Prvá generácia počítačov

Prvá generácia počítačov bola vytvorená na elektrónkách v rokoch 1944 až 1954.

Vákuová trubica je zariadenie, ktorého činnosť sa vykonáva zmenou toku elektrónov pohybujúcich sa vo vákuu z katódy na anódu.

K pohybu elektrónov dochádza v dôsledku termionickej emisie - emisie elektrónov z povrchu zahriatych kovov. Faktom je, že kovy majú veľkú koncentráciu voľných elektrónov, ktoré majú rôzne energie, a teda aj rýchlosti pohybu. Keď sa kov zahrieva, energia elektrónov sa zvyšuje a niektoré z nich prekonávajú potenciálnu bariéru na hranici kovu.

Princíp činnosti elektrónovej lampy je nasledujúci. Ak je na vstup svietidla privedená logická jednotka (napríklad napätie 2 V), na výstupe zo svietidla dostaneme buď logickú nulu (napätie menšie ako 1V) alebo logickú jednotku (2V) . Dostaneme logickú jednotku, ak neexistuje žiadne riadiace napätie, pretože prúd bude voľne prechádzať z katódy na anódu. Ak sa na mriežku privedie záporné napätie, elektróny idúce z katódy na anódu budú od mriežky odpudzované a v dôsledku toho nebude prúdiť žiadny prúd a výstup z lampy bude logická nula. Pomocou tohto princípu boli postavené všetky logické prvky elektrónkových počítačov.

V najjednoduchšom prípade je katóda vlákno vyrobené zo žiaruvzdorného kovu (napríklad volfrámu), vyhrievané elektrickým prúdom, a anóda je malý kovový valec. Keď sa na katódu privedie napätie, pôsobením termiónovej emisie začnú z katódy vychádzať elektróny, ktoré zase prijme anóda.

Použitie elektrónok dramaticky zvýšilo výpočtové možnosti počítačov, čo prispelo k rýchlemu prechodu od prvých automatických reléových počítačov k prvej generácii elektrónkových počítačov.

Nebolo to však bez problémov. Použitie vákuových elektrónok zatienila ich nízka spoľahlivosť, vysoká spotreba energie a veľké rozmery. Prvé počítače boli skutočne gigantické a zaberali niekoľko miestností vo výskumných ústavoch. Údržba takýchto počítačov bola mimoriadne náročná a zdĺhavá, lampy neustále zlyhávali, vyskytli sa zlyhania pri zadávaní údajov a vznikalo mnoho ďalších problémov. Energetické systémy museli byť nemenej zložité a drahé (bolo potrebné položiť špeciálne napájacie zbernice na napájanie počítača a vytvoriť zložitú kabeláž na privedenie káblov ku všetkým prvkom) a chladiace systémy (lampy sa veľmi zahrievali, čo spôsobilo aby zlyhali ešte častejšie) .

Napriek tomu sa dizajn počítača rýchlo vyvíjal, rýchlosť výpočtu dosahovala niekoľko tisíc operácií za sekundu, kapacita RAM bola asi 2048 strojových slov. V počítačoch prvej generácie bol program už uložený v pamäti a využívalo sa paralelné spracovanie bitov strojových slov.

Vytvorené počítače boli predovšetkým univerzálne a používali sa na riešenie vedeckých a technických problémov. Postupom času sa výroba počítačov stáva sériovou a začínajú sa využívať na komerčné účely.

V rovnakom období dochádza k formovaniu architektúry typu Von Neumann a dodnes sú populárne mnohé postuláty, ktoré našli svoje uplatnenie v počítačoch prvej generácie.

Hlavné kritériá pre vývoj počítačov, ktoré sformuloval Von Neumann v roku 1946, sú uvedené nižšie:

1. Počítače musia pracovať v dvojkovej sústave;

2. Všetky činnosti vykonávané počítačom musia byť prezentované vo forme programu pozostávajúceho z sekvenčnej sady príkazov. Každá inštrukcia musí obsahovať operačný kód, adresy operandov a sadu funkcií služby;

3. príkazy musia byť uložené v pamäti počítača v binárnom kóde, pretože to umožňuje:

a) ukladať medzivýsledky výpočtov, konštanty a iné čísla na tom istom pamäťovom zariadení, kde je umiestnený program;

b) binárny zápis príkazov vám umožňuje vykonávať operácie s hodnotami, s ktorými sú zakódované;

c) je možné preniesť riadenie do rôznych sekcií programu v závislosti od výsledkov výpočtov;

4. pamäť musí mať hierarchickú organizáciu, keďže rýchlosť pamäťových zariadení výrazne zaostáva za rýchlosťou logických obvodov;

5. aritmetické operácie by sa mali vykonávať na základe obvodov, ktoré vykonávajú iba operácie sčítania, a vytváranie špeciálnych zariadení sa neodporúča;

6. na zvýšenie rýchlosti je potrebné použiť paralelnú organizáciu výpočtového procesu, t.j. operácie so slovami sa budú vykonávať súčasne vo všetkých čísliciach slova.

Treba poznamenať, že počítače prvej generácie neboli vytvorené úplne od začiatku. V tom čase už došlo k vývoju v oblasti budovania elektronických obvodov, napríklad v radare a iných príbuzných oblastiach vedy a techniky. Najvážnejšie problémy však súviseli s vývojom úložných zariadení. Predtým neboli prakticky žiadané, takže s ich vývojom neboli žiadne vážne skúsenosti. V dôsledku toho každý prelom vo vývoji pamäťových zariadení viedol k vážnemu kroku vpred v dizajne počítačov, pretože vývoj vysokorýchlostnej a priestrannej pamäte je nevyhnutnou podmienkou pre vývoj výkonného a vysokorýchlostného počítača.

Ako pamäťové zariadenie sa používali prvé počítače – statické spúšťače na elektrónkových triódach. Získanie vákuového úložného zariadenia s prijateľnou kapacitou si však vyžadovalo obrovské náklady. Na zapamätanie jednej dvojkovej číslice boli potrebné dve triódy, pričom na ukladanie informácií museli neustále spotrebovávať energiu. To zase viedlo k vážnemu vytváraniu tepla a katastrofálnemu poklesu spoľahlivosti. V dôsledku toho bolo úložné zariadenie mimoriadne objemné, drahé a nespoľahlivé.

V roku 1944 sa začal vyvíjať nový typ pamäťového zariadenia, založeného na použití ultrazvukových ortuťových oneskorovacích vedení. Myšlienka bola vypožičaná z pevného objektu a zariadenia na zníženie pozemného rušenia vyvinutého pre radar počas druhej svetovej vojny.

Na odstránenie stacionárnych objektov z obrazovky radaru sa odrazený signál rozdelil na dva, z ktorých jeden bol odoslaný priamo na obrazovku radaru a druhý bol oneskorený. Súčasným zobrazením normálnych a oneskorených signálov na obrazovke bola vymazaná akákoľvek zhoda, ktorá sa objavila v dôsledku oneskorenia a obrátenej polarity, a zostali len pohyblivé objekty.

Signál bol oneskorený pomocou oneskorovacích vedení - ortuťou naplnených trubíc s piezoelektrickým meničom na koncoch. Signály z radarového zosilňovača sa posielali do piezokryštálu na jednom konci trubice, ktorý pri pulzovaní generoval malé kolísanie ortuti. Oscilácia sa rýchlo preniesla na druhý koniec trubice, kde ju invertoval ďalší piezokryštál a preniesol na obrazovku.

Ortuť bola použitá, pretože jej špecifická akustická impedancia je takmer rovnaká ako akustická impedancia piezokryštálov. Tým sa minimalizovali straty energie, ku ktorým dochádza pri prenose signálu z kryštálu na ortuť a naopak.

Pre využitie pamäte boli ortuťové oneskorovacie vedenia mierne upravené. Na prijímacom konci elektrónky bol nainštalovaný opakovač, ktorý posielal vstupný signál späť na vstup oneskorovacej linky, takže impulz odoslaný do systému na ukladanie dát naďalej cirkuloval v oneskorovacej linke, a preto bolo trochu informácie uložené dovtedy, kým bolo napájanie.

V každej oneskorovacej linke nie je uložený jeden impulz (dátový bit), ale celá sada impulzov, ktorých počet bol určený rýchlosťou impulzu prechádzajúceho cez ortuťovú oneskorovaciu linku (1450 m/s), trvaním impulzov, interval medzi nimi a dĺžka trubice.

Po prvýkrát bolo takéto zariadenie na ukladanie údajov použité v anglickom počítači - EDSAC, ktorý bol publikovaný v roku 1949.

Ortuťová pamäť oneskorenia bola v porovnaní s elektrónkovou triódovou pamäťou obrovským krokom vpred a viedla k skoku vo vývoji počítačovej technológie. Mal však niekoľko vážnych nedostatkov:

1. oneskorovacie linky si vyžadovali prísnu synchronizáciu s čítačkou dát. Impulzy museli do prijímača doraziť presne v momente, keď bol počítač pripravený ich prečítať;

2. Aby sa minimalizovali straty energie, ktoré vznikajú pri prenose signálu v oneskorovacom vedení, ortuť sa musí udržiavať pri teplote 40 °C, pretože pri tejto teplote môže ortuť dosiahnuť maximálne prispôsobenie akustických impedancií ortuti a piezokryštálov. Je to ťažká a nepohodlná práca;

3. Zmena teploty ortuti viedla aj k zníženiu rýchlosti šírenia zvuku. Teplotu bolo potrebné udržiavať v presne stanovených medziach, prípadne prispôsobovať taktovaciu frekvenciu počítača rýchlosti šírenia zvuku v ortuti pri aktuálnej teplote;

4. Signál by sa mohol odrážať od stien a koncov trubice. Museli sme použiť seriózne metódy na odstránenie odrazov a starostlivo upraviť polohu piezokryštálov;

5. Rýchlosť prevádzky pamäte na ortuťových oneskorovacích linkách bola nízka a obmedzená rýchlosťou zvuku v ortuti. V dôsledku toho bol príliš pomalý a ďaleko za výpočtovými možnosťami počítačov, čo brzdilo ich vývoj. Výsledkom bolo, že rýchlosť počítača s pamäťou na ultrazvukových ortuťových oneskorovacích linkách bola niekoľko tisíc operácií za sekundu;

6. Ortuť je mimoriadne toxický a drahý materiál, s používaním ktorého je spojená nutnosť dodržiavať prísne bezpečnostné normy.

