Birinci nesil bilgisayarlar

İlk nesil bilgisayarlar 1944'ten 1954'e kadar vakum tüpleri kullanılarak oluşturuldu.

Elektron tüpü, boşlukta katottan anoda doğru hareket eden elektronların akışını değiştirerek çalışan bir cihazdır.

Elektronların hareketi, termiyonik emisyon - elektronların ısıtılmış metallerin yüzeyinden emisyonu - nedeniyle meydana gelir. Gerçek şu ki, metaller farklı enerjilere ve dolayısıyla farklı hızlara sahip yüksek konsantrasyonda serbest elektronlara sahiptir. Metal ısındıkça elektronların enerjisi artar ve bazıları metal sınırındaki potansiyel bariyeri aşar.

Elektron tüpünün çalışma prensibi aşağıdaki gibidir. Lambanın girişine mantıksal bir ünite beslenirse (örneğin, 2 Volt'luk bir voltaj), o zaman lambanın çıkışında ya mantıksal bir sıfır (1V'den düşük voltaj) ya da mantıksal bir (2V) alırız. . Akım katottan anoda engellenmeden geçeceğinden kontrol voltajı yoksa mantıksal bir sonuç elde ederiz. Izgaraya negatif voltaj uygulanırsa katottan anoda giden elektronlar ızgaradan itilecek ve sonuç olarak hiçbir akım akmayacak ve lambanın çıkışı mantıksal sıfır olacaktır. Bu prensip kullanılarak tüp bilgisayarların tüm mantıksal unsurları inşa edildi.

En basit durumda katot, elektrik akımıyla ısıtılan refrakter bir metalin (örneğin tungsten) bir filamentidir ve anot, küçük bir metal silindirdir. Katoda voltaj uygulandığında, termiyonik emisyonun etkisi altında, katottan elektronlar yayılmaya başlayacak ve bu da anot tarafından alınacaktır.

Vakum tüplerinin kullanımı, bilgisayarların bilgi işlem yeteneklerini önemli ölçüde artırdı; bu, ilk otomatik aktarmalı bilgisayarlardan birinci nesil tüp bilgisayarlara hızlı geçişe katkıda bulundu.

Ancak sorunsuz değildi. Vakum tüplerinin kullanımı, düşük güvenilirlikleri, yüksek güç tüketimi ve büyük boyutları nedeniyle gölgelendi. İlk bilgisayarlar gerçekten devasa boyutlara sahipti ve araştırma enstitülerinde birçok odayı kaplıyordu. Bu tür bilgisayarların bakımı son derece zor ve zaman alıcıydı; lambalar sürekli arızalanıyor, veri girişinde hatalar meydana geliyordu ve daha birçok sorun ortaya çıkıyordu. Güç kaynağı sistemlerinin (bilgisayara güç sağlamak için özel güç otobüslerinin döşenmesi ve kabloları tüm elemanlara bağlamak için karmaşık kablolama yapılması gerekiyordu) ve soğutma sistemlerinin (lambalar çok ısındı, bu da daha az karmaşık ve pahalı) yapılmaması gerekiyordu. daha sık başarısız olmalarına neden oldu).

Buna rağmen bilgisayarın tasarımı hızla gelişti, hesaplama hızı saniyede birkaç bin işleme ulaştı, RAM kapasitesi yaklaşık 2048 makine kelimesiydi. Birinci nesil bilgisayarlarda program zaten hafızada saklanıyordu ve makine kelime bitlerinin paralel işlenmesi kullanılıyordu.

Oluşturulan bilgisayarlar esas olarak evrenseldi ve bilimsel ve teknik sorunları çözmek için kullanılıyordu. Zamanla bilgisayarların üretimi seri üretime geçer ve ticari amaçlarla kullanılmaya başlar.

Aynı dönemde Von Neumann tipi mimarinin oluşumu gerçekleşti ve birinci nesil bilgisayarlarda uygulamasını bulan birçok varsayım bugüne kadar popülerliğini koruyor.

Von Neumann tarafından 1946 yılında formüle edilen bilgisayarın geliştirilmesine yönelik ana kriterler aşağıda sıralanmıştır:

1. Bilgisayarlar ikili sayı sisteminde çalışmalıdır;

2. Bir bilgisayar tarafından gerçekleştirilen tüm eylemler, sıralı bir dizi komuttan oluşan bir program biçiminde sunulmalıdır. Her komut bir işlem kodu, işlenen adresleri ve bir dizi hizmet niteliği içermelidir;

3. komutlar bilgisayar belleğinde ikili kodda saklanmalıdır, çünkü bu aşağıdakilere izin verir:

a) ara hesaplama sonuçlarını, sabitleri ve diğer sayıları programın bulunduğu aynı depolama cihazına kaydedin;

b) komutların ikili gösterimi, kodlandıkları değerler üzerinde işlemlere izin verir;

c) hesaplama sonuçlarına bağlı olarak kontrolü programın çeşitli bölümlerine aktarmak mümkün hale gelir;

4. Depolama cihazlarının hızı mantık devrelerinin hızının önemli ölçüde gerisinde kaldığı için belleğin hiyerarşik bir organizasyona sahip olması gerekir;

5. aritmetik işlemler yalnızca toplama işlemlerini gerçekleştiren devreler temelinde gerçekleştirilmelidir ve özel cihazların oluşturulması pratik değildir;

6. Performansı artırmak için bilgi işlem sürecinin paralel bir organizasyonunu kullanmak gerekir; kelimeler üzerindeki işlemler kelimenin tüm bitlerinde aynı anda gerçekleştirilecektir.

Birinci nesil bilgisayarların sıfırdan yaratılmadığını belirtmekte fayda var. O zamanlar, elektronik devrelerin inşası alanında, örneğin radarda ve diğer ilgili bilim ve teknoloji alanlarında zaten gelişmeler vardı. Ancak en ciddi sorunlar depolama cihazlarının geliştirilmesiyle ilgilidir. Daha önce pratik olarak talep edilmiyorlardı, bu nedenle gelişimlerinde ciddi bir deneyim birikmemişti. Sonuç olarak, depolama aygıtlarının geliştirilmesindeki her atılım, bilgisayar tasarımında ciddi bir ilerlemeye yol açmıştır, çünkü yüksek hızlı ve kapasiteli belleğin geliştirilmesi, güçlü ve yüksek hızlı bir bilgisayarın geliştirilmesinin ayrılmaz bir koşuludur.

İlk bilgisayarlar, depolama aygıtı olarak tüp triyotlarındaki statik tetikleyicileri kullandı. Ancak kabul edilebilir kapasitede vakum tüpleri kullanan bir hafıza cihazı elde etmek inanılmaz maliyetler gerektiriyordu. Bir ikili rakamı depolamak için iki triyot gerekiyordu ve bilgiyi depolamak için sürekli olarak enerji tüketmeleri gerekiyordu. Bu da ciddi ısı üretimine ve güvenilirlikte feci bir düşüşe yol açtı. Sonuç olarak depolama cihazı son derece hantal, pahalı ve güvenilmezdi.

1944 yılında ultrasonik cıva geciktirme hatlarının kullanımına dayanan yeni tip bir hafıza cihazı geliştirilmeye başlandı. Fikir, II. Dünya Savaşı sırasında radar için geliştirilen yer ve nesne karmaşasını azaltma cihazından ödünç alındı.

Duran nesnelerin radar ekranından uzaklaştırılması için yansıyan sinyal ikiye bölünerek biri doğrudan radar ekranına gönderildi, ikincisi ise geciktirildi. Normal ve gecikmeli sinyallerin aynı anda ekranda görüntülenmesiyle, gecikme ve ters polarite nedeniyle ortaya çıkan tüm tesadüfler silindi ve geriye yalnızca hareketli nesneler kaldı.

Sinyal, uçlarında piezo-kristal dönüştürücü bulunan cıva ile doldurulmuş tüpler olan gecikme hatları kullanılarak geciktirildi. Radar amplifikatöründen gelen sinyaller, tüpün bir ucundaki piezoelektrik kristale gönderildi ve bu kristal, darbe verildiğinde cıvada küçük bir titreşim yarattı. Titreşim hızlı bir şekilde tüpün diğer ucuna iletildi ve burada başka bir piezoelektrik kristal onu ters çevirerek ekrana iletti.

Akustik direnci piezokristallerinkine neredeyse eşit olduğu için cıva kullanıldı. Bu, kristalden cıvaya ve geriye bir sinyal iletilirken meydana gelen enerji kayıplarını en aza indirdi.

Bellek olarak kullanılmak üzere cıva geciktirme hatları biraz değiştirildi. Tüpün alıcı ucuna, giriş sinyalini gecikme hattının girişine geri gönderen bir tekrarlayıcı yerleştirildi, böylece veri depolama sistemine gönderilen darbe, gecikme hattında dolaşmaya devam etti ve dolayısıyla bir bit bilgi oluştu. Güç olduğu sürece saklandı.

