ďalšie komponenty, ako napríklad monitor. Paul Aplen a Bill Gates zložili skladbu „Basic“ v roku 1975. Tento tlmočník umožnil výrazne uľahčiť komunikáciu používateľa s počítačom.

Postupom času sa počítače začali vyrábať už kompletné so vstupnými/výstupnými zariadeniami. Použitie programovacích jazykov tiež umožnilo vytvárať špecializované programy, ktoré vykonávajú špecifické úlohy. Napríklad v roku 1978 vyšiel známy textový editor WordStar.
Zistilo sa, že v mnohých oblastiach činnosti nové stroje odviedli vynikajúcu prácu s úlohami, ktoré vykonávali sálové počítače. Dopyt po vylepšenom Altairu výrazne vzrástol. Spolu s tým začalo byť menej potrebných veľkých počítačov, ako aj ich miniverzií. Táto skutočnosť znepokojila vtedajšieho hlavného výrobcu a dodávateľa počítačov International Business Machines Corporation.

Foto: rcp.ijs.si

Ako experiment sa spoločnosť rozhodla vyrábať osobné počítače. Keďže na vývoj niečoho úplne nového bolo málo času a stálo by to veľa peňazí, rozhodlo sa použiť hotové bloky a komponenty.

V auguste 1981 bol predstavený IBMPC. Existovali obavy z prítomnosti dopytu po ňom, ale napriek tomu spoločnosť jednoducho nemala čas na výrobu prvých počítačov, ktoré už boli podobné tým moderným.

Ako hlavná súčasť počítača bol použitý najnovší 16-bitový mikroprocesor Intel-8088. Vďaka tomu sa množstvo pamäte RAM zvýšilo na 1 MB. Ďalšou novinkou bolo využitie softvéru od Microsoftu.

Moderné technológie nestoja. Každý deň sa na trhu objavuje stále viac a viac nových modelov. V múzeách sa už na prvé počítače zbiera prach. Všetka prevaha výpočtovej techniky, ktorá je v súčasnosti k dispozícii, je však zásluhou dlhoročnej práce a skúseností.

To je všetko, čo máme . Sme veľmi radi, že ste si pozreli našu stránku a strávili nejaký čas obohatením sa o nové poznatky.

Pridajte sa k nám

Tento článok popisuje hlavné fázy vývoja počítačov. Popísané sú hlavné smery vývoja počítačových technológií a dôvody ich vývoja.

Hlavné fázy vývoja počítačov

Počas vývoja výpočtovej techniky boli vyvinuté stovky rôznych počítačov. Na mnohé z nich sa už dávno zabudlo, iné zasa výrazne ovplyvnili moderné myšlienky. V tomto článku uvedieme krátky prehľad niektorých kľúčových historických momentov, aby sme lepšie pochopili, ako sa vývojári dostali ku konceptu moderných počítačov. Budeme brať do úvahy iba hlavné body vývoja, pričom mnohé detaily vynecháme zo zátvoriek. Počítače, ktoré budeme uvažovať, sú uvedené v tabuľke nižšie.

Hlavné etapy v histórii vývoja počítačov:

Rok vydania	Názov počítača	Tvorca	Poznámky
1834	Analytický motor	Babbage	Prvý pokus o zostavenie digitálneho počítača
1936	Z1	Zus	Prvý reléový počítač
1943	KOLOS	britská vláda	Prvý elektronický počítač
1944	Mark I	Aiken	Prvý americký viacúčelový počítač
1946	ENIAC I	Eckert/Moshley	História moderných počítačov začína týmto strojom
1949	EDSAC	Wilks	Prvý počítač s programami uloženými v pamäti
1951	Víchrica I	MIT	Prvý počítač v reálnom čase
1952	IAS	Von Neumann	Tento dizajn sa používa vo väčšine moderných počítačov
1960	PDP-1	DEC	Prvý mini počítač (50 predaných kusov)
1961	1401	IBM	Veľmi obľúbený malý počítač
1962	7094	IBM	Veľmi obľúbený malý počítač
1963	B5000	Burroughs	Prvý stroj navrhnutý pre jazyk na vysokej úrovni
1964	360	IBM	Prvá rodina počítačov
1964	6600	CDC	Prvý superpočítač pre vedecké výpočty
1965	PDP-8	DEC	Prvý sériovo vyrábaný minipočítač (50 000 predaných kusov)
1970	PDP-11	DEC	Tieto minipočítače ovládli počítačový trh v 70. rokoch
1974	8080	Intel	Prvý univerzálny 8-bitový počítač na čipe
1974	CRAY-1	plakať	Prvý vektorový superpočítač
1978	VAX	DEC	Prvý 32-bitový superminipočítač
1981	IBM PC	IBM	Začala sa éra moderných osobných počítačov
1981	Osbome-1	Osborne	Prvý prenosný počítač
1983	Lisa	Apple	Prvý počítač s grafickým užívateľským rozhraním
1985	386	Intel	Prvý 32-bitový predchodca radu Pentium
1985	MIPS	MIPS	Prvý RISC počítač
1987	SPARC	slnko	Prvá pracovná stanica RISC založená na procesore SPARC
1990	RS6000	IBM	Prvý superskalárny počítač
1992	Alfa	DEC	Prvý 64-bitový počítač
1993	newton	Apple	Prvý vreckový počítač

Celkovo možno z histórie rozlíšiť 6 etáp vo vývoji počítačov: generácia mechanických počítačov, elektrónkové počítače (ako ENIAC), tranzistorové počítače (IBM 7094), prvé počítače na integrovaných obvodoch (IBM 360), osobné počítače počítače (linky s procesorom Intel) a takzvané neviditeľné počítače.

Generácia nula - mechanické počítače (1642-1945)

Prvým, kto vytvoril počítací stroj, bol francúzsky vedec Blaise Pascal (1623-1662), po ktorom je pomenovaný jeden z programovacích jazykov. Pascal navrhol tento stroj v roku 1642, keď mal iba 19 rokov, pre svojho otca, vyberača daní. Išlo o mechanické prevedenie s prevodmi a manuálnym pohonom. Pascalov počítací stroj mohol vykonávať iba sčítanie a odčítanie.

O tridsať rokov neskôr veľký nemecký matematik Gottfried Wilhelm Leibniz (1646-1716) zostrojil ďalší mechanický stroj, ktorý dokázal okrem sčítania a odčítania vykonávať aj násobenie a delenie. V skutočnosti Leibniz pred tromi storočiami vytvoril akúsi vreckovú kalkulačku so štyrmi funkciami.

O ďalších 150 rokov neskôr profesor matematiky na Cambridgeskej univerzite Charles Babbage (1792-1871), vynálezca rýchlomera, vyvinul a navrhol rozdielový motor. Tento mechanický stroj, ktorý podobne ako Pascalov stroj vedel len sčítať a odčítať, vypočítal tabuľky čísel pre námornú navigáciu. Do stroja bol vložený iba jeden algoritmus - metóda konečných diferencií pomocou polynómov. Tento stroj mal pomerne zaujímavý spôsob výstupu informácií: výsledky boli vytlačené oceľovou pečiatkou na medenej platni, čo predpokladalo neskoršie vstupno-výstupné médiá – dierne štítky a CD.

Hoci jeho zariadenie fungovalo celkom dobre, Babbage sa čoskoro začal nudiť strojom, na ktorom bežal iba jeden algoritmus. Strávil veľa času, väčšinu svojho rodinného majetku a ďalších 17 000 libier od vlády vývojom analytického motora. Analytický stroj mal 4 komponenty: pamäťové zariadenie (pamäť), výpočtové zariadenie, vstupné zariadenie (na čítanie diernych štítkov), výstupné zariadenie (dierovač a tlačiareň). Pamäť pozostávala z 1000 slov s 50 desatinnými miestami; každé zo slov obsahovalo premenné a výsledky. Výpočtové zariadenie prijalo operandy z pamäte, následne vykonalo operácie sčítania, odčítania, násobenia alebo delenia a výsledok vrátilo späť do pamäte. Rovnako ako Difference Engine, aj toto zariadenie bolo mechanické.

Výhodou analytického motora bolo, že mohol vykonávať rôzne úlohy. Čítala príkazy z diernych štítkov a vykonávala ich. Niektoré pokyny povedali stroju, aby vybral 2 čísla z pamäte, preniesol ich do výpočtového zariadenia, vykonal s nimi operáciu (napríklad sčítanie) a výsledok poslal späť do pamäťového zariadenia. Iné tímy testovali číslo a niekedy vykonali operáciu pobočky v závislosti od toho, či bolo pozitívne alebo negatívne. Ak boli do čítačky vložené dierne štítky s iným programom, stroj vykonal inú sadu operácií. To znamená, že na rozdiel od rozdielového analytického motora môže vykonávať niekoľko algoritmov.

Keďže analytický engine bol naprogramovaný v elementárnom assembleri, potreboval softvér. Na vytvorenie tohto softvéru Babbage najal mladú ženu Adu Augustu Lovelace, dcéru slávneho britského básnika Byrona. Ada Lovelace bola prvou programátorkou na svete. Po nej je pomenovaný moderný programovací jazyk Ada.

Bohužiaľ, ako mnoho moderných inžinierov, Babbage nikdy neodladil počítač. Potreboval tisíce a tisíce ozubených kolies vyrobených s presnosťou, ktorá nebola dostupná v 19. storočí. Babbageove nápady však predbehli dobu a dokonca aj dnes je väčšina moderných počítačov podobná analytickému stroju. Preto je spravodlivé povedať, že Babbage bol starým otcom moderného digitálneho počítača.