Pre pokračovanie vývoja počítačov bola preto potrebná nová, rýchlejšia pamäť. Krátko po vytvorení prvého počítača založeného na ultrazvukových ortuťových oneskorovacích linkách sa začali práce na štúdiu nového typu pamäte pomocou katódových trubíc, ktoré sú modifikáciou osciloskopových trubíc.

Prvýkrát metódu ukladania údajov pomocou katódových trubíc vyvinul v roku 1946 Frederick Williams. Williamsonov vynález dokázal uložiť iba jeden bit a fungoval nasledovne.

Pomocou katódovej trubice bol elektrónový lúč zaostrený na časť platne potiahnutej špeciálnou látkou. V dôsledku toho táto oblasť pod pôsobením sekundárnej emisie emitovala elektróny a získala kladný náboj, ktorý pretrvával zlomok sekundy aj po vypnutí lúča. Ak sa bombardovanie elektrónmi opakuje v krátkych intervaloch, potom sa náboj miesta môže udržať tak dlho, ako je potrebné.

Ak sa lúč bez vypnutia mierne presunie do susednej sekcie, potom elektróny emitované susednou sekciou budú absorbované prvou sekciou a získajú neutrálny náboj.

V bunke pozostávajúcej z dvoch susediacich častí teda môžete rýchlo zapísať 1 bit informácie. Bunka bez náboja je 1, bunka s kladným nábojom je 0.

Na prečítanie uloženého bitu informácie boli na opačnú stranu dosky pripevnené elektródy, ktoré merali množstvo zmeny v náboji článku a samotný článok bol vystavený opakovanému vystaveniu elektrónovému lúču. V dôsledku toho, bez ohľadu na počiatočný stav, získala kladný náboj. Ak už mal článok kladný náboj, tak zmena jeho náboja bola menšia, ako keby mal neutrálny náboj. Analýzou veľkosti zmeny náboja bola určená hodnota bitu uloženého v tejto bunke.

Proces čítania dát však zničil informácie uložené v bunke, takže po operácii čítania bolo potrebné dáta prepísať. Týmto spôsobom bol proces práce s CRT pamäťou veľmi podobný práci s modernou dynamickou pamäťou.

Prvý počítač s takouto pamäťou sa objavil v lete 1948 a umožňoval uložiť až tridsaťdva tridsaťdva bitových binárnych slov.

Postupom času bola CRT pamäť nahradená pamäťou s magnetickým jadrom. Tento typ pamäte bol vyvinutý J. Forresterom a W. Papianom a uvedený do prevádzky v roku 1953.

V pamäti magnetického jadra sú uložené dáta vo forme smeru magnetizácie malých feritových krúžkov. Každý krúžok obsahoval 1 bit informácií a celá pamäť bola obdĺžniková matica.

V najjednoduchšom prípade bolo pamäťové zariadenie nasledovné.

Pozdĺž radov matrice boli cez krúžky vedené budiace drôty (na obrázku sú zvýraznené zelenou farbou). Podobné drôty boli vedené cez krúžky pozdĺž stĺpcov matrice (modrá farba).

Prúd prechádzajúci týmito drôtmi určuje smer magnetizácie krúžkov. Navyše sila prúdu bola taká, že jeden drôt nemohol zmeniť smer magnetizácie, a preto sa smer magnetizácie zmenil iba v prstenci umiestnenom na priesečníku červeného a modrého drôtu. Bolo to nevyhnutné, pretože na každom budiacom drôte bolo navlečených niekoľko desiatok feritových krúžkov a na zmenu stavu potreboval len jeden krúžok.

Ak nebolo potrebné zmeniť stav magnetizácie vo vybranom prstenci, potom sa na zákazový vodič (červená farba) priviedol prúd v opačnom smere ako prúd v budiacich vodičoch. V dôsledku toho bol súčet prúdov nedostatočný na zmenu magnetizácie krúžku.

V každom krúžku teda môže byť uložená 1 alebo 0 v závislosti od smeru magnetizácie.

Na čítanie údajov z vybraného feritového krúžku boli naň aplikované prúdové impulzy cez budiace drôty tak, že ich súčet viedol k magnetizácii krúžku v určitom smere, bez ohľadu na počiatočnú magnetizáciu.

Keď sa zmenila magnetizácia krúžku, v čítacom drôte sa objavil indukčný prúd. Jeho meraním bolo možné určiť, ako veľmi sa zmenil smer magnetizácie v prstenci, a následne zistiť ním uloženú hodnotu.

Ako vidíte, proces čítania zničil dáta (rovnako ako v modernej dynamickej pamäti), takže po prečítaní bolo potrebné dáta prepísať.

Čoskoro sa tento typ pamäte stal dominantným a vytlačil katódové trubice a ultrazvukové ortuťové oneskorovacie linky. To prinieslo ďalší skok vo výkone počítača.

Ďalší vývoj a zlepšovanie počítačov im umožnilo pevne obsadiť svoje miesto v oblasti vedy a techniky.

Medzi pokročilé počítače prvej generácie patria:

ENIAC- prvý elektronický digitálny počítač veľkého rozsahu, vytvorený v roku 1946 na príkaz americkej armády v balistickom výskumnom laboratóriu na výpočet palebných tabuliek. Uvedený do prevádzky 14. februára 1946;

EDVAC- jeden z prvých elektronických počítačov, vyvinutý v US Army Ballistic Research Laboratory, predstavený verejnosti v roku 1949;

EDSAC- elektronický počítač vytvorený v roku 1949 na University of Cambridge (Veľká Británia) skupinou vedenou Mauriceom Wilkesom;

UNIVAC- univerzálny automatický počítač, ktorý v roku 1951 vytvorili D. Mouchli a J. Presper Eckert;

IAS- Počítač Inštitútu pre pokročilé štúdium, vyvinutý pod vedením J. Neumanna v roku 1952;

Víchrica- Počítač vytvorený na Massachusetts Institute of Technology v marci 1951;

MESM- Malý elektronický počítací stroj - prvý domáci počítač, vytvorený v roku 1950 spoločnosťou S.A. Lebedev;

BESM- Veľký elektronický počítací stroj, vyvinutý Ústavom jemnej mechaniky a výpočtovej techniky Akadémie vied ZSSR.

Všetky tieto a mnohé ďalšie počítače prvej generácie pripravili spoľahlivú štartovaciu rampu pre víťazný pochod počítačov po celom svete.

Stojí za zmienku, že nedošlo k náhlemu prechodu od počítačov prvej generácie založených na vákuových trubiciach k počítačom druhej generácie založeným na tranzistoroch. Vákuové elektrónky boli postupne nahradené polovodičovými tranzistormi. Najprv boli elektrónky vytlačené zo zariadení na ukladanie dát a potom boli postupne vytlačené z aritmetických logických zariadení.

Vľavo je schematicky znázornený prechod od čisto elektrónkových počítačov k počítačom druhej generácie.

Počas existencie elektrónkových počítačov ich štruktúra, znázornená na obrázku nižšie, neprešla veľkými zmenami. Prechod na druhú generáciu počítačov tiež nepriniesol výrazné zmeny v ich konštrukčnej konštrukcii. V podstate sa zmenila len základňa prvkov. Vážne zmeny v štruktúre budovania počítačov začali bližšie k tretej generácii počítačov, keď sa začali objavovať prvé integrované obvody.

Pomocou zariadenia na vstup dát (IDV) boli do počítača vložené programy a počiatočné údaje. Zadané informácie boli celé alebo úplne uložené v pamäti RAM (random access memory). Potom sa v prípade potreby zapísal do externého úložného zariadenia (VSD), odkiaľ sa dal podľa potreby nahrať do RAM.

Po zadaní údajov alebo ich načítaní z VZU boli informácie o programe príkaz po príkaze načítané z RAM a prenesené do riadiacej jednotky (CU).

Riadiace zariadenie dekódovalo príkaz, určilo adresy operandov a číslo nasledujúceho príkazu, ktorý sa má prečítať z RAM. Potom CU pomocou nútenej koordinácie všetkých prvkov počítača zorganizovala vykonanie príkazu a požiadala o ďalší. Obvody riadiacich signálov sú na obrázku znázornené prerušovanými čiarami.

Aritmetická logická jednotka (ALU) vykonávala aritmetické a logické operácie s údajmi. Hlavnou časťou ALU je výpočtové jadro, ktoré zahŕňa sčítačky, čítače, registre, logické prevodníky atď.

Priebežné výsledky získané po vykonaní jednotlivých príkazov boli uložené v RAM. Výsledky získané po vykonaní celého výpočtového programu boli prenesené do výstupného zariadenia (UVv). Ako UVv boli použité: obrazovka, tlačiareň, ploter atď.