Her bir gecikme hattı bir darbeyi (veri biti) değil, sayısı cıva gecikme hattından darbenin geçiş hızına (1450 m/s), darbenin süresine göre belirlenen tam bir darbe kümesini depolar. darbeler, aralarındaki aralık ve tüpün uzunluğu.

İlk defa, böyle bir veri depolama cihazı, 1949'da yayınlanan İngiliz bilgisayarı EDSAC'da kullanıldı.

Cıva gecikme hattı belleği, tüplü triyot belleğine göre çok büyük bir gelişmeydi ve bilgi işlem teknolojisinde ileri bir sıçramaya yol açtı. Ancak bir takım ciddi dezavantajları vardı:

1. Gecikme hatları, veri okuyucuyla sıkı senkronizasyon gerektiriyordu. Darbelerin alıcıya tam olarak bilgisayar onları okumaya hazır olduğu anda ulaşması gerekiyordu;

2. Gecikme hattında sinyal iletimi sırasında meydana gelen enerji kayıplarını en aza indirmek için cıva 40°C sıcaklıkta tutulmalıdır, çünkü cıvanın bu sıcaklığında cıva ve piezokristallerin akustik empedanslarının maksimum eşleşmesini sağlamak mümkündür. . Bu zor ve rahatsız edici bir iştir;

3. Cıva sıcaklığındaki değişiklik aynı zamanda ses hızının da düşmesine neden oldu. Sıcaklığı kesin olarak belirlenmiş sınırlar içinde tutmak veya bilgisayarın saat frekansını, mevcut sıcaklıkta cıvada ses yayılma hızına göre ayarlamak gerekiyordu;

4. Sinyal tüpün duvarlarından ve uçlarından yansıyabilir. Yansımaları ortadan kaldırmak ve piezokristallerin konumunu dikkatlice ayarlamak için ciddi yöntemler kullanmak gerekiyordu;

5. Cıva geciktirme hatlarındaki hafıza hızı düşüktü ve cıvadaki ses hızıyla sınırlıydı. Sonuç olarak, çok yavaştı ve bilgisayarların bilgi işlem yeteneklerinin önemli ölçüde gerisinde kalıyordu, bu da onların gelişimini engelliyordu. Sonuç olarak, ultrasonik cıva gecikme hatlarında belleğe sahip bir bilgisayarın hızı saniyede birkaç bin işlemdi;

6. Cıva son derece zehirli ve pahalı bir malzemedir ve kullanımı katı güvenlik standartlarına uyma ihtiyacıyla ilişkilidir.

Bu nedenle bilgisayarların gelişimini sürdürmek için yeni, daha hızlı belleğe ihtiyaç duyuldu. Ultrasonik cıva gecikme hatlarını kullanan ilk bilgisayarın yaratılmasından kısa bir süre sonra, osilografik tüplerin bir modifikasyonu olan katot ışın tüplerini kullanan yeni bir bellek türünün araştırılmasına yönelik çalışmalar başladı.

Katot ışın tüplerini kullanarak veri depolamanın ilk yöntemi 1946'da Frederick Williams tarafından geliştirildi. Williamson'ın icadı yalnızca bir biti depolayabiliyordu ve şu şekilde çalışıyordu.

Bir katot ışın tüpü kullanılarak, bir elektron ışını, özel bir maddeyle kaplanmış bir plakanın bir bölümüne odaklandı. Sonuç olarak, ikincil emisyonun etkisi altındaki bu alan, elektronlar yaydı ve ışın kapatıldıktan sonra bile saniyenin çok küçük bir kısmı için kalan pozitif bir yük elde etti. Elektron bombardımanı kısa aralıklarla tekrarlanırsa alanın yükü gerektiği kadar muhafaza edilebilir.

Işın kapanmadan komşu bölüme hafifçe hareket ettirilirse, komşu bölüm tarafından yayılan elektronlar ilk bölüm tarafından emilecek ve nötr bir yük alacaktır.

Böylece iki bitişik bölümden oluşan bir hücreye 1 bitlik bilgi hızlı bir şekilde yazılabilmektedir. Yüksüz bir hücre 1, pozitif yüklü bir hücre 0'dır.

Depolanan bilgiyi okumak için, hücrenin yükündeki değişiklik miktarını ölçmek amacıyla plakanın karşı tarafına elektrotlar takıldı ve hücrenin kendisi tekrar tekrar bir elektron ışınına maruz bırakıldı. Sonuç olarak, başlangıç ​​durumuna bakılmaksızın pozitif bir yük aldı. Hücrenin zaten pozitif bir yükü varsa, yükündeki değişiklik, nötr bir yüke sahip olduğundan daha azdı. Yük değişiminin büyüklüğü analiz edilerek bu hücrede depolanan bitin değeri belirlendi.

Ancak veri okuma işlemi hücrede depolanan bilgiyi yok ettiğinden, okuma işleminden sonra verinin yeniden yazılması gerekti. Bu bakımdan katot ışın tüpleri üzerinde bellekle çalışma süreci, modern dinamik bellekle çalışmaya çok benziyordu.

Bu tür belleğe sahip ilk bilgisayar 1948 yazında ortaya çıktı ve otuz iki otuz iki bitlik ikili kelimeyi depolayabiliyordu.

Zamanla katot ışın tüpü belleğinin yerini manyetik çekirdek belleği aldı. Bu tür bellek J. Forrester ve W. Papian tarafından geliştirilmiş ve 1953 yılında kullanıma sunulmuştur.

Manyetik çekirdek hafızası, verileri küçük ferrit halkalarının mıknatıslanma yönü şeklinde saklar. Her halka 1 bit bilgi depoluyordu ve belleğin tamamı dikdörtgen bir matristi.

En basit durumda hafıza cihazı aşağıdaki gibiydi.

Uyarma telleri, matrisin sıraları boyunca halkaların içinden geçirildi (bunlar şekilde yeşil renkle vurgulanmıştır). Benzer teller matrisin sütunları (mavi renk) boyunca halkalardan geçirildi.

Bu tellerden geçen akım halkaların mıknatıslanma yönünü belirler. Üstelik akım gücü, bir telin mıknatıslanma yönünü değiştiremeyeceği ve dolayısıyla mıknatıslanmanın yönü yalnızca kırmızı ve mavi tellerin kesişme noktasında bulunan halkada değişeceği şekildeydi. Her bir uyarma teline birkaç düzine ferrit halkası dizildiğinden ve durumu yalnızca bir halkada değiştirmek gerektiğinden bu gerekliydi.

Seçilen halkadaki mıknatıslanma durumunu değiştirmek gerekmiyorsa, engelleme teline (kırmızı) uyarma tellerindeki akımın tersi yönde akım verildi. Sonuç olarak akımların toplamı halkanın mıknatıslanmasını değiştirmeye yetmedi.

Böylece her halka mıknatıslanma yönüne bağlı olarak 1 veya 0 saklayabilir.

Seçilen ferrit halkadan veri okumak için, uyarma telleri aracılığıyla akım darbeleri uygulandı, böylece bunların toplamı, başlangıçtaki mıknatıslanmadan bağımsız olarak halkanın belirli bir yönde mıknatıslanmasına yol açtı.

Halkanın mıknatıslanması değiştiğinde, okuma telinde bir endüksiyon akımı ortaya çıktı. Bunu ölçerek halkadaki mıknatıslanma yönünün ne kadar değiştiğini belirlemek ve dolayısıyla halkanın sakladığı değeri bulmak mümkün oldu.

Gördüğünüz gibi okuma işlemi verileri yok etti (tıpkı modern dinamik bellek gibi), bu nedenle okumadan sonra verileri yeniden yazmak gerekiyordu.

Çok geçmeden bu tip hafıza baskın hale geldi ve katot ışın tüplerinin ve ultrasonik cıva geciktirme hatlarının yerini aldı. Bu, bilgisayar performansında başka bir sıçrama sağladı.

Bilgisayarların daha da geliştirilmesi ve iyileştirilmesi, bilim ve teknoloji alanındaki nişlerini sağlam bir şekilde işgal etmelerine olanak sağladı.

Birinci neslin gelişmiş bilgisayarları şunları içerir:

ENIAC- 1946 yılında ABD Ordusu'nun emriyle balistik araştırma laboratuvarında ateşleme tablolarının hesaplanması için oluşturulan ilk büyük ölçekli elektronik dijital bilgisayar. 14 Şubat 1946'da hizmete girdi;

EDVAC- ABD Ordusu Balistik Araştırma Laboratuvarı'nda geliştirilen ve 1949'da halka sunulan ilk elektronik bilgisayarlardan biri;

EDSAC- Maurice Wilkes liderliğindeki bir grup tarafından 1949'da Cambridge Üniversitesi'nde (İngiltere) oluşturulan bir elektronik bilgisayar;

UNIVAC- 1951'de D. Mauchly ve J. Presper Eckert tarafından oluşturulan evrensel bir otomatik bilgisayar;

IAS- 1952'de J. Neumann'ın öncülüğünde geliştirilen İleri Araştırma Enstitüsü Bilgisayarı;

Kasırga- Mart 1951'de Massachusetts Teknoloji Enstitüsü'nde oluşturulan bir bilgisayar;

MESM- Küçük Elektronik Hesaplama Makinesi - 1950 yılında S.A. tarafından yaratılan ilk yerli bilgisayar. Lebedev;

BESM- SSCB Bilimler Akademisi Hassas Mekanik ve Bilgisayar Teknolojisi Enstitüsü tarafından geliştirilen Büyük Elektronik Hesaplama Makinesi.