Koncom tridsiatych rokov minulého storočia navrhol Nemec Konrad Zuse niekoľko automatických počítacích strojov využívajúcich elektromagnetické relé. Na svoj vývoj sa mu nepodarilo získať prostriedky od vlády, pretože začala vojna. Souss o Babbageovej práci nič nevedel, jeho stroje boli zničené pri bombardovaní Berlína v roku 1944, takže jeho práca neovplyvnila budúci vývoj výpočtovej techniky. Bol však jedným z priekopníkov v tejto oblasti.

O niečo neskôr boli v Amerike navrhnuté počítacie stroje. Stroj Johna Atanasoffa bol na svoju dobu mimoriadne vyspelý. Používal binárne aritmetické a informačné kapacity, ktoré boli pravidelne aktualizované, aby sa predišlo zničeniu údajov. Moderná dynamická pamäť (RAM) funguje presne na rovnakom princípe. Bohužiaľ, tento stroj sa nikdy neuviedol do prevádzky. Svojím spôsobom bol Atanasoff ako Babbage, snílek, ktorý nemal rád technológiu svojej doby.

Počítač Georgea Stibbitza skutočne fungoval, hoci bol primitívnejší ako Atanasoffov stroj. Stibits predviedol svoj stroj na konferencii na Dartmouth College v roku 1940. Tejto konferencie sa zúčastnil John Mauchley, vtedy nevšedný profesor fyziky na Pensylvánskej univerzite. Neskôr sa veľmi preslávil v oblasti vývoja počítačov.

Zatiaľ čo Soos, Stibits a Atanasoff vyvíjali automatické sčítacie stroje, mladý Howard Aiken na Harvarde tvrdo pracoval na navrhovaní manuálnych sčítacích strojov ako súčasť svojej doktorandskej dizertačnej práce. Po ukončení výskumu si Aiken uvedomil dôležitosť automatických výpočtov. Išiel do knižnice, prečítal si o Babbageovej práci a rozhodol sa postaviť rovnaký druh počítača z relé, ktoré Babbage nedokázal zostrojiť z ozubených kolies.

Prvý počítač Aiken, Mark I, bol dokončený v roku 1944. Počítač mal 72 slov s 23 desatinnými miestami a mohol vykonať akýkoľvek príkaz za 6 sekúnd. Vstupno-výstupné zariadenia používali diernu pásku. V čase, keď Aiken dokončil počítač Mark II, boli reléové počítače zastarané. Začala sa éra elektroniky.

Prvá generácia - elektrónky (1945-1955)

Impulzom k vytvoreniu elektronického počítača bola druhá svetová vojna. Na začiatku vojny nemecké ponorky zničili britské lode. Nemeckí admiráli posielali ponorkám rádiové príkazy a hoci Briti mohli tieto príkazy zachytiť, problém bol v tom, že rádiové správy boli zakódované pomocou zariadenia tzv. ENIGMA, ktorého predchodcu navrhol amatérsky vynálezca a bývalý americký prezident Thomas Jefferson.

Na začiatku vojny sa Britom podarilo získať ENIGMU od Poliakov, ktorí ju následne ukradli Nemcom. Na rozlúštenie zakódovanej správy však bolo potrebné obrovské množstvo výpočtov, ktoré bolo potrebné vykonať ihneď po zachytení rádiogramu. Preto britská vláda zriadila tajné laboratórium na vytvorenie elektronického počítača s názvom COLOSSUS. Na vytvorení tohto stroja sa podieľal slávny britský matematik Alan Turing. COLOSSUS bol v prevádzke už v roku 1943, ale keďže britská vláda mala nad projektom plnú kontrolu a 30 rokov s ním zaobchádzala ako s vojenským tajomstvom, COLOSSUS sa nestal základom pre ďalší vývoj počítačov. Spomenuli sme to len preto, že to bol prvý elektronický digitálny počítač na svete.

Druhá svetová vojna ovplyvnila vývoj výpočtovej techniky v USA. Armáda potrebovala stoly, ktoré sa mali použiť pri zameriavaní ťažkého delostrelectva. Boli najaté stovky žien, aby počítali na manuálnych sčítacích strojoch a vypĺňali polia týchto tabuliek (verilo sa, že ženy sú vo výpočtoch presnejšie ako muži). Tento proces bol však časovo náročný a často sa vyskytli chyby.

John Moushley, ktorý poznal prácu Atanasoffa a Stibblitsa, pochopil, že armáda má záujem o počítacie stroje. Požadoval, aby armáda financovala vytvorenie elektronického počítača. Požiadavka bola splnená v roku 1943 a Mowshley a jeho študent J. Presper Eckert začali navrhovať elektronický počítač, ktorý nazvali ENIAC (Electronic Numerical Integrator and Computer – elektronický digitálny integrátor a kalkulačka). ENIAC pozostával z 18 000 elektrónok a 1 500 relé, vážil 30 ton a spotreboval 140 kilowattov elektriny. Stroj mal 20 registrov, z ktorých každý mohol obsahovať 10-bitové desiatkové číslo. (Desatinný register je veľmi malá pamäť, do ktorej sa zmestí číslo až do určitého určeného maximálneho počtu číslic, niečo ako počítadlo kilometrov, ktoré si pamätá najazdené kilometre, ktoré auto prešlo.) ENIAC mal nainštalovaných 6 000 viackanálových prepínačov. veľa káblov vedie ku konektorom.

Práce na stroji boli ukončené v roku 1946, kedy už nebol potrebný – aspoň na dosiahnutie pôvodných cieľov.

Po skončení vojny mohli Moshley a Eckert založiť školu, kde o svojej práci hovorili kolegom vedcom. Práve v tejto škole sa zrodil záujem o stavbu veľkých digitálnych počítačov.

Po objavení sa školy sa ďalší výskumníci chopili dizajnu elektronických počítačov. Prvý funkčný počítač bol EDSAC (1949). Tento stroj navrhol Maurice Wilkes na univerzite v Cambridge. Ďalej je to JOHNIAC z Rand Corporation, ILLIAC z University of Illinois, MANIAC z laboratória Los Alamos a WEIZAC z Weizmannovho inštitútu v Izraeli.

Eckert a Moushley čoskoro začali pracovať na stroji. EDVAC(Electronic Discrete Variable Computer - elektronický diskrétny parametrický stroj). Žiaľ, tento projekt skončil, keď opustili univerzitu, aby založili počítačovú spoločnosť vo Philadelphii (vtedy ešte nebolo Silicon Valley). Po sérii fúzií sa z tejto spoločnosti stala Unisys Corporation.

Eckert a Mosley chceli získať patent na vynález digitálneho počítača. Po niekoľkých rokoch súdneho sporu sa rozhodlo, že patent je neplatný, pretože Atanasov vynašiel digitálny počítač, hoci si ho nepatentoval.

Zatiaľ čo Eckert a Moushley pracovali na stroji EDVAC, jeden z členov projektu ENIAC, John Von Neumann, odišiel do Inštitútu pre pokročilé štúdium v ​​Princetone, aby vytvoril svoju vlastnú verziu EDVAC s názvom IAS(Immediate Address Storage - pamäť s priamym adresovaním). Von Neumann bol génius v rovnakých oblastiach ako Leonardo da Vinci. Vedel veľa jazykov, bol špecialistom na fyziku a matematiku, mal fenomenálnu pamäť: pamätal si všetko, čo kedy počul, videl alebo čítal. Vedel naspamäť citovať texty kníh, ktoré čítal pred niekoľkými rokmi. Keď sa von Neumann začal zaujímať o počítače, bol už najznámejším matematikom na svete.

Von Neumann si čoskoro uvedomil, že skladanie počítačov s množstvom prepínačov a káblov je časovo náročné a veľmi únavné. Prišiel s myšlienkou, že program by mal byť zastúpený v pamäti počítača v digitálnej forme spolu s údajmi. Poznamenal tiež, že desiatková aritmetika používaná v stroji ENIAC, kde každá číslica bola reprezentovaná desiatimi elektrónkami A zapnutými a 9 vypnutými), by mala byť nahradená paralelnou binárnou aritmetikou. Mimochodom, Atanasov dospel k podobnému záveru až o niekoľko rokov neskôr.

Základný projekt, ktorý von Neumann opísal na začiatku, je teraz známy ako von Neumannov počítač. Bol použitý v EDSAC, prvom stroji s programom v pamäti, a aj teraz, o viac ako pol storočia neskôr, je základom väčšiny moderných digitálnych počítačov. Samotná myšlienka a stroj IAS mali veľmi veľký vplyv na ďalší rozvoj výpočtovej techniky, preto stojí za to stručne opísať von Neumannov projekt. Treba mať na pamäti, že hoci je projekt spojený s menom von Neumanna, na jeho vývoji sa aktívne podieľali iní vedci - najmä Goldstein. Architektúru tohto stroja znázorňuje nasledujúci obrázok:

Von Neumannov stroj sa skladal z piatich hlavných častí: pamäť, aritmeticko-logická jednotka, riadiaca jednotka a vstupno-výstupné zariadenia. Pamäť obsahovala 4096 slov po 40 bitoch, bit je 0 alebo 1. Každé slovo obsahovalo buď 2 inštrukcie po 20 bitoch, alebo celé číslo so znamienkom 40 bitov. 8 bitov označovalo typ inštrukcie a zvyšných 12 bitov definovalo jedno zo 4096 slov. Aritmetická jednotka a riadiaca jednotka tvorili „think tank“ počítača. V moderných strojoch sú tieto bloky kombinované v jednom mikroobvode, ktorý sa nazýva centrálny procesor (CPU).