Ako vidno z vyššie uvedenej blokovej schémy, počítače prvej generácie mali silnú centralizáciu. Riadiace zariadenie bolo zodpovedné nielen za vykonávanie príkazov, ale riadilo aj činnosť zariadení na vstup a výstup údajov, prenos údajov medzi pamäťovými zariadeniami a ďalšie funkcie počítača. Formáty príkazov, údajov a cyklov operácií boli tiež prísne štandardizované.

To všetko umožnilo trochu zjednodušiť hardvér počítača, ktorý bol strašne zložitý, ťažkopádny a bez zbytočností v organizácii výpočtového procesu, ale výrazne obmedzoval rast ich produktivity.

Prvý počítač na elektrónkach vznikol v USA a volal sa ENIAC. Malo to významný vplyv na smerovanie vývoja výpočtovej techniky. Čoskoro príklad USA nasledovalo mnoho ďalších priemyselných krajín (Veľká Británia, Švajčiarsko, ZSSR atď.), ktoré venovali veľkú pozornosť rozvoju výpočtovej techniky v povojnovom období.

Najväčší význam vo vývoji výpočtovej techniky však mal výskum uskutočnený v USA, ZSSR a Veľkej Británii. V iných krajinách, napríklad vo Francúzsku, Nemecku, Japonsku, počítače prvej generácie nedostali seriózny vývoj. Najmä pre Nemecko, Španielsko a Japonsko je dokonca ťažké oddeliť rámec pre prechod od počítačov prvej generácie k počítačom druhej generácie, keďže spolu s prvými elektrónkovými počítačmi sa začali používať aj prvé počítače na báze polovodičov. vznikol koncom päťdesiatych rokov.

Bibliografia

1. História vývoja výpočtovej techniky. Lanina E.P. ISTU, Irkutsk - 2001

2. Rozvoj výpočtovej techniky. Apokin I.A. M., "Veda", 1974

3. Kurz fyziky. Trofimová T.I. Moskovská "stredná škola", 2001

Éra elektronických počítačov začala v 40. rokoch 20. storočia a je spojená s prácou takých teoretikov a praktikov výpočtovej techniky ako Alan Turing (Veľká Británia), Konrad Zuse (Nemecko), Claude Shannon, John Atanasoff, Howard Aiken, Presper Eckert, John von Neumann (USA) a ďalší vedci a inžinieri.

V roku 1943 na príkaz amerického námorníctva, s finančnou a technickou podporou IBM, pod vedením G. Aikena vznikol prvý univerzálny digitálny počítač Mark 1. Dosahoval dĺžku 17 m a výšku viac ako 2,5 m. . Ako spínacie zariadenia sa používali elektromechanické relé, údaje sa zapisovali na diernu pásku v sústave desiatkových čísel. Tento stroj dokázal sčítať a odčítať 23-bitové čísla za 0,3 sekundy, vynásobiť dve čísla za 3 sekundy a používal sa na výpočet trajektórie delostreleckých granátov.

O dva roky skôr v Nemecku pod vedením K. Zuseho vznikol elektromechanický počítač Z-3, založený na dvojkovej číselnej sústave. Tento stroj bol podstatne menší ako Aikenov a jeho výroba bola oveľa lacnejšia. Používal sa na výpočty súvisiace s návrhom lietadiel a rakiet. Jeho ďalší vývoj (najmä myšlienka prechodu na vákuové trubice) však nezískal podporu nemeckej vlády.

Vo Veľkej Británii sa koncom roku 1943 spustil počítač Colossus, ktorý namiesto elektromechanických relé obsahoval asi 2000 elektrónok. Na jeho vývoji sa aktívne podieľal matematik A. Turing svojimi myšlienkami o formalizácii popisu výpočtových problémov. Ale tento stroj mal vysoko špecializovaný charakter: bol navrhnutý na dešifrovanie nemeckých kódov triedením cez rôzne možnosti. Rýchlosť spracovania dosiahla 5000 znakov za sekundu.

ENIAC (Electronic Numerical Integrator and Computer), ktorý vznikol v roku 1946 na príkaz Ministerstva obrany USA pod vedením P. Eckerta, je považovaný za prvý elektrónkový univerzálny digitálny počítač. Obsahoval viac ako 17 000 vákuových trubíc a pracoval s desatinnou aritmetikou. Pokiaľ ide o jeho veľkosť (asi 6 m na výšku a 26 m na dĺžku), stroj bol viac ako dvakrát väčší ako Mark-1, ale jeho rýchlosť bola oveľa vyššia - až 300 násobiacich operácií za sekundu. Na tomto počítači boli vykonané výpočty, ktoré potvrdili zásadnú možnosť vytvorenia vodíkovej bomby.

Ďalší model (1945-1951) tých istých vývojárov, stroj EDVAC (Electronic Discrete Variable Automatic Computer), mal priestrannejšiu vnútornú pamäť, do ktorej bolo možné zapisovať nielen dáta, ale aj program. Kódovací systém bol už binárny, čo značne znížilo počet vákuových trubíc.

Na tomto vývoji sa ako konzultant podieľal talentovaný matematik D. von Neumann. V roku 1945 publikoval „Predbežnú správu o stroji EDVAC“, v ktorej opísal nielen konkrétny stroj, ale podarilo sa mu načrtnúť aj formálnu, logickú organizáciu počítača, vyčleniť a podrobne načrtnúť kľúčové komponenty toho, čo sa dnes nazýva „von Neumannova architektúra“ (obr. jedna).

Za východiskový bod histórie našej domácej výpočtovej techniky sa považuje rok 1948, keď Isaac Brook a Bashir Rameev, pracovníci Energetického ústavu Akadémie vied ZSSR, získali autorské osvedčenie na vynález „Automatický digitálny počítač“. V tom istom roku 1948 sa v Ústave elektrotechniky Akadémie vied Ukrajinskej SSR pod vedením akademika Sergeja Lebedeva začali práce na projekte vytvorenia MESM - malého elektronického počítacieho stroja.

V rokoch 1948 až 1952 boli vytvorené prototypy, jednotlivé kópie počítačov, ktoré sa podobne ako v Spojených štátoch používali súčasne na vykonávanie obzvlášť dôležitých výpočtov (často klasifikovaných), ako aj na ladenie konštrukčných a technologických riešení.
Ryža. 1 - Architektúra "von Neumannovho stroja"

V budúcnosti sa práca v oblasti vývoja počítačov uskutočňovala niekoľkými smermi.

Napríklad, projekty od S.A. Lebedev. MESM, uvedený do prevádzky v decembri 1951, sa stal prvým operačným počítačom v ZSSR. V roku 1953 S.A. Lebedev sa stal riaditeľom Moskovského inštitútu jemnej mechaniky a výpočtovej techniky (ITM a VT) a viedol vývoj série slávnych BESM (veľké elektronické počítacie stroje): od BESM-1 po BESM-6. Každý stroj z tejto série bol v čase svojho vzniku najlepší v triede sálových počítačov.

BESM-1 (1953) mal 5000 vákuových trubíc, vykonal 8...10 tisíc operácií za sekundu. Jeho zvláštnosťou bolo zavedenie operácií s pohyblivou rádovou čiarkou s veľkým rozsahom používaných čísel. Na BESM-1 boli v reálnej prevádzke testované tri typy RAM s kapacitou 1024 39-bitových slov:

1. na elektroakustických ortuťových trubiciach (oneskorené vedenia); tento typ pamäte bol použitý v EDSAC a EDVAC;
2. na katódových trubiciach (potencialoskopoch);
3. na feritových magnetických jadrách.

Externá pamäť bola vyrobená na magnetických bubnoch a magnetických páskach.

Osobitné miesto v histórii vývoja domácej výpočtovej techniky zaujíma BESM-6, ktorý sa sériovo vyrába od roku 1967 už 17 rokov. Jeho architektúra implementovala princíp paralelizácie výpočtových procesov a jeho výkon – 1 milión operácií za sekundu – bol rekordom polovice 60. rokov. Na BESM-6 sa objavili prvé plnohodnotné operačné systémy, výkonné prekladače, najcennejšia knižnica štandardných podprogramov, ktoré implementujú numerické metódy na riešenie rôznych problémov, pričom všetky sú vyrábané doma.

Do konca 60. rokov sa u nás vyrábalo asi 20 typov univerzálnych počítačov - série BESM (Moskva, S.A. Lebedev), Ural (Penza, B.I. Rameev), Dnepr, Mir (Kyjev, V.M. Gluškov), Minsk (Minsk, V. Przhiyalkovsky) a ďalšie, ako aj špecializované vozidlá, hlavne pre rezort obrany. Mimochodom, na rozdiel od Západu, kde „motormi pokroku“ v oblasti výpočtovej techniky nebola len armáda, ale aj predstavitelia podnikateľského sveta, v ZSSR to bola len armáda. Postupne si však vedci, obchodní manažéri a úradníci začali uvedomovať úlohu počítačov v ekonomike krajiny a naliehavú potrebu vyvinúť stroje novej generácie.