Bütün bunlar ve diğer birçok birinci nesil bilgisayar, dünya çapındaki bilgisayarların muzaffer yürüyüşü için güvenilir bir fırlatma rampası hazırladı.

Vakum tüpleri kullanan birinci nesil bilgisayarlardan transistör kullanan ikinci nesil bilgisayarlara keskin bir geçiş olmadığını belirtmekte fayda var. Vakum tüpleri yavaş yavaş değiştirildi ve yerini katı hal transistörleri aldı. Öncelikle vakum tüplerinin yerini veri depolama aygıtları aldı, daha sonra yavaş yavaş aritmetik-mantıksal aygıtların yerini aldı.

Solda tamamen tüp tabanlı bilgisayarlardan ikinci nesil bilgisayarlara geçiş şematik olarak gösteriliyor.

Tüp bilgisayarların var olduğu dönemde aşağıdaki şekilde gösterilen yapıları büyük değişikliklere uğramamıştır. İkinci nesil bilgisayarlara geçiş, yapısal tasarımlarında da önemli değişiklikler yaratmadı. Temel olarak yalnızca öğe tabanı değişti. Bilgisayar yapısının yapısındaki ciddi değişiklikler, ilk entegre devrelerin ortaya çıkmaya başladığı üçüncü nesil bilgisayarlara yakın bir zamanda başladı.

Bir veri giriş cihazı (DID) kullanılarak programlar ve bunlar için kaynak veriler bilgisayara girildi. Girilen bilgilerin tamamı veya tamamı rastgele erişim belleğinde (RAM) saklandı. Daha sonra gerekirse, gerektiğinde RAM'e yüklenebileceği harici bir depolama aygıtına (ESU) girildi.

Veri girildikten veya VRAM'den okunduktan sonra program bilgisi, komut komut, RAM'den okundu ve kontrol cihazına (CU) aktarıldı.

Kontrol cihazı komutu deşifre etti, işlenenlerin adreslerini ve RAM'den okunması gereken bir sonraki komutun sayısını belirledi. Daha sonra kontrol ünitesi tüm bilgisayar elemanlarının koordinasyonunu zorlayarak komutun yürütülmesini organize etti ve bir sonrakini talep etti. Kontrol sinyali devreleri şekilde kesikli çizgilerle gösterilmiştir.

Aritmetik Mantık Birimi (ALU), veriler üzerinde aritmetik ve mantıksal işlemler gerçekleştirdi. ALU'nun ana kısmı, toplayıcıları, sayaçları, kayıtları, mantık dönüştürücüleri vb. içeren bilgi işlem çekirdeğidir.

Bireysel komutların yürütülmesinden sonra elde edilen ara sonuçlar RAM'de saklandı. Tüm hesaplama programının yürütülmesinden sonra elde edilen sonuçlar çıkış cihazına (UVv) aktarıldı. Aşağıdakiler UV'ler olarak kullanıldı: görüntü ekranı, yazıcı, çizici vb.

Yukarıdaki blok şemadan da görülebileceği gibi, ilk nesil bilgisayarlar güçlü bir merkezileşmeye sahipti. Kontrol cihazı yalnızca komutların yürütülmesinden değil, aynı zamanda veri giriş ve çıkış cihazlarının çalışmasını, depolama cihazları arasındaki veri aktarımını ve diğer bilgisayar işlevlerini de kontrol etmekten sorumluydu. Komutların, verilerin ve işlem döngülerinin formatları da sıkı bir şekilde standartlaştırıldı.

Bütün bunlar, son derece karmaşık, hantal ve bilgi işlem sürecini organize etmede herhangi bir gösteriş içermeyen bilgisayar ekipmanını bir şekilde basitleştirmeyi mümkün kıldı, ancak üretkenliklerinin büyümesini önemli ölçüde kısıtladı.

Vakum tüplerini kullanan ilk bilgisayar ABD'de oluşturuldu ve ENIAC olarak adlandırıldı. Bilgisayar teknolojisinin gelişim yönü üzerinde önemli bir etkisi oldu. Kısa süre sonra Amerika Birleşik Devletleri örneğini, savaş sonrası dönemde bilgisayar teknolojisinin gelişimine büyük önem veren diğer birçok sanayileşmiş ülke (İngiltere, İsviçre, SSCB vb.) takip etti.

Ancak bilgisayar teknolojisinin gelişmesinde en büyük öneme sahip olan, ABD, SSCB ve Büyük Britanya'da yapılan araştırmalardır. Diğer ülkelerde, örneğin Fransa, Almanya, Japonya'da, birinci nesil bilgisayarlar ciddi bir gelişme göstermedi. Özellikle Almanya, İspanya ve Japonya için, birinci nesil bilgisayarlardan ikinci nesil bilgisayarlara geçişin çerçevesini ayırmak bile zordur, çünkü ellili yılların sonunda ilk lamba tabanlı bilgisayarlarla birlikte, ilk yarı iletken tabanlı bilgisayarlar oluşturulmaya başlandı.

Kaynakça

1. Bilgisayar teknolojisinin gelişim tarihi. Lanina E.P. ISTU, Irkutsk – 2001

2. Bilgisayar teknolojisinin gelişimi. Apokin I.A. M., "Bilim", 1974

3. Fizik dersi. Trofimova T.I. Moskova "Yüksek Okulu", 2001

Elektronik bilgisayar çağı 20. yüzyılın 40'lı yıllarında başladı ve Alan Turing (Büyük Britanya), Konrad Zuse (Almanya), Claude Shannon, John Atanasoff, Howard Aiken gibi bilgisayar teknolojisi teorisyenlerinin ve uygulayıcılarının çalışmalarıyla ilişkilidir. Presper Eckert, John von Neumann (ABD) ve diğer bilim adamları ve mühendisler.

1943 yılında ABD Donanması'nın emriyle, G. Aiken önderliğinde IBM'in mali ve teknik desteğiyle, 17 m uzunluğa ve 2,5 m'yi aşan ilk evrensel dijital bilgisayar Mark 1 yaratıldı. yükseklik. Anahtarlama cihazları olarak elektromekanik röleler kullanıldı; veriler ondalık sayı sisteminde delikli bant üzerine girildi. Bu makine, 23 basamaklı sayıları 0,3 saniyede toplayıp çıkarabiliyor, iki sayıyı 3 saniyede çarpabiliyor ve top mermilerinin yörüngesini hesaplamak için kullanılıyordu.

İki yıl önce Almanya'da K. Zuse liderliğinde ikili sayı sistemine dayanan Z-3 elektromekanik bilgisayar oluşturuldu. Bu makine, Aiken'in makinesinden çok daha küçüktü ve üretimi çok daha ucuzdu. Uçak ve roket tasarımına ilişkin hesaplamalarda kullanıldı. Ancak daha da geliştirilmesi (özellikle vakumlu vakum tüplerine aktarma fikri) Alman hükümetinin desteğini alamadı.

Büyük Britanya'da, 1943'ün sonunda, elektromekanik röleler yerine yaklaşık 2.000 vakum tüpü içeren Colossus bilgisayarı faaliyete geçti. Matematikçi A. Turing, hesaplama problemlerinin tanımını resmileştirmeye yönelik fikirleriyle geliştirilmesinde aktif rol aldı. Ancak bu makine oldukça uzmanlaşmıştı: çeşitli seçenekleri deneyerek Alman kodlarını çözmek için tasarlanmıştı. İşleme hızı saniyede 5000 karaktere ulaştı.

İlk tüplü evrensel dijital bilgisayar, 1946 yılında P. Eckert liderliğinde ABD Savunma Bakanlığı'nın emriyle oluşturulan ENIAC (Elektronik Sayısal Entegratör ve Bilgisayar) olarak kabul edilir. 17.000'den fazla vakum tüpü içeriyordu ve ondalık aritmetikle çalışıyordu. Boyutu açısından (yaklaşık 6 m yükseklik ve 26 m uzunluk), makine Mark-1'in iki katından daha büyüktü, ancak hızı çok daha fazlaydı - saniyede 300'e kadar çarpma işlemi. Hidrojen bombası yaratmanın temel olasılığını doğrulamak için bu bilgisayarda hesaplamalar yapıldı.