Vo vnútri aritmeticko-logickej jednotky bol špeciálny vnútorný register 40 bitov, takzvaný akumulátor. Typická inštrukcia pridala do akumulátora slovo z pamäte, prípadne uložila obsah akumulátora do pamäte. Tento stroj nevykonával aritmetiku s pohyblivou rádovou čiarkou, pretože von Neumann veril, že každý kompetentný matematik dokáže udržať plávajúcu rádovú čiarku v hlave.

Približne v rovnakom čase, keď von Neumann pracoval na stroji IAS, výskumníci z MIT vyvíjali svoju prácu na počítači Whirlwind I. v reálnom čase. Tento projekt viedol Jay Forrester k vynálezu pamäte s magnetickým jadrom a neskôr k prvému sériovo vyrábanému minipočítaču.

V tom čase bola IBM malá spoločnosť, ktorá vyrábala dierne štítky a mechanické stroje na triedenie diernych štítkov. Hoci IBM čiastočne financovala Aikenov projekt, o počítače sa nezaujímala a počítač 701 zostrojila až v roku 1953, mnoho rokov potom, čo sa počítač UNIVAC od Eckerta a Mowshleyho stal číslom jeden na trhu s počítačmi.

701 mala 2048 slov s 36 bitmi, pričom každé slovo obsahovalo dve inštrukcie. 701 sa stal prvým počítačom, ktorý viedol trh desať rokov. O tri roky neskôr sa objavil počítač 704, ktorý mal 4 KB pamäte magnetického jadra, 36-bitové inštrukcie a procesor s pohyblivou rádovou čiarkou. V roku 1958 IBM začalo pracovať na poslednom elektrónkovom počítači, 709, ktorý bol v podstate sofistikovanou verziou 704.

Druhá generácia - tranzistory (1955-1965)

Tranzistor vynašli Bell Laboratories John Bardeen Oohn Bardeen, Walter Brattain a William Shockley, za čo dostali v roku 1956 Nobelovu cenu za fyziku. Do desiatich rokov spôsobili tranzistory revolúciu vo výrobe počítačov a koncom 50-tych rokov už boli elektrónkové počítače beznádejne zastarané. Prvý tranzistorový počítač bol zostrojený v laboratóriu MIT (Massachusetts Institute of Technology). Obsahoval 16-bitové slová, ako Whirlwind I. Počítač sa volal TX-0(Transistorizovaný experimentálny počítač 0 - experimentálny tranzistorový počítač 0) a bol určený len na testovanie budúceho stroja TX-2.

Stroj TX-2 nemal veľký význam, ale jeden z inžinierov tohto laboratória Kenneth Olsen (Kenneth Olsen) v roku 1957 založil spoločnosť DEC (Digital Equipment Corporation - spoločnosť digitálnych zariadení) na výrobu sériového stroja podobného TX-0. Tento stroj, PDP-1, sa objavil až o štyri roky neskôr, najmä preto, že tí, ktorí financovali DEC, považovali výrobu počítačov za nerentabilnú. Preto DEC predával hlavne malé elektronické dosky.

Počítač PDP-1 sa objavil až v roku 1961. Mal 4096 slov po 18 bitoch a rýchlosť 200 000 inštrukcií za sekundu. Tento parameter bol polovičný oproti 7090, tranzistorovému ekvivalentu 709. PDP-1 bol v tom čase najrýchlejším počítačom na svete. PDP-1 stojí 120 000 dolárov, zatiaľ čo 7090 stojí milióny. DEC predal desiatky počítačov PDP-1 a počítačový priemysel bol na svete.

Jeden z prvých strojov, PDP-1, bol darovaný MIT, kde okamžite zaujal niektorých nádejných mladých výskumníkov. Jednou z noviniek PDP-1 bol displej s rozlíšením 512 x 512 pixelov, na ktorý sa dali kresliť body. Čoskoro študenti MIT napísali špeciálny program pre PDP-1 na hranie "War of the Worlds" - prvej počítačovej hry na svete.

O niekoľko rokov neskôr DEC vyvinul PDP-8, 12-bitový počítač. PDP-8 stojí oveľa menej ako PDP-1 A6 000 dolárov). Hlavnou inováciou je jednoduchá zbernica (omnibus) znázornená na obr. 1.5. Pneumatika je sada paralelne zapojených vodičov na pripojenie počítačových komponentov. Táto inovácia radikálne odlišovala PDP-8 od IAS. Táto štruktúra sa odvtedy používa vo všetkých počítačoch. DEC predal 50 000 počítačov PDP-8 a stal sa lídrom na trhu minipočítačov.

Ako bolo poznamenané, s vynálezom tranzistorov spoločnosť IBM postavila tranzistorovú verziu 709 - 7090 a neskôr 7094. Táto verzia mala čas cyklu 2 mikrosekundy a pamäť pozostávala z 32 536 slov s 36 bitmi. 7090 a 7094 boli poslednými počítačmi ENIAC, ale v 60. rokoch minulého storočia boli široko používané na vedecké výpočty.

IBM tiež vyrobilo 1401 počítačov pre komerčné transakcie. Tento stroj dokázal čítať a zapisovať magnetické pásky a dierne štítky a tlačiť tak rýchlo ako 7094, no za nižšiu cenu. Nebol vhodný na vedecké výpočty, ale bol veľmi vhodný na vedenie obchodných záznamov.

1401 nemal žiadne registre a žiadnu pevnú dĺžku slova. Pamäť obsahovala 4 000 bajtov po 8 bitoch (v neskorších modeloch sa objem zväčšil na vtedy nemysliteľných 16 000 bajtov). Každý bajt obsahoval 6-bitový znak, administratívny bit a bit na konci slova. Inštrukcia MOVE má napríklad zdrojovú adresu a cieľovú adresu. Táto inštrukcia presúva bajty z prvej adresy na druhú, kým sa bit konca slova nenastaví na 1.

V roku 1964 CDC (Control Data Corporation) vydala 6600, ktorý bol takmer o jeden rád rýchlejší ako 7094. Tento počítač na zložité výpočty bol veľmi populárny a CDC išlo do kopca. Tajomstvo takejto vysokej rýchlosti bolo v tom, že vo vnútri CPU (centrálnej procesorovej jednotky) bol stroj s vysokým stupňom paralelizmu. Mala niekoľko funkčných jednotiek na sčítanie, násobenie a delenie, pričom všetky mohli fungovať súčasne. Aby stroj fungoval rýchlo, bolo potrebné napísať dobrý program a s trochou úsilia bolo možné dosiahnuť, aby stroj vykonal 10 inštrukcií súčasne.

Do stroja 6600 bolo zabudovaných niekoľko malých počítačov. Centrálny procesor teda len počítal čísla a ostatné funkcie (riadenie chodu stroja, ako aj vstup a výstup informácií) vykonávali malé počítače. Niektoré z princípov fungovania 6600 sa stále používajú v dnešných počítačoch.

Konštruktér počítača 6600 Seymour Cray bol legendárnou postavou, rovnako ako von Neumann. Celý svoj život zasvätil stavbe veľmi výkonných počítačov, ktoré sú dnes tzv superpočítače. Medzi nimi je 6600, 7600 a Crau-1. Seymour Cray je tiež autorom známeho „algoritmu nákupu auta“: idete do obchodu najbližšie k vášmu domu, ukážete na auto najbližšie k dverám a poviete: „Vezmem si toto.“ Tento algoritmus vám umožňuje tráviť minimum času nie príliš dôležitými vecami (nákup áut) a umožňuje vám tráviť väčšinu času dôležitými vecami (vývoj superpočítačov).

Ďalším počítačom, ktorý stojí za zmienku, je Burroughs B5000. Vývojári strojov PDP-1, 7094 a 6600 sa zamerali iba na hardvér a snažili sa znížiť jeho náklady (DEC) alebo urýchliť jeho fungovanie (IBM a CDC). Softvér sa nezmenil. Výrobcovia B5000 išli inou cestou. Stroj navrhli so zámerom naprogramovať ho v Algole 60 (predchodca C a Java), pričom navrhli hardvér tak, aby uľahčil prácu kompilátora. Tak sa zrodila myšlienka
počítačový dizajn musí brať do úvahy aj softvér. Ale táto myšlienka bola čoskoro zabudnutá.

Tretia generácia - integrované obvody (1965-1980)

Vynález kremíkového integrovaného obvodu v roku 1958 Robertom Noyceom znamenal, že na jeden malý čip bolo možné umiestniť desiatky tranzistorov. Počítače s integrovanými obvodmi boli menšie, rýchlejšie a lacnejšie ako ich tranzistoroví predchodcovia.

V roku 1964 už IBM viedla počítačový trh, no bol tu jeden veľký problém: počítače 7094 a 1401, ktoré vyrobila, boli navzájom nekompatibilné. Jeden z nich bol určený na zložité výpočty, používal binárnu aritmetiku na 36 bitových registroch, druhý používal desiatkovú číselnú sústavu a slová rôznych dĺžok. Mnohí kupujúci mali oba tieto počítače a nepáčilo sa im, že sú úplne nekompatibilné.

Keď prišiel čas na výmenu týchto dvoch sérií počítačov, IBM sa do toho pustila. Uvoľnil rad tranzistorových počítačov System/360, ktoré boli navrhnuté pre vedecké aj komerčné výpočty. Rad System/360 mal veľa inovácií. Išlo o celú rodinu počítačov na prácu s jedným jazykom (assemblerom). Každý nový model mal väčší rozsah ako predchádzajúci. Spoločnosť bola schopná nahradiť 1401 360 ​​(Model 30) a 7094 360 (Model 75). Model 75 bol väčší, rýchlejší a drahší, ale programy napísané pre jeden sa dali použiť aj na druhom. V praxi boli programy napísané pre malý model spustené veľkým modelom bez väčších ťažkostí. Ale v prípade prenosu softvéru z veľkého počítača na malý nemusí byť dostatok pamäte. A predsa bolo vytvorenie takejto rady počítačov veľkým úspechom. Myšlienka vytvorenia rodín počítačov sa čoskoro stala veľmi populárnou a v priebehu niekoľkých rokov väčšina počítačových spoločností vyrábala série podobných strojov s rôznymi nákladmi a funkciami. V tabuľke. Nižšie sú uvedené niektoré parametre prvých modelov z rodiny 360. O ďalších modeloch tejto rodiny si povieme neskôr.