Vyvstala otázka o prechode do počítačového priemyslu. V decembri 1969 sa na vládnej úrovni rozhodlo vybrať stroje radu IBM S / 360 ako priemyselný štandard pre univerzálne počítače jednej série (počítače EC). Prvý stroj v tejto sérii, EC-1020, bol uvedený na trh v roku 1971.
Výroba ES počítačov vznikla spoločne s ďalšími socialistickými krajinami v rámci RVHP (Rada vzájomnej hospodárskej pomoci). Mnoho vedcov bolo proti kopírovaniu systémov IBM, ale nemohli ponúknuť niečo na oplátku ako jediný štandard.
Samozrejme, ideálnou možnosťou by bolo implementovať architektonické princípy IBM v spolupráci so samotnou spoločnosťou, a nie rodinou spred takmer piatich rokov, ale najmodernejšími modelmi a v kombinácii s komplexnou podporou vlastného vývoja. Štát ale nemal na všetko dostatok financií a išiel do jednoduchšieho variantu. Začal sa tak úpadok domáceho počítačového priemyslu.
Všimnite si, že zaostávanie za Západom vôbec nebolo spôsobené rozhodnutím kopírovať stroje IBM. Technologická základňa na výrobu prvkov, na ktorých boli počítače postavené, začala za svetom zaostávať alarmujúcou rýchlosťou. Čím viac finančných prostriedkov bolo potrebné investovať do rozvoja mikroelektroniky, tým ťažšie bolo udržať požadovanú úroveň. Zaostalosť elementárnej základne, pomalosť centralizovanej ekonomiky, nedostatočná konkurencia, závislosť vývojárov a výrobcov od úradníkov Štátnej plánovacej komisie nedovolili zopakovať počítačovú revolúciu, ktorá sa odohrala v rokoch r. vytvorenie EÚ na Západe.

Ak zoberieme jeho elementovú základňu ako hlavnú charakteristiku počítača, tak v histórii ich vývoja možno rozlíšiť štyri generácie (tabuľka).
Tabuľka - Hlavné charakteristiky počítačov rôznych generácií

generácie	1	2	3	4
Obdobie, roky	1946 -1960	1955-1970	1965-1980	1980-súčasnosť tepl.
Základňa prvku	Vákuové trubice	Polovodičové diódy a tranzistory	integrované obvody	Ultra veľké integrované obvody
Architektúra	Architektúra von Neumanna	Multiprogramový režim	Lokálne počítačové siete, výpočtové systémy pre kolektívne použitie	Multiprocesorové systémy, osobné počítače, globálne siete
Výkon	10 - 20 tisíc op / s	100-500 tisíc op/s	Približne 1 milión op/s	Desiatky a stovky miliónov op/s
softvér	Strojové jazyky	Operačné systémy, algoritmické jazyky	Operačné systémy, dialógové systémy, počítačové grafické systémy	Aplikačné balíky, databázy a znalostné bázy, prehliadače
Externé zariadenia	Vstupné zariadenia z diernych pások a diernych štítkov,	ATsPU, teletypy, NML, NMB	Video terminály, HDD	NGMD, modemy, skenery, laserové tlačiarne
Aplikácia	Problémy s výpočtom	Inžinierske, vedecké, ekonomické úlohy	ACS, CAD, vedecké a technické úlohy	Manažérske úlohy, komunikácia, vytváranie pracovných staníc, spracovanie textu, multimédiá
Príklady	ENIAC, UNIVAC (USA); BESM – 1,2, M-1, M-20 (ZSSR)	IBM 701/709 (USA) BESM-4, M-220, Minsk, BESM-6 (ZSSR)	IBM 360/370, PDP -11/20, Cray -1 (USA); EU 1050, 1066, Elbrus 1.2 (ZSSR)	cray t3 e, SGI (USA), PC, servery, pracovné stanice od rôznych výrobcov

Ako budeme volať počítače piatej generácie?
V súčasnosti sa pracuje na niekoľkých zásadne odlišných oblastiach:

1. optický počítač, v ktorom budú všetky komponenty nahradené ich optickými náprotivkami (optické opakovače, optické komunikačné linky, pamäť založená na holografických princípoch;
2. molekulárny počítač, ktorého princíp bude založený na schopnosti niektorých molekúl byť v rôznych stavoch;
3. kvantový počítač zložený z komponentov subatomárnej veľkosti a fungujúci na princípoch kvantovej mechaniky.

Zásadná možnosť vytvorenia takýchto počítačov bola potvrdená ako teoretickými prácami, tak aj operačnými komponentmi pamäte a logických obvodov.

Úvod

1. Prvá generácia počítačov 1950-1960

2. Druhá generácia počítačov: 60. – 70. roky 20. storočia

3. Tretia generácia počítačov: 70. – 80. roky 20. storočia

4. Štvrtá generácia počítačov: 80. – 90. roky 20. storočia

5. Piata generácia počítačov: 1990-súčasnosť

Záver

Úvod

Od roku 1950 sa každých 7-10 rokov zásadne aktualizujú konštruktívno-technologické a softvérovo-algoritmické princípy budovania a používania počítačov. V tomto smere je legitímne hovoriť o generáciách počítačov. Bežne môže byť každej generácii pridelených 10 rokov.

Počítače prešli dlhou evolučnou cestou z hľadiska základne prvkov (od lámp po mikroprocesory), ako aj z hľadiska objavenia sa nových funkcií, rozširujúcich rozsah a charakter ich použitia.

Rozdelenie počítačov na generácie je veľmi podmienené, neprísne členenie výpočtových systémov podľa stupňa rozvoja hardvéru a softvéru, ako aj spôsobov komunikácie s počítačmi.

Prvá generácia počítačov zahŕňa stroje vytvorené na prelome 50. rokov: v obvodoch boli použité vákuové trubice. Príkazov bolo málo, ovládanie bolo jednoduché a ukazovatele RAM a rýchlosti boli nízke. Rýchlosť je asi 10-20 tisíc operácií za sekundu. Na vstup a výstup boli použité tlačiarenské zariadenia, magnetické pásky, dierne štítky a dierne pásky.

Druhá generácia počítačov zahŕňa tie stroje, ktoré boli navrhnuté v rokoch 1955-65. Používali vákuové trubice aj tranzistory. RAM bola postavená na magnetických jadrách. V tomto čase sa objavili magnetické bubny a prvé magnetické disky. Objavili sa takzvané jazyky na vysokej úrovni, ktorých prostriedky umožňujú popis celej postupnosti výpočtov vo vizuálnej, ľahko vnímateľnej forme. Objavil sa veľký súbor knižničných programov na riešenie rôznych matematických problémov. Stroje druhej generácie sa vyznačovali softvérovou nekompatibilitou, ktorá sťažovala organizáciu veľkých informačných systémov, preto v polovici 60. rokov došlo k prechodu na vytváranie počítačov, ktoré boli softvérovo kompatibilné a postavené na mikroelektronickej technologickej základni.

Počítače tretej generácie. Ide o stroje vytvorené po 60. rokoch, s jednotnou architektúrou, t.j. softvérovo kompatibilný. Objavili sa schopnosti multiprogramovania, t.j. súčasné vykonávanie niekoľkých programov. V počítačoch tretej generácie sa používali integrované obvody.

počítačov štvrtej generácie. Toto je súčasná generácia počítačov vyvinutých po roku 1970. Stroje 4. generácie boli navrhnuté tak, aby efektívne využívali moderné jazyky na vysokej úrovni a zjednodušili proces programovania pre koncového používateľa.

Hardvérovo sa vyznačujú použitím veľkých integrovaných obvodov ako základne prvkov a prítomnosťou vysokorýchlostných pamäťových zariadení s priamym prístupom s objemom niekoľkých MB.

Stroje 4. generácie - multiprocesorové, multistrojové komplexy pracujúce na externom. pamäť a spoločné pole ext. zariadení. Rýchlosť dosahuje desiatky miliónov operácií za sekundu, pamäť - niekoľko miliónov slov.

Prechod na piatu generáciu počítačov sa už začal. Spočíva v kvalitatívnom prechode od spracovania dát k spracovaniu znalostí a v zlepšovaní základných parametrov počítačov. Hlavný dôraz sa bude klásť na „intelektualitu“.

K dnešnému dňu je skutočná „inteligencia“ preukázaná najzložitejšími neurónovými sieťami pod úrovňou dážďovky, avšak bez ohľadu na to, aké obmedzené sú dnes možnosti neurónových sietí, mnohé revolučné objavy môžu byť hneď za rohom.

1. Prvá generácia počítačov 1950-1960

Logické obvody boli vytvorené na diskrétnych rádiových súčiastkach a elektronických elektrónkach s vláknom. Magnetické bubny, akustické ultrazvukové ortuťové a elektromagnetické oneskorovacie vedenia, katódové trubice (CRT) boli použité v pamäťových zariadeniach s náhodným prístupom. Ako externé úložné zariadenia sa používali magnetické páskové mechaniky, dierne štítky, dierne pásky a zásuvné prepínače.

Programovanie tejto generácie počítačov sa uskutočňovalo v binárnom systéme v strojovom jazyku, to znamená, že programy boli pevne orientované na konkrétny model stroja a „zomreli“ spolu s týmito modelmi.

V polovici 50-tych rokov sa objavili strojovo orientované jazyky ako symbolické kódovacie jazyky (CLL), ktoré umožnili namiesto binárneho zápisu príkazov a adries použiť ich skrátený verbálny (písmenový) zápis a desatinné čísla. V roku 1956 bol vytvorený prvý programovací jazyk na vysokej úrovni pre matematické problémy - jazyk Fortran a v roku 1958 - univerzálny programovací jazyk Algol.

Počítače, počnúc UNIVAC a končiac BESM-2 a prvé modely počítačov "Minsk" a "Ural", patria do prvej generácie počítačov.