Aynı geliştiricilerin bir sonraki modeli (1945-1951), EDVAC (Elektronik Ayrık Değişken Otomatik Bilgisayar) makinesi, içine yalnızca verileri değil aynı zamanda bir programı da yazmanın mümkün olduğu daha geniş bir dahili belleğe sahipti. Kodlama sistemi zaten ikili sistemdi ve bu da vakum tüplerinin sayısını önemli ölçüde azaltmayı mümkün kılıyordu.

Yetenekli matematikçi D. von Neumann bu gelişmede danışman olarak yer aldı. 1945 yılında, yalnızca belirli bir makineyi tanımlamakla kalmayıp, aynı zamanda bilgisayarın resmi, mantıksal organizasyonunu da özetlemeyi başardığı, şu anda adı verilen şeyin temel bileşenlerini tanımlayıp detaylandırdığı bir "EDVAC Makinesi Ön Raporu" yayınladı. "von Neumann mimarisi" (Şekil 1).

Yerli bilgisayar teknolojimizin tarihinin başlangıç ​​\u200b\u200bnoktası, SSCB Bilimler Akademisi Enerji Enstitüsü çalışanlarının Isaac Brook ve Bashir Rameev'in "Otomatik Dijital Bilgisayar" icadı için yazar sertifikası aldığı 1948 yılı olarak kabul ediliyor. Aynı 1948'de, Ukrayna SSR Bilimler Akademisi Elektrik Mühendisliği Enstitüsü'nde, Akademisyen Sergei Lebedev'in önderliğinde, küçük bir elektronik hesaplama makinesi olan MESM'yi yaratma projesi üzerinde çalışmalar başladı.

1948'den 1952'ye kadar olan dönemde. prototipler, bilgisayarların tek kopyaları oluşturuldu ve bunlar, tıpkı ABD'de olduğu gibi, hem özellikle önemli hesaplamaları (genellikle sınıflandırılmış) gerçekleştirmek hem de tasarım ve teknolojik çözümlerde hata ayıklamak için aynı anda kullanıldı.
Pirinç. 1 - "von Neumann makinesinin" mimarisi

Daha sonra bilgisayar oluşturma alanındaki çalışmalar çeşitli yönlerde gerçekleştirildi.

Örneğin, projeler S.A. Lebedeva. Aralık 1951'de hizmete giren MESM, SSCB'de çalışan ilk bilgisayar oldu. 1953 yılında S.A. Lebedev, Moskova Hassas Mekanik ve Bilgisayar Teknolojisi Enstitüsü'nün (ITM ve VT) müdürü oldu ve BESM-1'den BESM-6'ya kadar bir dizi ünlü BESM'nin (büyük elektronik hesaplama makineleri) geliştirilmesine öncülük etti. Bu serideki her makine, yaratıldığı sırada ana bilgisayar sınıfının en iyisiydi.

BESM-1 (1953) 5000 vakum tüpüne sahipti ve saniyede 8...10 bin işlem gerçekleştiriyordu. Özelliği, kullanılan sayıların geniş bir aralığını sağlayan kayan nokta sayıları üzerinde işlemlerin başlatılmasıydı. BESM-1'de, 1024 39 bit kelime kapasiteli üç tip RAM gerçek çalışmada test edildi:

1. elektroakustik cıva tüpleri üzerinde (gecikme hatları); bu tür bellek EDSAC ve EDVAC'da kullanıldı;
2. katot ışın tüplerinde (potansiyeloskoplar);
3. ferrit manyetik çekirdekler üzerinde.

Harici bellek, manyetik tamburlar ve manyetik bantlar üzerinde yapıldı.

Yerli bilgisayar teknolojisinin gelişim tarihinde özel bir yer, 1967'den beri 17 yıldır seri üretilen BESM-6 tarafından işgal edilmiştir. Mimarisi, bilgi işlem süreçlerinin paralelleştirilmesi ilkesini uyguluyordu ve performansı (saniyede 1 milyon işlem) 60'ların ortaları için bir rekordu. BESM-6, tümü yerli olarak üretilen ilk tam teşekküllü işletim sistemlerini, güçlü çeviricileri ve çeşitli problemleri çözmek için sayısal yöntemler uygulayan değerli bir standart alt program kütüphanesini üretti.

60'lı yılların sonunda ülkemizde yaklaşık 20 tür genel amaçlı bilgisayar üretildi - BESM serisi (Moskova, S.A. Lebedev), Ural (Penza, B.I. Rameev), Dnepr, Mir (Kiev, V.M. Glushkov), Minsk ( Minsk, V. Przhiyalkovsky) ve diğerleri ile esas olarak savunma departmanına yönelik özel araçlar. Bu arada, bilgisayar teknolojisi alanındaki "ilerlemenin motorlarının" yalnızca ordu değil, aynı zamanda iş dünyasının temsilcileri olduğu Batı'nın aksine, SSCB'de bunlar yalnızca orduydu. Ancak yavaş yavaş bilim insanları, şirket yöneticileri ve yetkililer, bilgisayarların ülke ekonomisindeki rolünü ve yeni nesil makinelerin geliştirilmesine yönelik acil ihtiyacın farkına varmaya başladı.

Bilgisayar endüstrisine geçişle ilgili soru ortaya çıktı. Aralık 1969'da hükümet düzeyinde, birleşik evrensel bilgisayar serisi (EC bilgisayarları) için endüstriyel standart olarak IBM S/360 serisi makinelerin seçilmesine karar verildi. Bu serinin ilk arabası olan ES-1020, 1971 yılında piyasaya sürüldü.
EC bilgisayarlarının üretimi, CMEA (Karşılıklı Ekonomik Yardım Konseyi) çerçevesinde diğer sosyalist ülkelerle ortaklaşa kuruldu. Pek çok bilim insanı IBM sistemlerinin kopyalanmasına karşı çıktı ancak karşılığında tek bir standart olarak hiçbir şey sunamadı.
Elbette ideal seçenek, IBM'in mimari ilkelerini şirketin kendisiyle işbirliği içinde, neredeyse beş yıl önceki aileden değil, en modern modellerden ve kendi geliştirmelerine yönelik kapsamlı destekle birlikte uygulamak olacaktır. Ancak devletin her şey için yeterli fonu yoktu ve daha basit bir seçeneği tercih ettiler. Böylece yerli bilgisayar endüstrisinin gerilemesi başladı.
Batı'nın gerisinde kalmanın IBM makinelerini kopyalama kararından kaynaklanmadığını belirtelim. Bilgisayarların üzerine inşa edildiği elemanların üretimine yönelik teknolojik temel, endişe verici bir oranda küresel olanın gerisinde kalmaya başladı. Mikroelektroniğin geliştirilmesine ne kadar çok fon yatırılması gerekiyorsa, gerekli seviyeyi korumak da o kadar zordu. Element tabanının gecikmesi, merkezi ekonominin durgunluğu, rekabet eksikliği, geliştiricilerin ve üreticilerin Devlet Planlama Komitesi yetkililerine bağımlılığı, yaratıldığı yıllarda meydana gelen bilgisayar devriminin tekrarlanmasını mümkün kılmadı. Batı'da AB.

Temel temelini bir bilgisayarın temel özelliği olarak alırsak, gelişim tarihinde (tablo) dört kuşak ayırt edilebilir.
Tablo - Çeşitli nesil bilgisayarların temel özellikleri

Nesil	1	2	3	4
Dönem, yıllar	1946 -1960	1955-1970	1965-1980	1980-günümüz vr.
Eleman tabanı	Vakum tüpleri	Yarı iletken diyotlar ve transistörler	Entegre devreler	Çok Büyük Ölçekli Entegre Devreler
Mimari	Von Neumann mimarisi	Çoklu program modu	Yerel bilgisayar ağları, paylaşılan bilgi işlem sistemleri	Çok işlemcili sistemler, kişisel bilgisayarlar, küresel ağlar
Verim	10 – 20 bin işlem/sn	100-500 bin işlem/s	Yaklaşık 1 milyon işlem/s	Onlarca ve yüz milyonlarca işlem/s
Yazılım	Makine dilleri	İşletim sistemleri, algoritmik diller	İşletim sistemleri, diyalog sistemleri, bilgisayar grafik sistemleri	Uygulama paketleri, veritabanları ve bilgi, tarayıcılar
Harici cihazlar	Delikli bantlardan ve delikli kartlardan giriş cihazları,	ATsPU, teleprinter'lar, NML, NMB	Video terminalleri, HDD'ler	NGMD, modemler, tarayıcılar, lazer yazıcılar
Başvuru	Hesaplama sorunları	Mühendislik, bilimsel, ekonomik görevler	ACS, CAD, bilimsel ve teknik görevler	Yönetim görevleri, iletişim, iş istasyonlarının oluşturulması, metin işleme, multimedya
Örnekler	ENIAC, UNIVAC (ABD); BESM - 1,2, M-1, M-20 (SSCB)	IBM 701/709 (ABD) BESM-4, M-220, Minsk, BESM-6 (SSCB)	IBM 360/370, PDP -11/20, Cray -1 (ABD); AB 1050, 1066, Elbrus 1.2 (SSCB)	Cray T3 E, SGI (ABD), Çeşitli üreticilerin PC'leri, sunucuları, iş istasyonları

Beşinci nesil bilgisayarlara ne diyoruz?
Şu anda, temelde farklı birkaç alan üzerinde çalışılmaktadır:

1. tüm bileşenlerin optik karşılıklarıyla değiştirileceği bir optik bilgisayar (optik tekrarlayıcılar, fiber optik iletişim hatları, holografik prensiplere dayalı bellek;
2. çalışma prensibi bazı moleküllerin farklı durumlarda olma yeteneğine dayanacak olan moleküler bir bilgisayar;
3. atom altı boyuttaki bileşenlerden oluşan ve kuantum mekaniğinin ilkeleriyle çalışan bir kuantum bilgisayarı.