Prvé modely radu IBM 360:

Parametre	Model 30	Model 40	Model 50	Model 65
Relatívny výkon	1	3,5	10	21
Čas cyklu (ns)	1000	625	500	250
Maximálna pamäť (bajty)	65536	262144	262144	524288
Počet bajtov volaných z pamäte za 1 cyklus	1	2	4	16
Maximálny počet dátových kanálov	3	3	4	6

Ďalšia inovácia v 360 - multiprogramovanie. V pamäti počítača mohlo byť súčasne niekoľko programov a kým jeden program čakal na dokončenie I/O procesu, druhý sa vykonával. V dôsledku toho sa zdroje procesorov vynakladali racionálnejšie.

360 ​​počítač bol prvým strojom, ktorý dokázal plne napodobniť fungovanie iných počítačov. Menšie modely mohli emulovať 1401 a väčšie mohli emulovať 7094, takže programátori mohli ponechať svoje staré programy nedotknuté a používať ich s 360. Niektoré modely 360 spúšťali programy napísané pre 1401 oveľa rýchlejšie ako samotný 1401, vďaka čomu preprogramovanie je zbytočné.

Počítače série 360 ​​mohli emulovať iné počítače, pretože boli postavené pomocou mikroprogramovania. Bolo potrebné napísať iba tri mikroprogramy: jeden pre inštrukčnú sadu 360, ďalší pre inštrukčnú sadu 1401 a tretí pre inštrukčnú sadu 7094. Potreba flexibility bola jedným z hlavných dôvodov mikroprogramovania.

Počítaču 360 sa podarilo vyriešiť dilemu medzi binárnymi a desiatkovými číslami: tento počítač mal 16 registrov po 32 bitov pre binárnu aritmetiku, ale pamäť pozostávala z bajtov, ako napríklad 1401. 360 používal rovnaké inštrukcie na presun záznamov rôznych veľkostí z jednej časti pamäte do druhej, ako v roku 1401.

Kapacita pamäte 360 ​​bola 224 bajtov (16 MB). V tých dňoch sa toto množstvo pamäte zdalo obrovské. Linka 360 bola neskôr nahradená linkou 370, potom 4300, 3080, 3090. Všetky tieto počítače mali podobnú architektúru. V polovici 80. rokov 16. MB pamäte nestačilo a IBM muselo čiastočne opustiť kompatibilitu, aby prešlo na 32-bitové adresovanie potrebné pre 232 bajtov pamäte.

Dalo by sa predpokladať, že keďže stroje mali 32-bitové slová a registre, mohli by mať aj 32-bitové adresy. Počítač so 16 MB pamäte si ale vtedy nikto nevedel ani len predstaviť. Obviňovať IBM z nedostatku predvídavosti je ako obviňovať dnešných výrobcov osobných počítačov, že majú len 32-bitové adresy. Možno o pár rokov bude kapacita pamäte počítačov oveľa viac ako 4 GB a potom 32-bitové adresy nebudú stačiť.

Svet minipočítačov urobil v tretej generácii veľký krok vpred s výrobou počítačov radu PDP-11, nástupcov PDP-8 so 16-bitovými slovami. V mnohých ohľadoch bol počítač PDP-11 mladším bratom 360 a PDP-1 bol mladším bratom 7094. 360 ​​aj PDP-11 mali registre, slová, pamäť s bajtmi a v oboch líniách mali počítače rôzne náklady a rôzne funkcie. PDP-1 bol široko používaný, najmä na univerzitách, a DEC naďalej viedol priemysel minipočítačov.

Štvrtá generácia - veľmi veľké integrované obvody (1980-?)

Vzhľad veľmi veľké integrované obvody (VLSI) v 80. rokoch minulého storočia umožnil umiestniť desaťtisíce, potom státisíce a nakoniec milióny tranzistorov na jednu dosku. To viedlo k menším a rýchlejším počítačom. Pred príchodom PDP-1 boli počítače také veľké a drahé, že spoločnosti a univerzity museli mať špecializované oddelenia ( výpočtové strediská). Do 80. rokov 20. storočia ceny klesli natoľko, že možnosť nákupu počítačov sa stala dostupnou nielen pre organizácie, ale aj pre jednotlivcov. Začala sa éra osobných počítačov.

Osobné počítače boli potrebné na úplne iné účely ako ich predchodcovia. Používali sa na spracovanie slov, tabuliek a na spúšťanie vysoko interaktívnych aplikácií (napríklad hier), s ktorými si veľké počítače neporadili.

Prvé osobné počítače sa predávali ako stavebnice. Každá súprava obsahovala dosku s plošnými spojmi, sadu integrovaných obvodov, zvyčajne vrátane obvodu Intel 8080, niekoľko káblov, napájací zdroj a niekedy aj 8-palcovú disketovú mechaniku. Z týchto častí si musel kupujúci poskladať počítač sám. Softvér nebol súčasťou počítača. Kupujúci si mal softvér napísať sám. Neskôr prišiel operačný systém CP/M, ktorý napísal Gary Kildall pre Intel 8080. Tento operačný operačný systém bol umiestnený na diskete, obsahoval systém správy súborov a interpret na vykonávanie užívateľských príkazov zadávaných z klávesnice.

Ďalší osobný počítač Apple (a neskôr Apple II) vyvinuli Steve Jobs a Steve Wozniak. Tento počítač sa stal mimoriadne populárnym medzi domácimi používateľmi a školami, vďaka čomu sa Apple v krátkom čase stal vážnym hráčom na trhu.

Pri sledovaní toho, čo robia iné spoločnosti, sa IBM, vtedajší líder na trhu s počítačmi, rozhodla vstúpiť aj do výroby osobných počítačov. Ale namiesto toho, aby spoločnosť postavila počítač z jednotlivých komponentov IBM od nuly, čo by trvalo príliš dlho, dala spoločnosť jednému zo svojich zamestnancov, Philipovi Estridgeovi, veľké množstvo peňazí, nariadila mu, aby odišiel niekam ďaleko od zasahovania do všetkých byrokratov. v sídle spoločnosti v Armonku v štáte New York a nevráti sa, kým sa nepostaví funkčný osobný počítač. Estridge založil podnik dostatočne ďaleko od sídla spoločnosti (na Floride), vzal Intel 8088 ako centrálnu procesorovú jednotku a postavil osobný počítač z odlišných komponentov. Tento počítač (IBM PC) sa objavil v roku 1981 a stal sa najkupovanejším počítačom v histórii.

IBM však spravila jednu vec, ktorú neskôr oľutovali. Namiesto toho, aby držala dizajn stroja v tajnosti (alebo sa aspoň chránila patentmi), ako to zvyčajne robila, spoločnosť zverejnila kompletné návrhy vrátane všetkých elektronických obvodov v knihe za 49 dolárov. Táto kniha bola vydaná, aby iné spoločnosti mohli vyrábať náhradné karty pre IBM PC, čím by sa zvýšila kompatibilita a popularita tohto počítača. Nanešťastie pre IBM, hneď ako sa projekt IBM PC stal všeobecne známym, začali ho vyrábať mnohé spoločnosti klonov PC a často ich predávali za oveľa menej ako IBM (pretože všetky komponenty počítača sa dali ľahko kúpiť). Tak sa začala rýchla výroba osobných počítačov.

Aj keď niektoré spoločnosti (napríklad Commodore, Apple a Atari) vyrábali osobné počítače pomocou svojich procesorov a nie procesorov Intel, potenciál výroby IBM PC bol taký veľký, že iné spoločnosti mali problém preraziť. Len niekoľkým sa podarilo prežiť, a to len vďaka tomu, že sa špecializovali na úzke oblasti, napríklad na výrobu pracovných staníc či superpočítačov.

Prvá verzia IBM PC bola vybavená operačným systémom MS-DOS, ktorý vydala vtedy malá spoločnosť Microsoft Corporation. IBM a Microsoft spoločne vyvinuli operačný systém OS/2, ktorý nasledoval po MS-DOS grafické užívateľské rozhranie(Graphical User Interface, GUI), podobne ako rozhranie Apple Macintosh. Medzitým Microsoft vyvinul aj svoj vlastný operačný systém Windows, ktorý bežal na MS-DOS, pre prípad, že by sa OS/2 neuchytil. OS/2 naozaj nebol žiadaný a Microsoft úspešne pokračoval vo vydávaní operačného systému Windows, čo vyvolalo obrovský spor medzi IBM a Microsoftom. Legenda o tom, ako maličký Intel a ešte menší ako Intel dokázal Microsoftu zvrhnúť IBM, jednu z najväčších, najbohatších a najmocnejších korporácií vo svetovej histórii, rozprávajú obchodné školy po celom svete.

Počiatočný úspech procesora 8088 povzbudil Intel k jeho ďalšiemu vylepšovaniu. Zvlášť pozoruhodný je model 386, vydaný v roku 1985, prvý zástupca radu Pentium. Moderné procesory Pentium sú oveľa rýchlejšie ako 386, ale architektonicky sú to jednoducho jeho výkonnejšie verzie.