2. Druhá generácia počítačov: 60. – 70. roky 20. storočia

Logické obvody boli postavené na diskrétnych polovodičových a magnetických prvkoch (diódy, bipolárne tranzistory, toroidné feritové mikrotransformátory). Ako konštrukčný a technologický základ boli použité obvody s plošnými spojmi (fóliované dosky getinaxu). Blokový princíp navrhovania strojov sa stal široko používaným, čo umožňuje pripojiť veľké množstvo rôznych externých zariadení k hlavným zariadeniam, čo poskytuje väčšiu flexibilitu pri používaní počítačov. Hodinové frekvencie elektronických obvodov sa zvýšili na stovky kilohertzov.

Začali sa používať externé pevné disky1 a diskety – stredná úroveň pamäte medzi magnetickou páskou a pamäťou s náhodným prístupom.

V roku 1964 sa objavil prvý monitor pre počítače - IBM 2250. Bol to monochromatický displej s obrazovkou 12 x 12 palcov a rozlíšením 1024 x 1024 bodov. Mal snímkovú frekvenciu 40 Hz.

Riadiace systémy vytvorené na báze počítačov vyžadovali od počítačov vyšší výkon a hlavne spoľahlivosť. V počítačoch sa široko používajú kódy na detekciu a korekciu chýb a vstavané riadiace obvody.

V strojoch druhej generácie bolo po prvýkrát implementované dávkové spracovanie a telespracovanie informácií.

Prvý počítač, ktorý čiastočne používal polovodičové zariadenia namiesto vákuových elektrónok, bol SEAC (Standarts Eastern Automatic Computer), vytvorený v roku 1951.

Začiatkom 60. rokov sa polovodičové stroje začali vyrábať aj v ZSSR.

3. Tretia generácia počítačov: 70. – 80. roky 20. storočia

V roku 1958 Robert Noyce vynašiel malý kremíkový integrovaný obvod, do ktorého sa zmestili desiatky tranzistorov na malej ploche. Tieto obvody sa neskôr stali známymi ako Small Scale Integrated Circuits (SSI). A už koncom 60. rokov sa v počítačoch začali používať integrované obvody.

Logické obvody počítačov 3. generácie boli už kompletne postavené na malých integrovaných obvodoch. Hodinové frekvencie elektronických obvodov sa zvýšili na jednotky megahertzov. Napájacie napätie (niekoľko voltov) a výkon spotrebovaný strojom sa znížili. Spoľahlivosť a rýchlosť počítačov sa výrazne zvýšila.

Zariadenia s náhodným prístupom používali miniatúrne feritové jadrá, feritové platne a magnetické filmy s pravouhlou hysteréznou slučkou. Diskové jednotky sa stali široko používanými ako externé úložné zariadenia.

Objavili sa ďalšie dve úrovne úložných zariadení: ultrarýchle úložné zariadenia založené na spúšťacích registroch, ktoré majú obrovskú rýchlosť, no malú kapacitu (desiatky čísel) a vysokorýchlostnú vyrovnávaciu pamäť.

Od rozšíreného používania integrovaných obvodov v počítačoch možno technologický pokrok v počítačoch sledovať pomocou známeho Moorovho zákona. V roku 1965 jeden zo zakladateľov Intelu Gordon Moore objavil zákon, podľa ktorého sa počet tranzistorov v jednom čipe zdvojnásobuje každých 1,5 roka.

Vzhľadom na značnú komplikovanosť hardvéru aj logickej štruktúry počítačov 3. generácie sa často začali nazývať systémy.

Takže prvé počítače tejto generácie boli modely systémov IBM (niekoľko modelov IBM 360) a PDP (PDP 1). V Sovietskom zväze sa v rámci spoločenstva s krajinami Rady vzájomnej hospodárskej pomoci (Poľsko, Maďarsko, Bulharsko, NDR atď.) začali vytvárať modely jednotného systému (EÚ) a systému malých počítačov (SM). byť vyrobené.

V počítačoch tretej generácie sa značná pozornosť venuje zníženiu zložitosti programovania, efektívnosti vykonávania programov v strojoch a zlepšeniu komunikácie medzi obsluhou a strojom. Zabezpečujú to výkonné operačné systémy, pokročilý systém automatizácie programovania, efektívne systémy prerušenia programu, režimy zdieľania času, režimy prevádzky v reálnom čase, režimy prevádzky viacerých programov a nové interaktívne komunikačné režimy. Objavilo sa aj efektívne video terminálové zariadenie na komunikáciu medzi obsluhou a strojom - video monitor, prípadne displej.

Veľká pozornosť sa venuje zlepšovaniu spoľahlivosti a spoľahlivosti prevádzky počítačov a uľahčovaniu ich údržby. Spoľahlivosť a spoľahlivosť je zabezpečená rozšíreným používaním kódov s automatickou detekciou a opravou chýb (oprava Hammingových kódov a cyklických kódov).

Modulárna organizácia počítačov a modulárna konštrukcia ich operačných systémov vytvorili dostatok príležitostí na zmenu konfigurácie výpočtových systémov. V tomto smere vznikol nový pojem „architektúra“ výpočtového systému, ktorý určuje logickú organizáciu tohto systému z pohľadu používateľa a programátora.

4. Štvrtá generácia počítačov: 80. – 90. roky 20. storočia

Revolučnou udalosťou vo vývoji počítačových technológií tretej generácie strojov bolo vytvorenie veľkých a extra veľkých integrovaných obvodov (Large Scale Integration - LSI a Very Large Scale Integration - VLSI), mikroprocesora (1969) a osobného počítača. . Od roku 1980 boli takmer všetky počítače vytvorené na báze mikroprocesorov. Osobný počítač sa stal najžiadanejším.

Logické integrované obvody v počítačoch sa začali vytvárať na báze unipolárnych CMOS tranzistorov s priamym zapojením s efektom poľa, pracujúcich s menšími amplitúdami elektrických napätí (niekoľko voltov), ​​spotrebúvajúcimi menej energie ako bipolárne, a tým umožňujúcich implementáciu pokročilejšie nanotechnológie (v tých rokoch - v mikrónových jednotkách).

Prvý osobný počítač vytvorili v apríli 1976 dvaja priatelia, Steve Jobe (nar. 1955), zamestnanec Atari, a Stefan Wozniak (nar. 1950), ktorý pracoval pre Hewlett-Packard. Na základe integrovaného 8-bitového ovládača napevno zapojeného obvodu populárnej elektronickej hry, pracujúcej po večeroch v autogaráži, vyrobili jednoduchý BASIC-programovateľný herný počítač Apple, ktorý zožal veľký úspech. Začiatkom roku 1977 bola zaregistrovaná spoločnosť Apple Co. a začala sa výroba prvého osobného počítača na svete Apple.

5. Piata generácia počítačov: 1990-súčasnosť

Charakteristiky architektúry modernej generácie počítačov sú podrobne diskutované v tomto kurze.

Stručne, základný koncept počítačov piatej generácie možno formulovať takto:

1. Počítače založené na ultrakomplexných mikroprocesoroch s paralelnou vektorovou štruktúrou, ktoré súčasne vykonávajú desiatky sekvenčných programových inštrukcií.

2. Počítače s mnohými stovkami paralelne pracujúcich procesorov, ktoré umožňujú budovať systémy spracovania dát a znalostí, efektívne sieťové počítačové systémy.

Šiesta a nasledujúce generácie počítačov

Elektronické a optoelektronické počítače s masívnym paralelizmom, neurónovou štruktúrou, s distribuovanou sieťou veľkého počtu (desiatok tisíc) mikroprocesorov simulujúcich architektúru neurónových biologických systémov.

Záver

Všetky fázy vývoja počítača sú konvenčne rozdelené do generácií.

Prvá generácia bola vytvorená na báze vákuových elektrických lámp, stroj bol ovládaný z diaľkového ovládača a dierovaných štítkov pomocou strojových kódov. Tieto počítače boli umiestnené v niekoľkých veľkých kovových skriniach, ktoré zaberali celé haly.

Druhá generácia sa objavila v 60. rokoch 20. storočia. Počítačové prvky boli vyrobené na báze polovodičových tranzistorov. Tieto stroje spracovávali informácie pod kontrolou programov v assembleri. Údaje a programy sa zadávali z diernych štítkov a diernych pások.

Tretia generácia bola vykonaná na mikroobvodoch obsahujúcich stovky alebo tisíce tranzistorov na jednej doske. Príkladom stroja tretej generácie je počítač ES. Prevádzka týchto strojov bola riadená z alfanumerických terminálov. Na ovládanie boli použité jazyky na vysokej úrovni a assembler. Dáta a programy sa zadávali z terminálu aj z diernych štítkov a diernych pások.

Štvrtá generácia bola vytvorená na báze veľkých integrovaných obvodov (LSI). Najvýraznejšími predstaviteľmi štvrtej generácie počítačov sú osobné počítače (PC). Osobný sa nazýva univerzálny mikropočítač pre jedného používateľa. Komunikácia s používateľom prebiehala prostredníctvom farebného grafického displeja s použitím jazykov na vysokej úrovni.

Piata generácia vznikla na báze veľmi veľkých integrovaných obvodov (VLSI), ktoré sa vyznačujú enormnou hustotou logických prvkov na čipe.

Predpokladá sa, že v budúcnosti bude rozšírený vstup informácií do počítača z hlasu, komunikácia so strojom v prirodzenom jazyku, strojové videnie, strojový dotyk, vytváranie inteligentných robotov a robotických zariadení.