Bu tür bilgisayarların yaratılmasının temel olasılığı hem teorik çalışmalarla hem de depolama ve mantık devrelerinin işletim bileşenleriyle doğrulandı.

giriiş

1. Birinci nesil bilgisayarlar 1950-1960'lar

2. İkinci nesil bilgisayarlar: 1960-1970'ler

3. Üçüncü nesil bilgisayarlar: 1970-1980'ler

4. Dördüncü nesil bilgisayarlar: 1980-1990'lar

5. Beşinci nesil bilgisayarlar: 1990'dan günümüze

Çözüm

giriiş

1950'den bu yana, her 7-10 yılda bir bilgisayarların inşası ve kullanımına ilişkin tasarım-teknolojik ve yazılım-algoritmik ilkeler kökten güncellendi. Bu bakımdan nesiller boyu bilgisayarlardan bahsetmek meşrudur. Geleneksel olarak her nesle 10 yıl tahsis edilebilir.

Bilgisayarlar, element tabanı (lambalardan mikroişlemcilere kadar) ve aynı zamanda yeni yeteneklerin ortaya çıkması, kullanımlarının kapsamını ve doğasını genişletme açısından uzun bir evrimsel yol kat etti.

Bilgisayarların nesillere bölünmesi, bilgisayar sistemlerinin donanım ve yazılımın gelişim derecesine ve bilgisayarla iletişim yöntemlerine göre çok koşullu, gevşek bir sınıflandırmasıdır.

İlk nesil bilgisayarlar, 50'li yılların başında oluşturulan makineleri içerir: devrelerde vakum tüpleri kullanılmıştır. Birkaç komut vardı, kontroller basitti ve RAM kapasitesi ve performans göstergeleri düşüktü. Performans saniyede yaklaşık 10-20 bin işlemdir. Giriş ve çıkış için baskı cihazları, manyetik bantlar, delikli kartlar ve delikli kağıt bantlar kullanıldı.

İkinci nesil bilgisayarlar, 1955-65'te tasarlanan makineleri içerir. Hem vakum tüplerini hem de transistörleri kullandılar. RAM manyetik çekirdekler üzerine inşa edilmiştir. Bu sırada manyetik tamburlar ve ilk manyetik diskler ortaya çıktı. Sözde üst düzey diller ortaya çıktı; bunların araçları, tüm hesaplama sırasının görsel, kolay anlaşılır bir biçimde tanımlanmasına izin veriyor. Çeşitli matematik problemlerini çözmek için çok sayıda kütüphane programı ortaya çıktı. İkinci nesil makineler, büyük bilgi sistemlerini organize etmeyi zorlaştıran yazılım uyumsuzluğu ile karakterize edildi, bu nedenle 60'lı yılların ortalarında, yazılımla uyumlu ve mikroelektronik teknolojik bir temel üzerine inşa edilmiş bilgisayarların oluşturulmasına geçiş oldu.

Üçüncü nesil bilgisayarlar. Bunlar 60'lardan sonra yaratılmış, tek mimariye sahip makinelerdir. yazılım uyumludur. Çoklu programlama yetenekleri ortaya çıktı, yani. birkaç programın eşzamanlı yürütülmesi. Üçüncü nesil bilgisayarlarda entegre devreler kullanılıyordu.

Dördüncü nesil bilgisayarlar. Bu, 1970'den sonra geliştirilen mevcut bilgisayar neslidir. 4. nesil makineler, modern üst düzey dilleri etkin bir şekilde kullanmak ve son kullanıcı için programlama sürecini basitleştirmek üzere tasarlanmıştır.

Donanım açısından, büyük entegre devrelerin temel bir temel olarak kullanılması ve birkaç MB kapasiteli yüksek hızlı rastgele erişimli depolama cihazlarının varlığı ile karakterize edilirler.

4. nesil makineler, harici güçle çalışan, çok işlemcili, çok makineli komplekslerdir. bellek ve genel alan dahili. cihazlar. Performans saniyede on milyonlarca işleme, hafızaya - birkaç milyon kelimeye ulaşır.

Beşinci nesil bilgisayarlara geçiş çoktan başladı. Veri işlemeden bilgi işlemeye niteliksel bir geçişten ve bilgisayarın temel parametrelerinin arttırılmasından oluşur. Ana vurgu “zeka” üzerinde olacaktır.

Bugüne kadar en karmaşık sinir ağlarının gösterdiği gerçek "zeka" bir solucanın seviyesinin altındadır, ancak bugün sinir ağlarının yetenekleri ne kadar sınırlı olursa olsun, birçok devrim niteliğindeki keşif çok yakında olabilir.

1. Birinci nesil bilgisayarlar 1950-1960'lar

Mantık devreleri, ayrı radyo bileşenleri ve filamanlı elektronik vakum tüpleri kullanılarak oluşturuldu. Rastgele erişimli bellek cihazlarında manyetik tamburlar, akustik ultrasonik cıva ve elektromanyetik gecikme hatları ve katot ışın tüpleri (CRT'ler) kullanıldı. Harici depolama aygıtları olarak manyetik bantlardaki sürücüler, delikli kartlar, delikli bantlar ve takılabilir anahtarlar kullanıldı.

Bu nesil bilgisayarların programlanması makine dilinde ikili sayı sisteminde gerçekleştirildi, yani programlar kesinlikle makinenin belirli bir modeline odaklandı ve bu modellerle birlikte "öldü".

1950'lerin ortalarında, sembolik kodlama dilleri (SCL'ler) gibi makine odaklı diller ortaya çıktı; bu, komutların ve adreslerin ikili gösterimi yerine kısaltılmış sözlü (harf) gösterimini ve ondalık sayıları kullanmayı mümkün kıldı. 1956'da matematik problemleri için ilk üst düzey programlama dili oluşturuldu - Fortran dili ve 1958'de evrensel programlama dili Algol.

UNIVAC'tan başlayıp BESM-2 ile biten ve Minsk ve Ural bilgisayarların ilk modelleri olan bilgisayarlar, birinci nesil bilgisayarlara aittir.

2. İkinci nesil bilgisayarlar: 1960-1970'ler

Mantık devreleri ayrık yarı iletken ve manyetik elemanlar (diyotlar, bipolar transistörler, toroidal ferrit mikro transformatörler) üzerine inşa edildi. Tasarım ve teknolojik temel olarak baskılı devre devreleri (folyo getinax'tan yapılmış kartlar) kullanıldı. Bilgisayarların kullanımında daha fazla esneklik sağlayan, çok sayıda farklı harici cihazı ana cihazlara bağlamanıza olanak tanıyan makine tasarımının blok prensibi yaygın olarak kullanılmaya başlandı. Elektronik devrelerin saat frekansları yüzlerce kilohertz'e çıktı.

Sabit manyetik diskler1 ve disketler üzerindeki harici sürücüler kullanılmaya başlandı - manyetik bant sürücüleri ve RAM arasında orta düzey bir bellek.

1964 yılında ilk bilgisayar monitörü ortaya çıktı - IBM 2250. 12 x 12 inç ekrana ve 1024 x 1024 piksel çözünürlüğe sahip tek renkli bir ekrandı. 40 Hz kare hızına sahipti.

Bilgisayarlar temelinde oluşturulan kontrol sistemleri, bilgisayarlardan daha yüksek performans ve en önemlisi güvenilirlik talep ediyordu. Hata tespit ve düzeltme kodları ve yerleşik kontrol devreleri bilgisayarlarda yaygın olarak kullanılmaya başlandı.

İkinci nesil makineler, bilginin toplu işleme ve uzaktan işleme modlarını uygulayan ilk makinelerdi.

Vakum tüpleri yerine yarı iletken cihazları kısmen kullanan ilk bilgisayar, 1951'de oluşturulan SEAC (Standart Doğu Otomatik Bilgisayarı) makinesiydi.

60'lı yılların başında SSCB'de yarı iletken makineler üretilmeye başlandı.