V polovici 80. rokov bol CISC (Complex Instruction Set Computer) nahradený RISC (Reduced Instruction Set Computer). Inštrukcie RISC boli jednoduchšie a oveľa rýchlejšie. V 90. rokoch sa objavili superskalárne procesory, ktoré dokázali vykonávať veľa inštrukcií súčasne, často nie v poradí, v akom sú umiestnené v programe.

Do roku 1992 boli osobné počítače 8-, 16- a 32-bitové. Potom prišiel revolučný 64-bitový Alpha od DEC, najpravdivejší RISC počítač vôbec, ktorý ďaleko prevyšuje všetky ostatné PC. Potom sa však komerčný úspech tohto modelu ukázal ako veľmi skromný - až o desaťročie neskôr získali popularitu 64-bitové stroje, a to aj vtedy len ako profesionálne servery.

Piata generácia – neviditeľné počítače

V roku 1981 japonská vláda oznámila svoj zámer poskytnúť národným spoločnostiam 500 miliónov dolárov na vývoj počítačov piatej generácie založených na technológiách umelej inteligencie, ktoré mali nahradiť štvrtú generáciu strojov „pevných na hlavu“. Americkí a európski výrobcovia, ktorí sledovali, ako japonské spoločnosti rýchlo získavajú pozície na trhu v odvetviach od kamier cez stereo až po televízory, spanikárili a ponáhľali sa požadovať podobné dotácie a inú podporu od svojich vlád. Japonský projekt vývoja počítačov piatej generácie sa však aj napriek veľkému hluku nakoniec ukázal ako neudržateľný a bol opatrne „zatlačený do zadnej skrinky“. V istom zmysle sa táto situácia ukázala byť blízka situácii, ktorej čelil Babbage: myšlienka tak predbehla dobu, že neexistovala adekvátna technologická základňa na jej realizáciu.

Napriek tomu sa to, čo možno nazvať piatou generáciou počítačov, zhmotnilo, no vo veľmi nečakanej podobe – počítačov začalo rapídne ubúdať. Apple Newton, predstavený v roku 1993, dokázal, že počítač sa zmestí do puzdra veľkosti kazetového prehrávača. Zdalo sa, že písanie rukou, implementované v Newtone, veci komplikuje, no následne používateľské rozhranie takých strojov, ktoré sú dnes tzv. osobné elektronické sekretárky(Osobní digitálni asistenti, PDA), alebo jednoducho vreckové počítače, bol vylepšený a získal veľkú popularitu. Mnohé PDA sú dnes rovnako výkonné ako bežné PC pred dvoma či tromi rokmi.

Ale ani vreckové počítače sa nestali skutočne revolučným vývojom. Oveľa väčší význam sa pripisuje takzvaným „neviditeľným“ počítačom – tým, ktoré sú zabudované do domácich spotrebičov, hodiniek, bankových kariet a obrovského množstva ďalších zariadení. Procesory tohto typu poskytujú vysokú funkčnosť a rovnako široké spektrum aplikácií za veľmi priaznivú cenu. Otázka, či je možné tieto mikroobvody zredukovať na jednu plnohodnotnú generáciu (a existujú
sú zo 70. rokov 20. storočia) zostáva diskutabilné. Faktom je, že rádovo rozširujú možnosti domácich a iných zariadení. Už teraz je vplyv neviditeľných počítačov na rozvoj svetového priemyslu veľmi veľký a v priebehu rokov bude narastať. Jednou z vlastností takýchto počítačov je, že ich hardvér a softvér sú často navrhnuté pomocou tejto metódy spoločný rozvoj.

Záver

Takže elektrónkové počítače (ako napr ENIAC), k druhým tranzistorovým strojom ( IBM 7094), do tretice - prvé počítače na integrovaných obvodoch ( IBM 360), do štvrtého - osobné počítače (riadky CPU Intel). Pokiaľ ide o piatu generáciu, tá sa viac spája nie so špecifickou architektúrou, ale so zmenou paradigmy. Počítače budúcnosti budú zabudované do všetkých mysliteľných a nemysliteľných zariadení a vďaka tomu sa skutočne stanú neviditeľnými. Oni sú
sa pevne udomácnia v každodennom živote – budú otvárať dvere, rozsvecovať lampy, rozdeľovať peniaze a vykonávať tisíce ďalších povinností. Tento model, ktorý v neskorších rokoch vyvinul Mark Weiser, bol pôvodne tzv rozšírená informatizácia, ale výraz " všadeprítomná informatizácia". Tento fenomén sľubuje zmeniť svet nemenej radikálne ako priemyselná revolúcia.

Na základe knihy E. Tannenbauma "Počítačová architektúra", 5. vydanie.

Rozvoj mikroelektroniky viedol k vzniku mikrominiatúrnych integrovaných elektronických prvkov, ktoré nahradili polovodičové diódy a tranzistory a stali sa základom pre vývoj a využitie PC. Tieto počítače mali množstvo výhod: boli kompaktné, ľahko použiteľné a relatívne lacné.

V roku 1971 spol Intel vytvoril mikroprocesor i4004 av roku 1974 - i8080, čo malo obrovský vplyv na rozvoj mikroprocesorovej techniky. Táto spoločnosť dodnes zostáva lídrom na trhu vo výrobe mikroprocesorov pre PC.

Spočiatku boli počítače vyvinuté na báze 8-bitových mikroprocesorov. Jedným z prvých výrobcov počítačov so 16-bitovým mikroprocesorom bola spoločnosť IBM, až do 80. rokov 20. storočia špecializujúca sa na výrobu veľkých počítačov. V roku 1981 prvýkrát vydala PC, ktoré využívalo princíp otvorenej architektúry, čo umožňovalo meniť konfiguráciu počítača a zlepšovať jeho vlastnosti.

Koncom 70. rokov 20. storočia a ďalšie veľké spoločnosti v popredných krajinách (USA, Japonsko atď.) začali vyvíjať PC založené na 16-bitových mikroprocesoroch.

V roku 1984 sa objavil TIKMacintosh firmy jablko- konkurent spoločnosti IBM. V polovici 80. rokov 20. storočia. boli vydané počítače založené na 32-bitových mikroprocesoroch. V súčasnosti sú dostupné 64-bitové systémy.

Podľa typu hodnôt hlavných parametrov a pri zohľadnení aplikácie sa rozlišujú tieto skupiny počítačového vybavenia:

superpočítač - jedinečný superproduktívny systém používaný pri riešení najzložitejších problémov s veľkými výpočtami;

server - počítač, ktorý poskytuje svoje vlastné zdroje iným používateľom; existujú súborové servery, tlačové servery, databázové servery atď.;

osobný počítač - počítač určený na prácu v kancelárii alebo doma. Používateľ môže sám konfigurovať, udržiavať a inštalovať softvér počítačov tohto typu;

profesionálna pracovná stanica je počítač, ktorý má obrovský výkon a je určený na profesionálne činnosti v určitej oblasti. Najčastejšie sa dodáva s dodatočným vybavením a špecializovaným softvérom;

Laptop je prenosný počítač, ktorý má výpočtový výkon ako PC. Môže nejaký čas fungovať bez napájania zo siete;

vreckový počítač (elektronický organizér), ktorý svojou veľkosťou nepresahuje veľkosť kalkulačky, klávesnice alebo klávesnice, ktorá je funkčne podobná notebooku;

sieťový počítač - počítač na firemné použitie s minimálnou sadou externých zariadení. Podpora prevádzky a inštalácia softvéru sa vykonáva centrálne. Používa sa aj na prácu v počítačovej sieti a na fungovanie offline;

terminál - zariadenie používané pri práci offline. Terminál neobsahuje procesor na vykonávanie príkazov, vykonáva len operácie pri zadávaní a prenose príkazov užívateľa na iný počítač a vydávanie výsledku užívateľovi.

Trh s modernými počítačmi a počet vyrobených strojov sú určené potrebami trhu.

Jedným z prvých zariadení (5.-4. storočie pred naším letopočtom), z ktorého možno uvažovať o histórii vývoja počítačov, bola špeciálna doska, neskôr nazývaná „počítadlo“. Výpočty na ňom sa uskutočňovali presúvaním kostí alebo kameňov v priehlbinách dosiek z bronzu, kameňa, slonoviny a pod. V Grécku existovalo počítadlo už v 5. storočí. BC, medzi Japoncami sa to nazývalo "serobayan", medzi Číňanmi - "suanpan". V starovekom Rusku sa na počítanie používalo zariadenie podobné počítadlu - „počítadlo“. V 17. storočí malo toto zariadenie podobu známych ruských účtov.

Abacus (V-IV storočia pred naším letopočtom)

Francúzsky matematik a filozof Blaise Pascal v roku 1642 vytvoril prvý stroj, ktorý dostal meno Pascaline na počesť svojho tvorcu. Mechanické zariadenie v podobe skrinky s mnohými prevodmi okrem sčítania vykonávalo aj odčítanie. Údaje sa do stroja zadávali otáčaním číselníkov, ktoré zodpovedali číslam od 0 do 9. Odpoveď sa objavila v hornej časti kovového puzdra.

Pascalina

V roku 1673 vytvoril Gottfried Wilhelm Leibniz mechanické počítacie zariadenie (Leibniz step calculator - Leibniz calculator), ktoré po prvý raz nielen sčítalo a odčítalo, ale aj násobilo, delilo a počítalo druhú odmocninu. Následne sa Leibnizovo koleso stalo prototypom zariadení na počítanie hmotnosti - sčítacích strojov.