Elektronické výpočtové typy strojov sa u nás delia do niekoľkých generácií. Charakteristickými znakmi pri klasifikácii zariadení ako konkrétnej generácie sú ich prvky a odrody takých dôležitých charakteristík, ako je rýchlosť, kapacita pamäte, spôsoby riadenia a spracovania informácií. Rozdelenie počítačov je podmienené - existuje značný počet modelov, ktoré podľa niektorých kritérií patria k jednej, podľa iných k inému typu generácie. Výsledkom je, že tieto typy počítačov môžu odkazovať na rôzne štádiá vývoja elektronickej výpočtovej techniky.

Prvá generácia počítačov

Vývoj počítačov je rozdelený do niekoľkých období. Generovanie zariadení každého obdobia sa od seba líši elementárnymi bázami a matematickým typom.

1. generácia počítačov (1945-1954) - elektronické počítače na lampách elektronického typu (tieto boli v prvých modeloch televízorov). Tento čas možno nazvať érou formovania takejto technológie.

Väčšina strojov prvej generácie sa nazývala experimentálne typy zariadení, ktoré boli vytvorené s cieľom otestovať jednu alebo druhú z teórií. Veľkosť a hmotnosť počítačových jednotiek, ktoré často potrebovali samostatné budovy, sa už dávno stali legendou. Zavádzanie čísel do prvých strojov sa uskutočňovalo pomocou diernych štítkov a programové riadenie sekvencií uskutočniteľnosti funkcií sa uskutočňovalo napríklad v ENIAC, ako v strojoch výpočtovo-analytického typu pomocou zástrčky a typy sádzacieho poľa. Napriek tomu, že takáto programovacia metóda si vyžadovala veľa času na prípravu stroja – na spojenia na sadzacích poliach (patchboard) blokov, dávala všetky možnosti na implementáciu počítacích „schopností“ ENIAC'a, as veľkým prínosom mal odlišnosti od softvérovej metódy diernej pásky, ktorá je typická pre zariadenia reléového typu.

Ako tieto jednotky fungovali?

Zamestnanci, ktorí boli pridelení k tomuto stroju, boli neustále v jeho blízkosti a monitorovali výkon vákuových trubíc. Akonáhle však vyhorela aspoň jedna lampa, ENIAC okamžite vstal a nastali problémy: každý v zhone hľadal vyhorenú lampu. Hlavným dôvodom (možno nie presným) veľmi častej výmeny lámp bol nasledovný: teplo a žiara lámp prilákali mole, vleteli do auta a prispeli ku vzniku skratu. 1. generácia počítačov bola teda extrémne zraniteľná voči vonkajším podmienkam.

Ak platí vyššie uvedené, potom pojem „chyby“ („bugy“), ktorý označuje chyby v softvéri a hardvéri výpočtovej techniky, už dostáva nový význam. Keď boli všetky lampy v prevádzkovom stave, inžiniersky personál mohol naladiť ENIAC na akúkoľvek úlohu manuálnou zmenou pripojení 6 000 drôtov. Všetky vodiče sa museli znova prepnúť, ak bol potrebný iný typ úlohy.

Úplne prvé sériové autá

Prvým sériovo vyrábaným počítačom prvej generácie bol počítač UNIVAC (Universal Automatic Computer). Vývojármi tohto počítača boli: John Mauchly a J. Presper Eckert (J. Prosper Eckert). Bol to prvý typ univerzálneho elektronického digitálneho počítača. UNIVAC, ktorého vývojové práce sa začali v roku 1946 a boli ukončené v roku 1951, mal čas sčítania 120 µs, násobenia 1800 µs a delenie 3600 µs.

Tieto stroje zaberali veľa miesta, spotrebovali veľa elektriny a pozostávali z obrovského množstva lámp elektronického typu. Napríklad stroj Strela mal 6400 takýchto lámp a 60-tisíc kusov diód polovodičového typu. Rýchlosť tejto generácie počítačov nepresiahla 2-3 tisíc operácií za sekundu, množstvo pamäte RAM nebolo väčšie ako 2 Kb. Iba stroj "M-2" (1958) mal RAM 4 Kb a jeho rýchlosť bola 20 tisíc operácií za sekundu.

Počítače druhej generácie - významné rozdiely

V roku 1948 teoretickí fyzici John Bardeen a William Shockley spolu s hlavným experimentátorom Bell Telephone Laboratories Walterom Brattainom vytvorili prvý funkčný tranzistor. Išlo o bodové kontaktné zariadenie, v ktorom boli tri kovové „antény“ v kontakte s tyčou z polykryštalického materiálu. Generácie počítačov sa tak začali zdokonaľovať už v tej vzdialenej dobe.

Prvé druhy počítačov založených na tranzistoroch sa datujú do konca 50. rokov 20. storočia a do polovice 60. rokov sa začali vytvárať externé typy zariadení s kompaktnejšími funkciami.

Architektonické prvky

Jednou z úžasných schopností tranzistora je, že sám môže vykonávať prácu pre 40 žiaroviek elektronického typu a aj v tomto prípade má vysokú rýchlosť prevádzky, uvoľňuje minimálne množstvo tepla a prakticky nepoužíva elektrické zdroje a energie. Spolu s procesom nahradenia lámp elektrického typu tranzistormi sa zlepšili aj spôsoby ukladania informácií. Došlo k nárastu množstva pamäte a magnetická páska, ktorá bola prvýkrát použitá v prvej generácii počítačov UNIVAC, sa začala používať ako na zadávanie, tak aj na odvodzovanie informácií.

V polovici 60. rokov sa využívalo ukladanie informácií na disky. Obrovský pokrok v počítačovej architektúre umožnil rýchle akcie s miliónom operácií za sekundu! Napríklad "Stretch" (Anglicko), "Atlas" (USA) možno pripísať tranzistorovým počítačom 2. generácie počítačov. V tom čase Sovietsky zväz vyrábal aj zariadenia, ktoré neboli nižšie ako vyššie uvedené zariadenia (napríklad BESM-6).

Vytvorenie počítačov postavených pomocou tranzistorov viedlo k zníženiu ich veľkosti, hmotnosti, nákladov na energiu a ceny, ako aj k zvýšeniu spoľahlivosti a výkonu. To prispelo k rozšíreniu okruhu používateľov a okruhu úloh, ktoré bolo potrebné riešiť. Berúc do úvahy vylepšené vlastnosti, ktoré mala druhá generácia počítačov, vývojári začali vytvárať algoritmické typy jazykov pre inžinierske (napríklad ALGOL, FORTRAN) a ekonomické (napríklad COBOL) typy výpočtov.

Hodnota OS

Ale aj v týchto fázach bola hlavnou úlohou programovacích technológií šetrenie zdrojov – počítačového času a pamäte. Na vyriešenie tohto problému začali vytvárať prototypy moderných operačných systémov (komplexy programov obslužného typu, ktoré poskytujú dobrú distribúciu počítačových zdrojov pri vykonávaní používateľských úloh).

Typy prvých operačných systémov (OS) prispeli k automatizácii práce počítačových operátorov, ktorá je spojená s vykonávaním užívateľských úloh: zadávanie programových textov do zariadenia, volanie potrebných prekladačov, volanie knižničných podprogramov potrebných pre program, zavolanie linkera na umiestnenie týchto podprogramov a programov hlavného typu do pamäte počítača, zadanie dát pôvodného typu atď.

Teraz bolo potrebné do počítačov druhej generácie okrem programu a dát zadávať aj inštrukcie, ktoré obsahovali výpis krokov spracovania a zoznam informácií o programe a jeho autoroch. Potom sa do zariadení začalo súčasne zadávať určité množstvo úloh pre používateľov (balíčky s úlohami), v týchto typoch operačných systémov bolo potrebné rozdeliť typy počítačových zdrojov medzi tieto typy úloh - vznikol multiprogramový režim na spracovanie údajov (napr. kým výsledky úlohy jedného typu, výpočty iného typu sa vykonávajú a údaje tretieho typu problému sa môžu vkladať do pamäte). 2. generácia počítačov sa tak zapísala do histórie s výskytom objednaných operačných systémov.

Tretia generácia strojov

Vývojom technológie integrovaných obvodov (IC) bolo možné dosiahnuť zvýšenie rýchlosti a spoľahlivosti polovodičových obvodov, ako aj zníženie ich veľkosti, úrovne výkonu a nákladov. Integrované typy mikroobvodov pozostávajú z desiatok prvkov elektronického typu, ktoré sú zostavené v obdĺžnikových kremíkových platniach a majú dĺžku strany maximálne 1 cm.Tento typ platní (kryštálov) je umiestnený v plastovom puzdre malých rozmerov, ktorých rozmery je možné určiť iba pomocou čísla "(závery zo vstupu a výstupu elektronických obvodov vytvorených na kryštáloch).

Vďaka týmto okolnostiam urobila história vývoja počítačov (generácií počítačov) veľký prelom. To umožnilo nielen zlepšiť kvalitu práce a znížiť náklady na univerzálne zariadenia, ale aj vytvoriť malé, jednoduché, lacné a spoľahlivé stroje - minipočítače. Takéto jednotky mali najskôr nahradiť ovládače pevne zapojených zaradení v riadiacich slučkách ľubovoľných objektov, v automatizovaných systémoch riadenia procesov technologického typu, systémoch na zber a spracovanie údajov experimentálneho typu, rôznych riadiacich komplexoch na objektoch typ mobilného telefónu atď.