3. Üçüncü nesil bilgisayarlar: 1970-1980'ler

1958'de Robert Noyce, küçük bir alanda düzinelerce transistörü barındırabilen küçük silikon entegre devreyi icat etti. Bu devreler daha sonra Küçük Ölçekli Entegre devreler (SSI) olarak bilinmeye başlandı. Zaten 60'lı yılların sonlarında bilgisayarlarda entegre devreler kullanılmaya başlandı.

3. nesil bilgisayarların mantık devreleri zaten tamamen küçük entegre devreler üzerine kuruluydu. Elektronik devrelerin saat frekansları birkaç megahertz'e yükseldi. Besleme voltajı (volt birimi) ve makinenin tükettiği güç azaldı. Bilgisayarların güvenilirliği ve performansı önemli ölçüde arttı.

Rastgele erişimli bellekler, daha küçük ferrit çekirdekler, ferrit plakalar ve dikdörtgen histerezis döngüsüne sahip manyetik filmler kullanıyordu. Disk sürücüleri, harici depolama aygıtları olarak yaygın şekilde kullanılmaya başlandı.

İki düzeyde depolama aygıtı daha ortaya çıktı: Tetikleyici kayıtlardaki, muazzam hıza ancak küçük kapasiteye (onlarca sayı) sahip olan ultra rastgele erişimli bellek aygıtları ve yüksek hızlı önbellek.

Bilgisayarlarda entegre devrelerin yaygın olarak kullanılmasından bu yana, hesaplamadaki teknolojik ilerleme, iyi bilinen Moore kanunu kullanılarak gözlemlenebilmektedir. Intel'in kurucularından biri olan Gordon Moore, 1965 yılında bir çipteki transistör sayısının her 1,5 yılda bir ikiye katlandığını öngören bir yasa keşfetti.

3. nesil bilgisayarların hem donanımlarının hem de mantıksal yapılarının oldukça karmaşık olması nedeniyle sıklıkla sistem olarak adlandırılmaya başlandı.

Böylece, bu neslin ilk bilgisayarları IBM sistemleri (bir dizi IBM 360 modeli) ve PDP (PDP 1) modelleriydi. Sovyetler Birliği'nde, Karşılıklı Ekonomik Yardımlaşma Konseyi ülkeleri (Polonya, Macaristan, Bulgaristan, Doğu Almanya vb.) ile işbirliği içinde, Birleşik Sistem (AB) ve küçük bilgisayar sistemi (SM) modelleri kullanılmaya başlandı. üretilecek.

Üçüncü nesil bilgisayarlarda programlamanın karmaşıklığının azaltılmasına, makinelerde program yürütmenin etkinliğine ve operatör ile makine arasındaki iletişimin geliştirilmesine büyük önem verilmektedir. Bu, güçlü işletim sistemleri, gelişmiş programlama otomasyonu, verimli program kesme sistemleri, zaman paylaşımlı çalışma modları, gerçek zamanlı çalışma modları, çok programlı çalışma modları ve yeni etkileşimli iletişim modları ile sağlanır. Operatör ile makine arasındaki iletişim için etkili bir video terminal cihazı da ortaya çıktı - bir video monitörü veya ekran.

Bilgisayar işleminin güvenilirliğini ve güvenilirliğini arttırmaya ve bakımlarını kolaylaştırmaya çok dikkat edilmektedir. Güvenilirlik ve güvenilirlik, otomatik hata tespiti ve düzeltme özelliğine sahip kodların (Hamming düzeltme kodları ve döngüsel kodlar) yaygın kullanımıyla sağlanır.

Bilgisayarların modüler organizasyonu ve işletim sistemlerinin modüler yapısı, bilgisayar sistemlerinin konfigürasyonunu değiştirmek için geniş fırsatlar yaratmıştır. Bu bağlamda, bu sistemin mantıksal organizasyonunu kullanıcı ve programcı açısından tanımlayan yeni bir bilgi işlem sistemi "mimarisi" kavramı ortaya çıkmıştır.

4. Dördüncü nesil bilgisayarlar: 1980-1990'lar

Üçüncü nesil makinelerin bilgisayar teknolojisinin geliştirilmesinde devrim niteliğinde bir olay, büyük ve çok büyük entegre devrelerin (Büyük Ölçekli Entegrasyon - LSI ve Çok Büyük Ölçekli Entegrasyon - VLSI), bir mikroişlemcinin (1969) ve bir kişisel bilgisayarın oluşturulmasıydı. 1980'den beri neredeyse tüm bilgisayarlar mikroişlemcilere dayalı olarak oluşturulmaya başlandı. En popüler bilgisayar kişisel bilgisayar haline geldi.

Bilgisayarlardaki mantık entegre devreleri, doğrudan bağlantılı, daha küçük elektrik voltajı genlikleriyle (volt birimi) çalışan, bipolar olanlardan daha az güç tüketen ve böylece daha fazlasının uygulanmasına izin veren tek kutuplu alan etkili CMOS transistörleri temelinde oluşturulmaya başlandı. ileri nanoteknolojiler (o yıllarda - mikron ölçeğinde).

İlk kişisel bilgisayar, Nisan 1976'da Atari çalışanı Steve Jobe (d. 1955) ve Hewlett-Packard'da çalışan Stefan Wozniak (d. 1950) adlı iki arkadaş tarafından oluşturuldu. Akşamları bir araba garajında ​​çalışan, popüler bir elektronik oyunun sert lehimli devresinin entegre 8 bitlik denetleyicisine dayanarak, BASIC ile programlanmış basit bir Apple oyun bilgisayarı yaptılar ve bu büyük bir başarıydı. 1977'nin başlarında Apple Co. tescil edildi ve dünyanın ilk kişisel bilgisayarı Apple'ın üretimine başlandı.

5. Beşinci nesil bilgisayarlar: 1990'dan günümüze

Modern nesil bilgisayarların mimarisinin özellikleri bu derste ayrıntılı olarak tartışılmaktadır.

Kısaca beşinci nesil bir bilgisayarın temel konsepti şu şekilde formüle edilebilir:

1. Düzinelerce sıralı program talimatını aynı anda yürüten, paralel vektör yapısına sahip ultra karmaşık mikroişlemciler üzerindeki bilgisayarlar.

2. Veri ve bilgi işleme sistemlerinin oluşturulmasına olanak tanıyan, yüzlerce paralel çalışan işlemciye sahip bilgisayarlar, verimli ağ bilgisayar sistemleri.

Altıncı ve sonraki nesil bilgisayarlar

Büyük paralelliğe, sinir yapısına, sinirsel biyolojik sistemlerin mimarisini modelleyen çok sayıda (onbinlerce) mikroişlemciden oluşan dağıtılmış bir ağa sahip elektronik ve optoelektronik bilgisayarlar.

Çözüm

Bilgisayar geliştirmenin tüm aşamaları geleneksel olarak nesillere bölünmüştür.

İlk nesil, vakumlu elektrik lambaları temelinde oluşturuldu, makine uzaktan kumandayla ve makine kodları kullanılarak delikli kartlarla kontrol ediliyordu. Bu bilgisayarlar, tüm odaları kaplayan birkaç büyük metal dolapta bulunuyordu.

Üçüncü nesil 20. yüzyılın 60'larında ortaya çıktı. Bilgisayar elemanları yarı iletken transistörler temelinde yapıldı. Bu makineler bilgiyi Assembly dilindeki programların kontrolü altında işlemekteydi. Veriler ve programlar delikli kartlardan ve delikli bantlardan giriliyordu.

Üçüncü nesil, tek bir plaka üzerinde yüzlerce veya binlerce transistör içeren mikro devreler üzerinde gerçekleştirildi. Üçüncü nesil makinelere örnek olarak ES bilgisayarı verilebilir. Bu makinelerin çalışması alfanümerik terminallerden kontrol ediliyordu. Kontrol için üst düzey diller ve Assembly kullanıldı. Veri ve programlar hem terminalden hem de delikli kartlardan ve delikli bantlardan giriliyordu.

Dördüncü nesil, büyük ölçekli entegre devreler (LSI) temelinde oluşturuldu. Dördüncü nesil bilgisayarların en belirgin temsilcileri kişisel bilgisayarlardır (PC'ler). Evrensel tek kullanıcılı bir mikro bilgisayara kişisel denir. Kullanıcıyla iletişim, üst düzey diller kullanılarak renkli grafik ekran aracılığıyla gerçekleştirildi.

Beşinci nesil, çip üzerindeki mantık öğelerinin devasa yoğunluğuyla ayırt edilen ultra büyük ölçekli entegre devrelere (VLSI) dayanıyor.

Gelecekte bilgisayara ses yoluyla bilgi girişi, makine ile doğal dilde iletişim, bilgisayarlı görme, makine dokunuşu, akıllı robotlar ve robotik cihazların yaratılmasının yaygınlaşacağı varsayılmaktadır.