Model Leibnizovej kalkulačky krokov

Anglický matematik Charles Babbage vyvinul prístroj, ktorý nielen robil aritmetické operácie, ale výsledky aj okamžite vytlačil. V roku 1832 bol z dvetisíc mosadzných súčiastok zostrojený desaťnásobne zmenšený model, ktorý vážil tri tony, no dokázal vykonávať aritmetické operácie s presnosťou na šesť desatinných miest a počítať derivácie druhého rádu. Tento počítač sa stal prototypom skutočných počítačov, nazýval sa diferenciálnym strojom.

diferenciálny stroj

Sčítací aparát s plynulým prenosom desiatok vytvoril ruský matematik a mechanik Pafnuty Ľvovič Čebyšev. Toto zariadenie dosiahlo automatizáciu všetkých aritmetických operácií. V roku 1881 bola vytvorená predpona pre sčítací aparát na násobenie a delenie. Princíp nepretržitého prenosu desiatok bol široko používaný v rôznych počítadlách a počítačoch.

Čebyševov sčítací prístroj

Automatizované spracovanie údajov sa objavilo na konci minulého storočia v Spojených štátoch. Herman Hollerith vytvoril zariadenie – Hollerithov tabuľátor – v ktorom sa na diernych štítkoch rozlúštil elektrickým prúdom.

Hollerithov tabulátor

V roku 1936, mladý vedec z Cambridge, Alan Turing, prišiel s mentálnym počítacím strojom-počítačom, ktorý existoval iba na papieri. Jeho „inteligentný stroj“ fungoval podľa určitého vopred určeného algoritmu. V závislosti od algoritmu môže byť imaginárny stroj použitý na rôzne účely. V tom čase to však boli čisto teoretické úvahy a schémy, ktoré slúžili ako prototyp programovateľného počítača, ako výpočtového zariadenia, ktoré spracováva dáta v súlade s určitou postupnosťou príkazov.

Informačné revolúcie v histórii

V dejinách rozvoja civilizácie došlo k niekoľkým informačným revolúciám – premenám spoločenských spoločenských vzťahov v dôsledku zmien v spracovaní, uchovávaní a prenose informácií.

najprv revolúcia je spojená s vynálezom písma, ktorý viedol ku gigantickému kvalitatívnemu a kvantitatívnemu skoku civilizácie. Bolo možné prenášať poznatky z generácií na generácie.

Po druhé(polovica 16. storočia) revolúciu spôsobil vynález tlače, ktorý radikálne zmenil priemyselnú spoločnosť, kultúru a organizáciu aktivít.

Po tretie(koniec 19. storočia) revolúcia s objavmi v oblasti elektriny, vďaka ktorej sa objavil telegraf, telefón, rádio, zariadenia umožňujúce rýchlo prenášať a zhromažďovať informácie v akomkoľvek objeme.

Po štvrté(od sedemdesiatych rokov XX storočia) je revolúcia spojená s vynálezom mikroprocesorovej technológie a nástupom osobného počítača. Počítače, systémy na prenos údajov (informačná komunikácia) sú vytvorené na mikroprocesoroch a integrovaných obvodoch.

Toto obdobie sa vyznačuje tromi zásadnými inováciami:

• prechod od mechanických a elektrických prostriedkov na konverziu informácií na elektronické;
• miniaturizácia všetkých uzlov, zariadení, zariadení, strojov;
• vytváranie softvérovo riadených zariadení a procesov.

História vývoja výpočtovej techniky

Potreba uchovávania, konverzie a prenosu informácií sa u ľudí objavila oveľa skôr ako telegrafný prístroj, prvá telefónna ústredňa a elektronický počítač (ECM). V skutočnosti všetky skúsenosti, všetky poznatky nahromadené ľudstvom tak či onak prispeli k vzniku výpočtovej techniky. História tvorby počítačov - všeobecný názov elektronických strojov na vykonávanie výpočtov - začína ďaleko v minulosti a je spojená s vývojom takmer všetkých aspektov ľudského života a činnosti. Odkedy existuje ľudská civilizácia, tak dlho sa používala istá automatizácia výpočtov.

História vývoja výpočtovej techniky má asi päť desaťročí. Počas tejto doby sa vystriedalo niekoľko generácií počítačov. Každá ďalšia generácia sa vyznačovala novými prvkami (elektronické elektrónky, tranzistory, integrované obvody), ktorých výrobná technológia bola zásadne odlišná. V súčasnosti existuje všeobecne akceptovaná klasifikácia počítačových generácií:

• Prvá generácia (1946 - začiatok 50. rokov). Základňa prvku - elektronické žiarovky. Počítače sa vyznačovali veľkými rozmermi, vysokou spotrebou energie, nízkou rýchlosťou, nízkou spoľahlivosťou, programovaním v kódoch.
• Druhá generácia (koniec 50-tych rokov - začiatok 60-tych rokov). Prvok základ - polovodič. Takmer všetky technické vlastnosti sa v porovnaní s počítačmi predchádzajúcej generácie zlepšili. Na programovanie sa používajú algoritmické jazyky.
• 3. generácia (koniec 60. - koniec 70. rokov). Základňa prvkov - integrované obvody, viacvrstvové plošné spoje. Prudký pokles rozmerov počítačov, zvýšenie ich spoľahlivosti, zvýšenie produktivity. Prístup zo vzdialených terminálov.
• Štvrtá generácia (od polovice 70. rokov do konca 80. rokov). Základňa prvkov - mikroprocesory, veľké integrované obvody. Vylepšené špecifikácie. Hromadná výroba osobných počítačov. Smery vývoja: výkonné viacprocesorové výpočtové systémy s vysokým výkonom, tvorba lacných mikropočítačov.
• Piata generácia (od polovice 80. rokov). Začal sa vývoj inteligentných počítačov, ktorý ešte nie je korunovaný úspechom. Úvod do všetkých oblastí počítačových sietí a ich asociácie, využitie distribuovaného spracovania dát, široké využitie počítačových informačných technológií.

Spolu so zmenou generácií počítačov sa menil aj charakter ich používania. Ak boli najskôr vytvorené a používané hlavne na riešenie výpočtových problémov, neskôr sa rozsah ich použitia rozšíril. To zahŕňa spracovanie informácií, automatizáciu riadenia výroby, technologických a vedeckých procesov a mnohé ďalšie.

Ako fungujú počítače - Konrad Zuse

S myšlienkou možnosti zostrojiť automatizovaný počítací stroj prišiel nemecký inžinier Konrad Zuse (Konrad Zuse) a v roku 1934 Zuse sformuloval základné princípy, na ktorých by mali budúce počítače fungovať:

• binárny číselný systém;
• používanie zariadení fungujúcich na princípe „áno/nie“ (logická 1/0);
• plne automatizovaná prevádzka kalkulačky;
• softvérové ​​riadenie výpočtového procesu;
• podpora pre aritmetiku s pohyblivou rádovou čiarkou;
• použitie veľkokapacitnej pamäte.

Zuse ako prvý na svete zistil, že spracovanie údajov začína bitom (bit nazval „áno / nie stav“ a vzorce binárnej algebry – podmienené výroky), prvý zaviedol pojem „strojové slovo“ ( Word), ktorý ako prvý kombinuje operácie aritmetických a logických kalkulačiek, pričom poznamenáva, že „základnou operáciou počítača je kontrola rovnosti dvoch binárnych čísel. Výsledkom bude tiež binárne číslo s dvoma hodnotami (rovnaké, nie rovnaké).

Prvá generácia - počítače s elektrónkami

Colossus I - prvý počítač na lampách, ktorý vytvorili Briti v roku 1943, na dekódovanie nemeckých vojenských šifier; pozostával z 1800 vákuových trubíc - zariadení na ukladanie informácií - a bol jedným z prvých programovateľných elektronických digitálnych počítačov.

ENIAC - bol vytvorený na výpočet delostreleckých balistických tabuliek; tento počítač vážil 30 ton, zaberal 1000 štvorcových stôp a spotreboval 130-140 kW elektriny. Počítač obsahoval 17 468 elektrónok šestnástich typov, 7 200 kryštálových diód a 4 100 magnetických prvkov a nachádzali sa v skriniach s celkovým objemom cca 100 m 3 . ENIAC mal výkon 5000 operácií za sekundu. Celková cena stroja bola 750 000 USD, spotreba elektrickej energie bola 174 kW a celková plocha 300 m2.

ENIAC - zariadenie na výpočet delostreleckých balistických tabuliek

Ďalším zástupcom 1. generácie počítačov, ktorému by ste mali venovať pozornosť, je EDVAC (Electronic Discrete Variable Computer). EDVAC je zaujímavé tým, že sa pokúšalo nahrávať programy elektronicky v takzvaných „ultrazvukových oneskorovacích linkách“ pomocou ortuťových trubíc. Do 126 takýchto riadkov bolo možné uložiť 1024 riadkov štvorciferných binárnych čísel. Bola to „rýchla“ pamäť. Ako „pomalá“ pamäť mala fixovať čísla a príkazy na magnetickom drôte, no táto metóda sa ukázala ako nespoľahlivá a museli sa vrátiť k páskam na ďalekopisy. EDVAC bol rýchlejší ako jeho predchodca, pridával 1 µs a delil 3 µs. Obsahoval len 3,5 tisíc elektróniek a nachádzal sa na 13 m 2 plochy.

UNIVAC (Universal Automatic Computer) bolo elektronické zariadenie s programami uloženými v pamäti, ktoré sa tam už nezadávali z diernych štítkov, ale pomocou magnetickej pásky; to poskytlo vysokú rýchlosť čítania a zápisu informácií a následne vyššiu rýchlosť stroja ako celku. Jedna páska môže obsahovať milión znakov napísaných v binárnej forme. Pásky môžu uchovávať programy aj prechodné dáta.