Za hlavný bod sa vtedy považovalo zjednotenie strojov s konštrukčnými a technologickými parametrami. Tretia generácia počítačov začína vydávať svoje série alebo rodiny, kompatibilné typy modelov. Ďalšie skoky vo vývoji matematického a programového vybavenia podporujú tvorbu programov dávkového typu pre riešiteľnosť typických problémov, problémovo orientovaný programovací jazyk (pre riešiteľnosť problémov jednotlivých kategórií). Takto prvýkrát vznikajú softvérové ​​systémy – typy operačných systémov (vyvinuté IBM), na ktorých pracuje tretia generácia počítačov.

Stroje štvrtej generácie

Úspešný vývoj elektronických zariadení viedol k vytvoreniu veľkých integrovaných obvodov (LSI), kde jeden kryštál mal niekoľko desiatok tisíc prvkov elektrického typu. To prispelo k tomu, že sa objavili nové generácie počítačov, ktorých základňa prvkov mala veľké množstvo pamäte a malé cykly na vykonávanie pokynov: využitie bajtov pamäte v jednej operácii stroja začalo prudko klesať. Keďže sa však náklady na programovanie prakticky neznížili, do popredia sa dostali skôr úlohy šetrenia ľudských zdrojov ako strojov.

Boli vytvorené nové typy operačných systémov, ktoré umožňovali programátorom ladiť svoje programy priamo za displejmi počítača (online), čo prispelo k uľahčeniu práce používateľov a urýchleniu vývoja nového softvéru. Tento moment úplne odporoval koncepciám primárnych etáp informačných technológií, ktoré využívali počítače prvej generácie: „procesor vykonáva len také množstvo práce pri spracovaní dát, ktoré ľudia zásadne nedokážu – hromadné počítanie“. Začali sa sledovať tendencie iného typu: „Čokoľvek je možné pomocou strojov, musia robiť; ľudia robia len tú časť práce, ktorú nemožno automatizovať.“

V roku 1971 bol vyrobený veľký integrovaný obvod, v ktorom bol kompletne umiestnený procesor elektronického počítača jednoduchých architektúr. Bolo možné umiestniť do jedného veľkého integrovaného obvodu (na jeden čip) takmer všetky elektronické zariadenia, ktoré nie sú zložité v počítačovej architektúre, to znamená možnosť sériovej výroby jednoduchých zariadení za prijateľné ceny (bez zohľadnenia nákladov na zariadenia externého typu). Tak vznikla 4. generácia počítačov.

Objavilo sa množstvo lacných (počítačov s vreckovou klávesnicou) a ovládacích zariadení, ktoré sú vybavené jedným alebo viacerými veľkými integrovanými obvodmi obsahujúcimi procesory, pamäťové kapacity a systém prepojení so snímačmi aktorového typu v riadiacich objektoch.

Programy, ktoré riadili dodávku palív do motorov automobilov, pohyby elektronických hračiek alebo špecifikované režimy prania bielizne, boli nainštalované do pamäte počítača buď pri výrobe takýchto typov ovládačov, alebo priamo v podnikoch, ktoré vyrábajú autá, hračky, pranie. stroje atď.

V priebehu 70. rokov sa začala výroba univerzálnych výpočtových systémov, ktoré pozostávali z procesora, pamäte, obvodov rozhrania so vstupno-výstupným zariadením, umiestnených v jednom veľkom integrovanom obvode (jednočipové počítače) alebo v niektorých veľkých integrovaných obvodoch inštalovaných na jedna doska s plošnými spojmi (jednotkové jednotky). V dôsledku toho, keď sa rozšírila 4. generácia počítačov, sa opakovala situácia, ktorá nastala v 60. rokoch, keď prvé minipočítače prevzali časť práce vo veľkých univerzálnych elektronických počítačoch.

Charakteristické vlastnosti počítačov štvrtej generácie

1. Multiprocesorový režim.
2. Spracovanie paralelného sériového typu.
3. Typy jazykov na vysokej úrovni.
4. Vznik prvých počítačových sietí.

Špecifikácie pre tieto zariadenia

1. Priemerné oneskorenia signálu 0,7 ns/v.
2. Hlavným typom pamäte je polovodič. Čas generovania údajov z tohto typu pamäte je 100-150 ns. Kapacity - 1012-1013 znakov.
3. Aplikácia hardvérovej implementácie operačných systémov.
4. Pre nástroje softvérového typu sa začali využívať modulárne konštrukcie.

Prvý osobný počítač vytvorili v apríli 1976 Steve Jobs z Atari a Stephen Wozniak z Hewlett-Packard. Na základe integrovaných 8-bitových ovládačov elektronických herných obvodov vytvorili najjednoduchší herný počítač typu „Apple“ naprogramovaný v BASICu, ktorý zožal obrovský úspech. Začiatkom roku 1977 bola zaregistrovaná spoločnosť Apple Comp., a od tej doby začala výroba prvých osobných počítačov Apple na svete. História generácie počítačov označuje túto udalosť za najdôležitejšiu.

V súčasnosti Apple vyrába osobné počítače Macintosh, ktoré vo väčšine ohľadov prekonávajú typy počítačov IBM PC.

PC v Rusku

U nás sa používajú hlavne typy počítačov IBM PC. Tento bod je spôsobený nasledujúcimi dôvodmi:

1. Až do začiatku 90. rokov USA nepovoľovali dodávky vyspelých informačných technológií do Sovietskeho zväzu, medzi ktoré patrili aj výkonné počítače Macintosh.
2. Zariadenia Macintosh bývali oveľa drahšie ako IBM PC (v súčasnosti stoja približne rovnako).
3. Pre IBM PC boli vyvinuté rôzne programy aplikačného typu, čo uľahčuje ich použitie v širokej škále oblastí.

Počítač piatej generácie

Koncom 80. rokov 20. storočia história vývoja počítačov (generácií počítačov) predstavuje novú etapu - objavujú sa stroje piateho typu generácie. Vznik týchto zariadení je spojený s prechodom na mikroprocesory. Z hľadiska konštrukčných konštrukcií je typická maximálna decentralizácia riadenia, hovoríme o softvérovej a matematickej podpore - prechody na prácu v softvérovej oblasti a shell.

Výkon piatej generácie počítačov - 10 8 -10 9 operácií za sekundu. Tento typ agregátov sa vyznačuje multiprocesorovou štruktúrou, ktorá je vytvorená na mikroprocesoroch zjednodušených typov, ktorých sa používa viacero (rozhodujúce pole alebo prostredie). Vyvíjajú sa elektronické výpočtové typy strojov, ktoré sú zamerané na vysokoúrovňové typy jazykov.

V tomto období existujú a uplatňujú sa dve protikladné funkcie: personifikácia a kolektivizácia zdrojov (kolektívny prístup k sieti).

Vďaka typu operačného systému, ktorý poskytuje jednoduchú komunikáciu s elektronickými počítačmi piatej generácie, obrovskej databáze programov aplikačného typu z rôznych oblastí ľudskej činnosti, ako aj nízkym cenám sa počítače stávajú nepostrádateľným doplnkom pre inžinierov, výskumníkov, ekonómovia, lekári, agronómovia, učitelia, redaktori, sekretárky a dokonca aj deti.

Vývoj dnes

O šiestej a novšej generácii vývoja počítačov možno len snívať. Patria sem neuropočítače (typy počítačov, ktoré sú vytvorené na základe sietí neurónového typu). Zatiaľ nemôžu existovať samostatne, ale sú aktívne modelované na počítačoch moderného typu.

Možnosti porovnania	Generácie počítačov
				štvrtý
Doba
Základňa prvkov (pre CU, ALU)	Elektronické (alebo elektrické) svietidlá	Polovodiče (tranzistory)	integrované obvody	Veľké integrované obvody (LSI)
Hlavný typ počítača			Malý (mini)
Základné vstupné zariadenia	Diaľkové ovládanie, dierny štítok, vstup diernej pásky		Alfanumerický displej, klávesnica	Farebný grafický displej, skener, klávesnica
Hlavné výstupné zariadenia	Alfanumerická tlačiareň (ATsPU), výstup na perforovanú pásku		Grafový ploter, tlačiareň
Externá pamäť	Magnetické pásky, bubny, dierne pásky, dierne štítky		Perforovaná páska, magnetický disk	Magnetické a optické disky
Kľúčové rozhodnutia v softvéri	Univerzálne programovacie jazyky, prekladače	Dávkové operačné systémy optimalizujúce prekladače	Interaktívne operačné systémy, štruktúrované programovacie jazyky	Softvérová prívetivosť, sieťové operačné systémy
Prevádzkový režim počítača	Jediný program	Dávka	Časové rozdelenia	Osobná práca a sieťové spracovanie
Účel použitia počítača	Vedecké a technické výpočty	Technické a ekonomické výpočty	Manažérske a ekonomické výpočty	Telekomunikácie, informačné služby

Tabuľka - Hlavné charakteristiky počítačov rôznych generácií

generácie
Obdobie, roky				1980-súčasnosť tepl.
Základňa prvku	Vákuové trubice	Polovodičové diódy a tranzistory	integrované obvody	Ultra veľké integrované obvody
Architektúra	Architektúra von Neumanna	Multiprogramový režim	Lokálne počítačové siete, výpočtové systémy pre kolektívne použitie	Multiprocesorové systémy, osobné počítače, globálne siete
Výkon	10 - 20 tisíc op / s	100-500 tisíc op/s	Približne 1 milión op/s	Desiatky a stovky miliónov op/s
softvér	Strojové jazyky	Operačné systémy, algoritmické jazyky	Operačné systémy, dialógové systémy, počítačové grafické systémy	Aplikačné balíky, databázy a znalostné bázy, prehliadače
Externé zariadenia	Vstupné zariadenia z diernych pások a diernych štítkov,	ATsPU, teletypy, NML, NMB	Video terminály, HDD	NGMD, modemy, skenery, laserové tlačiarne
Aplikácia	Problémy s výpočtom	Inžinierske, vedecké, ekonomické úlohy	ACS, CAD, vedecké a technické úlohy	Manažérske úlohy, komunikácia, vytváranie pracovných staníc, spracovanie textu, multimédiá
Príklady	ENIAC, UNIVAC (USA); BESM – 1,2, M-1, M-20 (ZSSR)	IBM 701/709 (USA) BESM-4, M-220, Minsk, BESM-6 (ZSSR)	IBM 360/370, PDP -11/20, Cray -1 (USA); EU 1050, 1066, Elbrus 1.2 (ZSSR)	Cray T3 E, SGI (USA), PC, servery, pracovné stanice od rôznych výrobcov