Ülkemizdeki elektronik bilgisayar türleri birkaç nesle ayrılmaktadır. Cihazları belirli bir nesle atarken belirleyici özellikler, performans, hafıza kapasitesi, bilgiyi yönetme ve işleme yöntemleri gibi önemli özelliklerin unsurları ve çeşitleridir. Bilgisayarların bölünmesi şartlıdır - bazı özelliklere göre bir türe ve diğerlerine göre başka bir nesil türüne ait olan önemli sayıda model vardır. Sonuç olarak, bu tür bilgisayarlar elektronik hesaplama teknolojisinin gelişiminin farklı aşamalarına ait olabilir.

Birinci nesil bilgisayarlar

Bilgisayarların gelişimi birkaç döneme ayrılmıştır. Her dönemin cihazlarının üretimi, eleman tabanları ve matematiksel tür destekleri bakımından birbirinden farklılık göstermektedir.

1. nesil bilgisayarlar (1945-1954) - elektronik lambalar kullanan elektronik bilgisayarlar (benzer olanlar televizyonların ilk modellerindeydi). Bu zamana böyle bir teknolojinin oluşma dönemi denilebilir.

Birinci nesil makinelerin çoğuna, teorilerden birini veya diğerini test etmek amacıyla oluşturulan deneysel tipte cihazlar adı verildi. Çoğu zaman ayrı binalar gerektiren bilgisayar ünitelerinin boyutu ve ağırlığı uzun zamandır efsane haline gelmiştir. İlk makinelere delikli kartlar kullanılarak sayılar giriliyordu ve fonksiyon dizilerinin yazılım kontrolü, örneğin ENIAC'ta, hesaplama-analitik makinelerde olduğu gibi, fişler ve dizgi alanları kullanılarak gerçekleştirildi. Böyle bir programlama yönteminin, makineyi hazırlamak için blokların dizgi alanlarındaki (patchboard) bağlantılar için çok fazla zaman gerektirmesine rağmen, ENIAC'ın sayma "yeteneklerini" uygulamak için tüm fırsatları sağladı ve büyük bir başarı ile faydanın, röle tipi cihazlar için tipik olan yazılım yöntemi delikli banttan farklılıkları vardı.

Bu birimler nasıl çalışıyordu?

Bu makineye atanan çalışanlar sürekli olarak makinenin yanında bulunuyor ve vakum tüplerinin performansını izliyorlardı. Ancak en az bir lamba yanar sönmez ENIAC hemen ayağa kalktı ve sorunlar ortaya çıktı: herkes yanmış lambayı aramak için acele ediyordu. Lambaların çok sık değiştirilmesinin ana nedeni (belki de kesin nedeni değil) şuydu: Lambaların ısısı ve parıltısı güveleri çekti, arabanın içinde uçtular ve kısa devre oluşumuna katkıda bulundular. Dolayısıyla 1. nesil bilgisayarlar dış koşullara karşı son derece savunmasızdı.

Eğer yukarıdakiler doğruysa, bilgisayar donanımının yazılım ve donanımındaki hataları ifade eden “bug” terimi yeni bir anlam kazanıyor demektir. Tüm tüpler çalışır duruma geldiğinde, mühendislik personeli 6.000 kablonun bağlantılarını manuel olarak değiştirerek ENIAC'ı herhangi bir görev için özelleştirebiliyordu. Farklı türde bir görev gerekiyorsa tüm kabloların yeniden değiştirilmesi gerekiyordu.

İlk üretim arabaları

Birinci nesil ticari olarak üretilen ilk bilgisayar UNIVAC bilgisayarıydı (Evrensel Otomatik Bilgisayar). Bu bilgisayarın geliştiricileri şunlardı: John Mauchly ve J. Prosper Eckert. İlk tür genel amaçlı elektronik dijital bilgisayardı. Geliştirme çalışmaları 1946 yılında başlayan ve 1951 yılında sona eren UNIVAC'ın toplama süresi 120 μs, çarpma süresi 1800 μs, bölme süresi ise 3600 μs idi.

Bu makineler çok yer kaplıyordu, çok fazla elektrik kullanıyordu ve çok sayıda elektronik lambadan oluşuyordu. Örneğin Strela makinesinde bu tür 6.400 lamba ve 60 bin adet yarı iletken tipi diyot vardı. Bu nesil bilgisayarların performansı saniyede 2-3 bin işlemi geçmedi, RAM hacmi 2 KB'den fazla değildi. Yalnızca M-2 makinesinde (1958) 4 KB RAM vardı ve hızı saniyede 20 bin işlemdi.

İkinci nesil bilgisayarlar - önemli farklar

1948'de teorik fizikçiler John Bardeen ve William Shockley, Bell Telefon Laboratuarlarındaki önde gelen deneyci Walter Brattain ile birlikte ilk çalışan transistörü yarattılar. Bu, üç metal "antenin" bir polikristalin malzeme bloğu ile temas halinde olduğu, nokta temaslı tipte bir cihazdı. Böylece, nesiller boyu bilgisayarlar o kadar uzak bir zamanda gelişmeye başladı.

Transistör temelinde çalışan ilk bilgisayar türleri 1950'lerin sonlarında ortaya çıktı ve 1960'ların ortalarında daha kompakt işlevlere sahip harici cihaz türleri yaratıldı.

Mimari Özellikler

Transistörün şaşırtıcı yeteneklerinden biri, tek başına 40 elektronik tip lambanın işini yapabilmesi ve bu durumda bile yüksek çalışma hızına sahip olması, minimum miktarda ısı üretmesi ve pratik olarak elektrik kaynakları ve enerji tüketmemesidir. . Elektrik lambalarının transistörlerle değiştirilmesi süreciyle birlikte bilgi depolama yöntemleri de gelişti. Bellek kapasitesinde artış oldu ve ilk kez birinci nesil UNIVAC bilgisayarlarda kullanılan manyetik bant hem bilgi girişi hem de çıkışı için kullanılmaya başlandı.

1960'ların ortalarında disk depolama kullanıldı. Bilgisayar mimarisindeki muazzam ilerlemeler, saniyede bir milyon işlemlik hızlı eylemlerin gerçekleştirilmesini mümkün kılmıştır! Örneğin, 2. nesil bilgisayarların transistörlü bilgisayarları arasında “Stretch” (İngiltere), “Atlas” (ABD) bulunmaktadır. O zamanlar Sovyetler Birliği de yukarıda belirtilen cihazlardan daha aşağı olmayan cihazlar (örneğin BESM-6) üretti.

Transistörlerin yardımıyla üretilen bilgisayarların yaratılması, boyutlarının, ağırlıklarının, enerji maliyetlerinin ve fiyatlarının azalmasına, ayrıca güvenilirliğin ve üretkenliğin artmasına neden oldu. Bu, kullanıcı yelpazesinin ve çözülmesi gereken görev aralığının genişletilmesine katkıda bulundu. Geliştiriciler, 2. nesil bilgisayarların sahip olduğu gelişmiş özellikleri göz önünde bulundurarak, mühendislik (örneğin, ALGOL, FORTRAN) ve ekonomik (örneğin, COBOL) hesaplama türleri için algoritmik dil türleri oluşturmaya başladılar.

İşletim sistemi değeri

Ancak bu aşamalarda bile programlama teknolojilerinin asıl görevi kaynak tasarrufu (bilgisayar zamanı ve belleği) sağlamaktı. Bu sorunu çözmek için, modern işletim sistemlerinin prototiplerini (kullanıcı görevlerini yürütürken bilgisayar kaynaklarının iyi dağılımını sağlayan yardımcı program tipi program kompleksleri) oluşturmaya başladılar.

İlk işletim sistemlerinin (OS) türleri, kullanıcı görevlerinin yerine getirilmesiyle ilişkili bilgisayar operatörlerinin çalışmalarının otomasyonuna katkıda bulundu: program metinlerini cihaza girmek, gerekli çevirmenleri çağırmak, program için gerekli kütüphane alt rutinlerini çağırmak , ana türdeki bu alt yordamları ve programları bilgisayar belleğine yerleştirmek için bağlayıcıyı çağırmak, orijinal türdeki verileri girmek vb.

Artık program ve verilere ek olarak, ikinci nesil bilgisayara, işlem aşamalarının bir listesini ve program ve yazarları hakkında bir bilgi listesi içeren talimatların da girilmesi gerekiyordu. Bundan sonra, cihazlara aynı anda kullanıcılar için belirli sayıda görev girilmeye başlandı (görevli paketler); bu tür işletim sistemlerinde, bilgisayar kaynağı türlerinin bu tür görevler arasında dağıtılması gerekiyordu - çok programlı bir mod veri işleme için ortaya çıktı (örneğin, bir tür görevin sonuçları diğer tür için hesaplamalar yapılırken ve üçüncü tür bir soruna ilişkin veriler belleğe girilebilir). Böylece 2. nesil bilgisayarlar, modern işletim sistemlerinin ortaya çıkmasıyla tarihe geçti.