Predstavitelia 1. generácie počítačov: 1) Electronic Discrete Variable Computer; 2) Univerzálny automatický počítač

Druhá generácia je počítač na tranzistoroch.

Tranzistory nahradili vákuové elektrónky začiatkom 60. rokov 20. storočia. Tranzistory (ktoré fungujú ako elektrické spínače) spotrebúvajú menej elektriny a generujú menej tepla a zaberajú menej miesta. Kombináciou niekoľkých tranzistorových obvodov na jednej doske vzniká integrovaný obvod (čip - „čip“, „čip“ doslova, doska). Tranzistory sú binárne čítače. Tieto detaily fixujú dva stavy - prítomnosť prúdu a neprítomnosť prúdu, a tým spracovávajú informácie, ktoré sú im prezentované v tejto binárnej forme.

V roku 1953 William Shockley vynašiel tranzistor s p-n prechodom. Tranzistor nahrádza vákuovú elektrónku a zároveň pracuje pri vyšších otáčkach, generuje veľmi málo tepla a nespotrebováva takmer žiadnu elektrinu. Súčasne s procesom nahradenia elektróniek tranzistormi sa zlepšili spôsoby ukladania informácií: ako sa začali používať pamäťové zariadenia, magnetické jadrá a magnetické bubny a už v 60. rokoch sa rozšírilo ukladanie informácií na disky.

Jeden z prvých tranzistorových počítačov, Atlas Guidance Computer, bol spustený v roku 1957 a slúžil na riadenie štartu rakety Atlas.

RAMAC, vytvorený v roku 1957, bol lacný počítač s modulárnou externou pamäťou na diskoch, kombinovanou pamäťou s náhodným prístupom s magnetickým jadrom a bubnami. Hoci tento počítač ešte nebol úplne tranzistorový, bol dobre prevádzkyschopný a ľahko sa udržiaval a bol veľmi žiadaný na trhu kancelárskej automatizácie. Pre firemných zákazníkov bol preto urýchlene vydaný „veľký“ RAMAC (IBM-305), na uloženie 5 MB dát potreboval systém RAMAC 50 diskov s priemerom 24 palcov. Informačný systém vytvorený na základe tohto modelu plynulo spracovával polia požiadaviek v 10 jazykoch.

V roku 1959 IBM vytvorilo svoj prvý plne tranzistorový veľký sálový počítač, 7090, schopný vykonávať 229 000 operácií za sekundu – skutočný tranzistorový sálový počítač. V roku 1964 americká letecká spoločnosť SABRE, založená na dvoch 7090 sálových počítačoch, prvýkrát aplikovala automatizovaný systém na predaj a rezerváciu leteniek v 65 mestách po celom svete.

V roku 1960 spoločnosť DEC predstavila prvý minipočítač na svete, PDP-1 (Programmed Data Processor), počítač s monitorom a klávesnicou, ktorý sa stal jedným z najpozoruhodnejších produktov na trhu. Tento počítač bol schopný vykonať 100 000 operácií za sekundu. Samotný stroj zaberal na podlahe iba 1,5 m 2 . PDP-1 sa stal v skutočnosti prvou hernou platformou na svete vďaka študentovi MIT Stevovi Russellovi, ktorý preň napísal počítačovú hračku Star War!

Zástupcovia druhej generácie počítačov: 1) RAMAC; 2) PDP-1

V roku 1968 Digital prvýkrát začal sériovú výrobu minipočítačov - bol to PDP-8: ich cena bola asi 10 000 dolárov a model mal veľkosť chladničky. Práve tento model PDP-8 si mohli kúpiť laboratóriá, univerzity a malé podniky.

Vtedajšie domáce počítače možno charakterizovať takto: architektonickým, obvodovým a funkčným riešením zodpovedali svojej dobe, no ich možnosti boli obmedzené nedokonalosťou výrobnej a prvkovej základne. Najpopulárnejšie boli stroje radu BESM. Sériová výroba, skôr nevýznamná, sa začala vydaním počítača Ural-2 (1958), BESM-2, Minsk-1 a Ural-3 (všetky v roku 1959). V roku 1960 prešli do série M-20 a Ural-4. Na konci roku 1960 mal M-20 maximálny výkon (4500 lámp, 35 tisíc polovodičových diód, pamäť pre 4096 článkov) - 20 tisíc operácií za sekundu. Prvé počítače založené na polovodičových prvkoch (Razdan-2, Minsk-2, M-220 a Dnepr) boli stále vo vývoji.

Tretia generácia – malé počítače na integrovaných obvodoch

V 50. a 60. rokoch 20. storočia bola montáž elektronických zariadení procesom náročným na prácu, ktorý bol spomaľovaný zvyšujúcou sa zložitosťou elektronických obvodov. Napríklad počítač CD1604 (1960, Control Data Corp.) obsahoval asi 100 000 diód a 25 000 tranzistorov.

V roku 1959 Američania Jack St. Clair Kilby (Texas Instruments) a Robert N. Noyce (Fairchild Semiconductor) nezávisle vynašli integrovaný obvod (IC), súbor tisícov tranzistorov umiestnených na jedinom kremíkovom čipe vo vnútri mikroobvodu.

Výroba počítačov na integrovaných obvodoch (neskôr sa im hovorilo mikroobvody) bola oveľa lacnejšia ako na tranzistoroch. Vďaka tomu si mnohé organizácie mohli takéto stroje zaobstarať a osvojiť si ich. A to zase viedlo k zvýšeniu dopytu po univerzálnych počítačoch určených na riešenie rôznych problémov. V týchto rokoch nadobudla výroba počítačov priemyselný rozmer.

Zároveň sa objavili polovodičové pamäte, ktoré sa v osobných počítačoch používajú dodnes.

Predstaviteľ tretej generácie počítačov - ES-1022

Štvrtá generácia - osobné počítače na procesoroch

Predchodcami IBM PC boli Apple II, Radio Shack TRS-80, Atari 400 a 800, Commodore 64 a Commodore PET.

Zrod osobných počítačov (PC, PC) sa právom spája s procesormi Intel. Spoločnosť bola založená v polovici júna 1968. Odvtedy sa spoločnosť Intel stala najväčším svetovým výrobcom mikroprocesorov s viac ako 64 000 zamestnancami. Cieľom Intelu bolo vytvoriť polovodičovú pamäť a aby prežila, spoločnosť začala prijímať objednávky tretích strán na vývoj polovodičových zariadení.

V roku 1971 dostal Intel objednávku na vývoj sady 12 čipov pre programovateľné kalkulačky, no vytvorenie 12 špecializovaných čipov sa inžinierom Intelu zdalo ťažkopádne a neefektívne. Úloha zmenšiť dosah mikroobvodov bola vyriešená vytvorením „dvojičky“ z polovodičovej pamäte a aktuátora schopného pracovať na príkazoch v nej uložených. Bol to prelom vo filozofii výpočtovej techniky: univerzálne logické zariadenie vo forme 4-bitovej centrálnej procesorovej jednotky i4004, ktorá bola neskôr nazývaná prvým mikroprocesorom. Išlo o sadu 4 čipov, z toho jeden čip riadený príkazmi, ktoré boli uložené vo vnútornej polovodičovej pamäti.

Ako komerčný vývoj sa mikropočítač (ako sa vtedy mikroobvod nazýval) objavil na trhu 11. novembra 1971 pod názvom 4004: 4 bit, obsahujúci 2300 tranzistorov, hodinová frekvencia 60 kHz, cena - 200 dolárov. V roku 1972 Intel vydala osembitový mikroprocesor 8008 av roku 1974 - jeho vylepšenú verziu Intel-8080, ktorá sa koncom 70-tych rokov stala štandardom pre mikropočítačový priemysel. Už v roku 1973 sa vo Francúzsku objavil prvý počítač založený na procesore 8080, Micral. Tento procesor sa z rôznych dôvodov v Amerike nepresadil (v Sovietskom zväze bol dlho kopírovaný a vyrábaný pod označením 580VM80). V tom istom čase skupina inžinierov opustila Intel a vytvorila Zilog. Jeho najhlasnejším produktom je Z80, ktorý má rozšírenú súpravu príkazov 8080 a vďaka čomu sa stal komerčným úspechom pre domáce spotrebiče, vystačil si s jediným napájaním 5V. Na jeho základe vznikol najmä počítač ZX-Spectrum (niekedy nazývaný menom tvorcu - Sinclair), ktorý sa stal prakticky prototypom Home PC polovice 80. rokov. V roku 1981 Intel vydal 16-bitový procesor 8086 a 8088, analóg 8086, s výnimkou externej 8-bitovej dátovej zbernice (všetky periférne zariadenia boli vtedy ešte 8-bitové).

Konkurent Intelu, počítač Apple II, sa líšil tým, že nešlo o úplne hotové zariadenie a existovala určitá voľnosť na dolaďovanie priamo zo strany používateľa – bolo možné inštalovať ďalšie dosky rozhrania, pamäťové dosky atď. sa neskôr stala známou ako „otvorená architektúra“, sa stala jej hlavnou prednosťou. K úspechu Apple II prispeli ďalšie dve inovácie vyvinuté v roku 1978. Lacná disketová mechanika a prvý komerčný výpočtový program, tabuľkový procesor VisiCalc.

Počítač Altair-8800, postavený na báze procesora Intel-8080, bol veľmi populárny v 70. rokoch. Hoci možnosti Altairu boli dosť obmedzené – RAM mala len 4 Kb, chýbala klávesnica a obrazovka, jeho vzhľad sa stretol s veľkým nadšením. Na trh bol uvedený v roku 1975 a za prvé mesiace sa predalo niekoľko tisíc sád stroja.