V priebehu 50 rokov sa objavilo niekoľko generácií počítačov, ktoré sa navzájom nahradili. Rýchly rozvoj VT na celom svete je určený len vyspelou základňou prvkov a architektonickými riešeniami.
Keďže počítač je systém pozostávajúci z hardvéru a softvéru, je prirodzené chápať generáciu počítačových modelov charakterizovaných rovnakými technologickými a softvérovými riešeniami (prvková báza, logická architektúra, softvér). Medzitým sa v mnohých prípadoch ukazuje, že je veľmi ťažké klasifikovať BT podľa generácií, pretože hranica medzi nimi je z generácie na generáciu čoraz nejasnejšia.
Prvá generácia.
Základňa prvkov - elektronické lampy a relé; pamäť s náhodným prístupom sa vykonávala na spúšťačoch, neskôr na feritových jadrách. Spoľahlivosť - nízka, vyžaduje sa chladiaci systém; Počítače boli veľké. Výkon - 5 - 30 tisíc aritmetických operácií / s; Programovanie - v počítačových kódoch (strojový kód), neskôr sa objavili autokódy a assemblery. Programovanie robil úzky okruh matematikov, fyzikov a elektronických inžinierov. Počítače prvej generácie sa používali hlavne na vedecké a technické výpočty.

Druhá generácia.
Základňa polovodičových prvkov. Výrazne zvýšená spoľahlivosť a výkon, znížená veľkosť a spotreba energie. Vývoj vstup / výstup, externá pamäť. Množstvo progresívnych architektonických riešení a ďalší vývoj programovacej technológie - režim zdieľania času a režim multiprogramovania (spájajúci prácu centrálneho procesora na spracovanie údajov a vstupných/výstupných kanálov, ako aj paralelizáciu operácií na získavanie príkazov a údajov z pamäte)
V rámci druhej generácie sa zreteľne prejavila diferenciácia počítačov na malé, stredné a veľké. Výrazne rozšíril záber počítača na riešenie problémov – plánovanie – ekonomické, riadenie výrobných procesov a pod.
Vznikajú automatizované riadiace systémy (ACS) pre podniky, celé odvetvia a technologické procesy (APCS). Koniec 50-tych rokov je charakteristický vznikom množstva vysokoúrovňových problémovo orientovaných programovacích jazykov (HLL): FORTRAN, ALGOL-60 atď. Vývoj softvéru sa dostal do tvorby knižníc štandardných programov. v rôznych programovacích jazykoch a na rôzne účely monitory a dispečeri na riadenie režimov práce počítača, plánovanie jeho zdrojov, ktoré položili koncepciu ďalšej generácie operačných systémov.

Tretia generácia.
Základňa prvkov na integrovaných obvodoch (IC). Existujú série počítačových modelov, ktoré sú programovo kompatibilné zdola nahor a majú rastúce možnosti od modelu k modelu. Logická architektúra počítačov a ich periférnych zariadení sa stala komplexnejšou, čím sa výrazne rozšírili funkčné a výpočtové možnosti. Operačné systémy (OS) sa stávajú súčasťou počítačov. Mnoho úloh správy pamäte, vstupných/výstupných zariadení a iných zdrojov začal preberať OS alebo priamo hardvér počítača. Softvér sa stáva výkonným: objavujú sa systémy riadenia databáz (DBMS), systémy pre automatizáciu projektovej práce (CAD) na rôzne účely, zdokonaľujú sa automatizované riadiace systémy, systémy riadenia procesov. Veľká pozornosť sa venuje tvorbe aplikačných softvérových balíkov (APP) na rôzne účely.
Programovacie jazyky a systémy sa vyvíjajú Príklady: - séria modelov IBM/360, USA, sériová výroba - od roku 1964; -ES COMPUTER, ZSSR a krajiny RVHP od roku 1972.
Štvrtá generácia.
Základom prvkov sa stávajú veľké (LSI) a extra veľké (VLSI) integrované obvody. Počítače už boli navrhnuté na efektívne využitie softvéru (napríklad počítače podobné UNIXu, ktoré sa najlepšie ponoria do softvérového prostredia UNIX; Prolog-machines, zamerané na úlohy umelej inteligencie); moderná NU. Spracovanie telekomunikačných informácií naberá na sile zlepšovaním kvality komunikačných kanálov využívajúcich satelitnú komunikáciu. Vznikajú národné a nadnárodné informačné a výpočtové siete, ktoré umožňujú hovoriť o začiatku informatizácie ľudskej spoločnosti ako celku.
Ďalšia intelektualizácia CT je determinovaná vytvorením pokročilejších rozhraní človek-počítač, znalostných báz, expertných systémov, systémov paralelného programovania atď.
Základňa prvkov umožnila dosiahnuť veľké úspechy v miniaturizácii, zvyšovaní spoľahlivosti a výkonu počítačov. Objavili sa mikro- a minipočítače, ktoré sú svojimi schopnosťami lepšie ako stredné a veľké počítače predchádzajúcej generácie za oveľa nižšiu cenu. Technológia výroby procesorov na báze VLSI zrýchlila tempo výroby počítačov a umožnila predstaviť počítače širokým vrstvám spoločnosti. S príchodom univerzálneho procesora na jednom čipe (mikroprocesor Intel-4004, 1971) začala éra PC.
Za prvý počítač možno považovať Altair-8800, založený na Intel-8080, v roku 1974. E. Roberts. P. Allen a W. Gates vytvorili prekladač z populárneho jazyka Basic, výrazne zvýšil inteligenciu prvého PC (neskôr založili slávnu spoločnosť Microsoft Inc). Tvár 4. generácie je do značnej miery determinovaná tvorbou superpočítačov, ktoré sa vyznačujú vysokým výkonom (priemerná rýchlosť 50 - 130 megaflops. 1 megaflops = 1 milión operácií za sekundu s pohyblivou rádovou čiarkou) a netradičnou architektúrou (princíp paralelizácie na základe zreťazeného spracovania príkazov). Superpočítače sa používajú pri riešení problémov matematickej fyziky, kozmológie a astronómie, pri modelovaní zložitých systémov atď. Keďže výkonné počítače hrajú a budú zohrávať dôležitú úlohu pri prepínaní sietí, často sa diskutuje o problémoch siete spolu s otázkami o superpočítačoch. nazývané stroje radu Elbrus, počítačové systémy ps-2000 a PS-3000, obsahujúce až 64 procesorov riadených spoločným tokom inštrukcií, rýchlosť na rade úloh dosahovala okolo 200 megaflopov. Zároveň vzhľadom na zložitosť vývoja a implementácie projektov moderných superpočítačov, ktoré si vyžadujú intenzívny základný výskum v oblasti informatiky, elektronických technológií, vysokú kultúru výroby a značné finančné náklady, sa zdá veľmi nepravdepodobné, že domáce superpočítače budú byť vytvorené v dohľadnej budúcnosti, podľa hlavných charakteristík, ktoré nie sú horšie ako najlepšie zahraničné modely.
Treba si uvedomiť, že pri prechode na technológiu IS výroby počítačov sa definujúce ťažisko generácií čoraz viac presúva z elementárnej základne k iným ukazovateľom: logická architektúra, softvér, používateľské rozhranie, aplikačné oblasti atď.
Piata generácia.
Vzniká v útrobách štvrtej generácie a je do značnej miery determinovaná výsledkami práce Japonského výboru pre vedecký výskum v oblasti počítačov publikovaných v roku 1981. Podľa tohto projektu musia počítače a výpočtové systémy piatej generácie okrem vysokého výkonu a spoľahlivosti pri nižších nákladoch, plne poskytovaných VLSI a ďalšími najnovšími technológiami, spĺňať tieto kvalitatívne nové funkčné požiadavky:

· zabezpečiť jednoduché používanie počítačov implementáciou systémov na vstup/výstup informácií hlasom; interaktívne spracovanie informácií pomocou prirodzených jazykov; možnosti učenia, asociatívne konštrukcie a logické závery;

Zjednodušte proces tvorby softvérových nástrojov automatizáciou syntézy programov podľa špecifikácií počiatočných požiadaviek v prirodzených jazykoch

· zlepšiť hlavné charakteristiky a prevádzkové vlastnosti VT na splnenie rôznych spoločenských úloh, zlepšiť pomer nákladov a výsledkov, rýchlosť, ľahkosť, kompaktnosť počítačov; zabezpečiť ich rozmanitosť, vysokú prispôsobivosť aplikáciám a spoľahlivosť v prevádzke.

Vzhľadom na zložitosť implementácie úloh vytýčených pre piatu generáciu je celkom možné rozdeliť ju na viditeľnejšie a lepšie vnímané etapy, z ktorých prvá je z veľkej časti realizovaná v rámci súčasnej štvrtej generácie.