Predstavitelia 4. generácie počítačov: a) Micral; b) Jablko II

Tento počítač, navrhnutý spoločnosťou MITS, bol predaný poštou ako súprava pre domácich majstrov. Celá zostava stála 397 dolárov, zatiaľ čo iba jeden procesor od Intelu sa predával za 360 dolárov.

Rozšírenie PC na konci 70. rokov viedlo k miernemu poklesu dopytu po hlavných počítačoch a minipočítačoch - IBM vydala IBM PC založené na procesore 8088 v roku 1979. Softvér, ktorý existoval na začiatku 80. rokov, bol zameraný na spracovanie textu. a jednoduché elektronické tabuľky a samotná myšlienka, že „mikropočítač“ by sa mohol stať známym a potrebným zariadením v práci aj doma, sa zdala neuveriteľná.

12. augusta 1981 IBM predstavilo osobný počítač (PC), ktorý sa v kombinácii so softvérom od Microsoftu stal štandardom pre celú flotilu osobných počítačov moderného sveta. Cena modelu IBM PC s monochromatickým displejom bola približne 3 000 dolárov, s farebným - 6 000 dolárov. Konfigurácia IBM PC: Procesor Intel 8088 s frekvenciou 4,77 MHz a 29 tisíc tranzistorov, 64 KB RAM, 1 disketová mechanika s kapacitou 160 KB, - bežný vstavaný reproduktor. V tom čase bolo spúšťanie a práca s aplikáciami skutočnou bolesťou: kvôli nedostatku pevného disku ste museli neustále vymieňať diskety, neexistovala myš, žiadne grafické používateľské rozhranie s oknami, žiadna presná zhoda medzi obrázkom na obrazovke a konečný výsledok (WYSIWYG). Farebná grafika bola mimoriadne primitívna, o trojrozmernej animácii či spracovaní fotografií nemohla byť reč, no týmto modelom sa začala písať história vývoja osobných počítačov.

V roku 1984 IBM predstavilo ďalšie dve inovácie. Najprv vyšiel model pre domácich používateľov s názvom PCjr na báze 8088, ktorý bol vybavený pravdepodobne prvou bezdrôtovou klávesnicou, no tento model na trhu neuspel.

Druhou novinkou je IBM PC AT. Najdôležitejšia vlastnosť: prechod na mikroprocesory vyššej úrovne (80286 s digitálnym koprocesorom 80287) pri zachovaní kompatibility s predchádzajúcimi modelmi. Tento počítač sa ukázal byť trendom na dlhé roky v mnohých ohľadoch: tu sa prvýkrát objavila 16-bitová rozširujúca zbernica (ktorá zostáva štandardom dodnes) a grafické adaptéry EGA s rozlíšením 640 x 350 pri farbe hĺbka 16 bitov.

V roku 1984 boli uvedené na trh prvé počítače Macintosh s grafickým rozhraním, myšou a mnohými ďalšími atribútmi používateľského rozhrania, bez ktorých nemôžu byť moderné stolné počítače. Používatelia nového rozhrania nezostali ľahostajní, no revolučný počítač nebol kompatibilný ani s predchádzajúcimi programami, ani s hardvérovými komponentmi. A vo vtedajších korporáciách sa WordPerfect a Lotus 1-2-3 už stali bežnými pracovnými nástrojmi. Používatelia si už na symbolické rozhranie DOSu zvykli a prispôsobili sa mu. Z ich pohľadu vyzeral Macintosh dokonca akosi ľahkomyseľne.

Piata generácia počítačov (od roku 1985 do súčasnosti)

Charakteristické črty 5. generácie:

1. Nové výrobné technológie.
2. Odmietnutie tradičných programovacích jazykov ako Cobol a Fortran v prospech jazykov s vylepšenou manipuláciou so znakmi a prvkami logického programovania (Prolog a Lisp).
3. Dôraz na nové architektúry (napríklad architektúra dátového toku).
4. Nové užívateľsky prívetivé metódy vstupu/výstupu (napr. rozpoznávanie reči a obrazu, syntéza reči, spracovanie správ v prirodzenom jazyku)
5. Umelá inteligencia (to znamená automatizácia procesov riešenia problémov, získavania záverov, manipulácie so znalosťami)

Práve na prelome 80-90-tych rokov vznikla aliancia Windows-Intel. Keď Intel začiatkom roku 1989 vydal mikroprocesor 486, výrobcovia počítačov nečakali na príklad od IBM alebo Compaqu. Začali sa preteky, do ktorých sa prihlásili desiatky firiem. Všetky nové počítače si ale boli mimoriadne podobné – spájala ich kompatibilita s Windowsom a procesormi od Intelu.

V roku 1989 bol vydaný procesor i486. Mal vstavaný matematický koprocesor, pipeline a vstavanú vyrovnávaciu pamäť prvej úrovne.

Pokyny pre vývoj počítačov

Neuropočítače možno pripísať šiestej generácii počítačov. Napriek tomu, že skutočné používanie neurónových sietí začalo relatívne nedávno, neuropočítač ako vedecký smer vstúpil do siedmeho desaťročia a prvý neuropočítač bol skonštruovaný v roku 1958. Vývojárom stroja bol Frank Rosenblatt, ktorý dal svojmu duchovnému dieťaťu meno Mark I.

Teória neurónových sietí bola prvýkrát identifikovaná v práci McCullocha a Pittsa v roku 1943: pomocou jednoduchej neurónovej siete je možné implementovať akúkoľvek aritmetickú alebo logickú funkciu. Záujem o neuropočítače opäť vzrástol začiatkom 80. rokov a bol poháňaný novou prácou s viacvrstvovými perceptrónmi a paralelnými výpočtovými technikami.

Neuropočítače sú počítače pozostávajúce z mnohých jednoduchých výpočtových prvkov pracujúcich paralelne, ktoré sa nazývajú neuróny. Neuróny tvoria takzvané neurónové siete. Vysoká rýchlosť neuropočítačov je dosiahnutá práve vďaka obrovskému počtu neurónov. Neuropočítače sú postavené na biologickom princípe: ľudský nervový systém pozostáva z jednotlivých buniek - neurónov, ktorých počet v mozgu dosahuje 10 12, napriek tomu, že doba odozvy neurónu je 3 ms. Každý neurón vykonáva pomerne jednoduché funkcie, ale keďže je v priemere prepojený s 1-10 tisíc ďalšími neurónmi, takýto tím úspešne zabezpečuje fungovanie ľudského mozgu.

Predstaviteľ VI. generácie počítačov - Mark I

V optoelektronických počítačoch je nosičom informácie svetelný tok. Elektrické signály sú prevedené na optické a naopak. Optické žiarenie ako nosič informácií má oproti elektrickým signálom množstvo potenciálnych výhod:

• Svetelné prúdy, na rozdiel od elektrických, sa môžu navzájom pretínať;
• Svetelné toky možno lokalizovať v priečnom smere nanometrových rozmerov a prenášať voľným priestorom;
• Interakcia svetelných tokov s nelineárnymi médiami je distribuovaná v celom prostredí, čo dáva nové stupne voľnosti pri organizovaní komunikácie a vytváraní paralelných architektúr.

V súčasnosti prebieha vývoj na vytvorenie počítačov, ktoré pozostávajú výlučne z optických zariadení na spracovanie informácií. Dnes je tento smer najzaujímavejší.

Optický počítač má bezprecedentný výkon a úplne inú architektúru ako elektronický počítač: na 1 hodinový cyklus kratší ako 1 nanosekunda (to zodpovedá hodinovej frekvencii viac ako 1000 MHz) dokáže optický počítač spracovať dátové pole približne 1 megabajt alebo viac. K dnešnému dňu sú už vytvorené a optimalizované jednotlivé komponenty optických počítačov.

Optický počítač veľkosti notebooku môže používateľovi poskytnúť možnosť umiestniť doň takmer všetky informácie o svete, pričom počítač dokáže vyriešiť problémy akejkoľvek zložitosti.

Biologické počítače sú obyčajné počítače, založené iba na výpočtoch DNA. Skutočne demonštračných prác je v tejto oblasti tak málo, že o výrazných výsledkoch netreba hovoriť.

Molekulové počítače sú PC, ktorých princíp je založený na využití zmien vlastností molekúl v procese fotosyntézy. V procese fotosyntézy molekula nadobúda rôzne stavy, takže vedci môžu každému stavu priradiť iba určité logické hodnoty, teda „0“ alebo „1“. Pomocou určitých molekúl vedci zistili, že ich fotocyklus pozostáva iba z dvoch stavov, ktoré možno „prepnúť“ zmenou acidobázickej rovnováhy prostredia. Posledne menované je veľmi jednoduché pomocou elektrického signálu. Moderné technológie už umožňujú vytvárať celé reťazce molekúl organizovaných týmto spôsobom. Je teda veľmi možné, že molekulárne počítače na nás čakajú „hneď za rohom“.

História vývoja počítačov sa ešte neskončila, okrem zdokonaľovania starých je tu aj vývoj úplne nových technológií. Príkladom toho sú kvantové počítače – zariadenia, ktoré fungujú na základe kvantovej mechaniky. Kvantový počítač v plnom rozsahu je hypotetické zariadenie, ktorého možnosť výstavby je spojená so serióznym rozvojom kvantovej teórie v oblasti mnohých častíc a zložitých experimentov; táto práca je v popredí modernej fyziky. Experimentálne kvantové počítače už existujú; prvky kvantových počítačov možno použiť na zvýšenie efektívnosti výpočtov na existujúcej prístrojovej základni.