Üçüncü nesil otomobiller

Entegre devre (IC) üretim teknolojisinin gelişmesiyle, yarı iletken devrelerin hız ve güvenilirlik düzeylerinde artışların yanı sıra boyutlarında, güç tüketiminde ve maliyetlerinde azalma elde etmek mümkün olmuştur. Entegre mikro devre tipleri, dikdörtgen silikon levhalara monte edilmiş ve kenar uzunluğu 1 cm'yi geçmeyen düzinelerce elektronik elemandan oluşur.Bu tip plaka (kristaller), küçük boyutlu plastik bir kasaya yerleştirilir, boyutları bunlardan sadece “bacak” sayısı (çipler üzerinde oluşturulan elektronik devrelerin giriş ve çıkış terminalleri) kullanılarak belirlenebilir.

Bu koşullar sayesinde bilgisayarların gelişim tarihi (bilgisayar nesilleri) büyük bir atılım gerçekleştirdi. Bu, yalnızca iş kalitesini artırmak ve evrensel cihazların maliyetini düşürmekle kalmayıp, aynı zamanda küçük boyutlu, basit, ucuz ve güvenilir tipte mini bilgisayarlar - makineler yaratmayı da mümkün kıldı. Bu tür birimlerin başlangıçta herhangi bir nesnenin kontrol döngülerinde, teknolojik tipte otomatik süreç kontrol sistemlerinde, deneysel veri toplama ve işleme sistemlerinde, mobil nesnelerde çeşitli kontrol komplekslerinde vb. donanım uygulamalı denetleyicilerin yerini alması amaçlandı.

O dönemde asıl mesele, makinelerin tasarım ve teknolojik parametrelerle birleştirilmesiydi. Üçüncü nesil bilgisayarlar, kendi serilerini veya uyumlu model türlerinden oluşan aileleri piyasaya sürmeye başlar. Matematik ve yazılımın geliştirilmesindeki daha ileri atılımlar, standart problemlerin çözülebilirliği için paket tipi programların, problem odaklı program dilinin (belirli kategorilerdeki problemlerin çözülebilirliği için) oluşturulmasına katkıda bulunur. Yazılım sistemleri ilk kez bu şekilde oluşturuldu - üçüncü nesil bilgisayarların üzerinde çalıştığı işletim sistemi türleri (IBM tarafından geliştirildi).

Dördüncü nesil arabalar

Elektronik cihazların başarılı bir şekilde geliştirilmesi, bir kristalin birkaç onbinlerce elektrik tipi elemana sahip olduğu büyük entegre devrelerin (LSI) yaratılmasına yol açtı. Bu, temel tabanı büyük miktarda belleğe ve komutları yürütmek için kısa döngülere sahip olan yeni nesil bilgisayarların ortaya çıkmasına katkıda bulundu: bir makine işleminde bellek baytlarının kullanımı keskin bir şekilde azalmaya başladı. Ancak programlama maliyetlerinde neredeyse hiç azalma olmadığından, makine kaynaklarından ziyade insan kaynaklarından tasarruf etme görevleri ön plana çıkarıldı.

Programcıların programlarında doğrudan bilgisayar ekranlarının arkasında (diyalog modunda) hata ayıklamasına olanak tanıyan yeni işletim sistemi türleri oluşturuldu ve bu, kullanıcıların çalışmasını kolaylaştırmaya ve yeni yazılımın geliştirilmesini hızlandırmaya yardımcı oldu. Bu nokta, birinci nesil bilgisayarların kullanıldığı bilgi teknolojisinin ilk aşamalarının kavramlarına tamamen aykırıydı: "İşlemci yalnızca insanların temelde gerçekleştiremeyeceği miktarda veri işleme işi gerçekleştirir - toplu sayma." Farklı bir akım ortaya çıkmaya başladı: “Makinelerin yapabileceği her şeyi yapmaları gerekiyor; "İnsanlar işin yalnızca otomatikleştirilemeyen kısmını yapıyor."

1971 yılında, basit mimariye sahip bir elektronik bilgisayarın işlemcisini tamamen barındıran büyük bir entegre devre üretildi. Bilgisayar mimarisinde karmaşık olmayan hemen hemen tüm elektronik cihazların büyük bir entegre devreye (tek çip üzerine) yerleştirilmesi, yani basit cihazların uygun fiyatlarla seri üretim imkanı (bununla ilgili dikkate alınmadan) gerçek oldu. harici cihazların maliyeti). 4. nesil bilgisayarlar bu şekilde yaratıldı.

İşlemciler, bellek kapasitesi ve kontrol nesnelerindeki yönetici tipi sensörlerle bir bağlantı sistemi içeren bir veya daha fazla büyük entegre devre ile donatılmış birçok ucuz (cep klavyesi bilgisayarı) ve kontrol cihazı ortaya çıktı.

Araba motorlarına yakıt beslemesini, elektronik oyuncakların hareketlerini veya belirli çamaşır yıkama modlarını kontrol eden programlar, ya benzer kontrolörlerin üretimi sırasında ya da doğrudan araba, oyuncak, çamaşır makinesi üreten işletmelerde bilgisayar belleğine kuruldu. , vesaire.

1970'li yıllar boyunca, tek bir büyük entegre devre (tek çipli bilgisayarlar) veya bazı büyük entegre devreler içinde yer alan, işlemci, bellek kapasitesi ve giriş-çıkış cihazına sahip arayüz devrelerinden oluşan evrensel bilgi işlem sistemlerinin üretimi başladı. tek bir baskılı devre kartı üzerine kuruludur (tek kartlı üniteler). Sonuç olarak, 4. nesil bilgisayarlar yaygınlaştığında, 1960'larda ortaya çıkan durum, ilk mini bilgisayarların büyük evrensel elektronik bilgisayarlarda işin bir kısmını devralmasıyla tekrarlandı.

Dördüncü nesil bilgisayarların karakteristik özellikleri

1. Çok işlemcili mod.
2. Paralel sıralı tipte işleme.
3. Yüksek düzeyli dil türleri.
4. İlk bilgisayar ağlarının ortaya çıkışı.

Bu cihazların teknik özellikleri

1. Ortalama sinyal gecikmesi 0,7 ns/v.
2. Ana bellek türü yarı iletkendir. Bu tür bir bellekten veri üretmek için gereken süre 100-150 ns'dir. Kapasiteler - 1012-1013 karakter.
3. İşletim sistemlerinin donanım uygulamalarının uygulanması.
4. Yazılım tipi araçlar için de modüler yapılar kullanılmaya başlandı.

Kişisel bilgisayar ilk olarak Nisan 1976'da Atari çalışanı Steve Jobs ve Hewlett-Packard çalışanı Stephen Wozniak tarafından oluşturuldu. Entegre 8 bitlik elektronik oyun kumandalarına dayanarak BASIC'te programlanmış en basit Apple oyun bilgisayarını yarattılar ve bu büyük bir başarıydı. 1977 yılı başında Apple Comp. tescil edildi ve o tarihten itibaren dünyanın ilk kişisel bilgisayarları Apple'ın üretimine başlandı. Bilgisayar neslinin tarihi bu olayı en önemli olay olarak işaret ediyor.

Şu anda Apple, birçok açıdan IBM PC bilgisayarlarından üstün olan Macintosh kişisel bilgisayarları üretiyor.

Rusya'da bilgisayar

Ülkemizde ağırlıklı olarak IBM PC tipi bilgisayarlar kullanılmaktadır. Bu nokta aşağıdaki nedenlerle açıklanmaktadır:

1. 90'lı yılların başına kadar Amerika Birleşik Devletleri, güçlü Macintosh bilgisayarları da içeren ileri bilgi teknolojilerinin Sovyetler Birliği'ne tedarikine izin vermiyordu.
2. Macintosh aygıtları IBM PC'lerden çok daha pahalıydı (şu anda hemen hemen aynı fiyatalar).
3. IBM PC için çok sayıda uygulama tipi program geliştirilmiştir ve bu da bunların çeşitli alanlarda kullanımını kolaylaştırır.

Beşinci tür bilgisayar üretimi

1980'lerin sonlarında, bilgisayarların (bilgisayar nesilleri) gelişim tarihi yeni bir aşamaya işaret etti - beşinci nesil makineler ortaya çıktı. Bu cihazların ortaya çıkışı mikroişlemcilere geçişle ilişkilidir. Yapısal yapılar açısından bakıldığında, yönetimin maksimum ademi merkeziyetçiliği karakteristiktir; yazılım ve matematiksel destek - yazılım alanında ve kabukta çalışmaya geçişler hakkında konuşursak.

Beşinci nesil bilgisayarların performansı - 10 8 -10 9 saniye başına işlemler. Bu tip birimler, basitleştirilmiş mikroişlemci türleri üzerinde oluşturulan ve birden fazla kişinin kullanıldığı (belirleyici alan veya ortam) çok işlemcili bir yapı ile karakterize edilir. Üst düzey dil türlerine odaklanan elektronik bilgisayar türleri geliştirilmektedir.

Bu dönemde iki karşıt işlev mevcut ve kullanılmaktadır: kaynakların kişileştirilmesi ve kolektifleştirilmesi (ağa toplu erişim).

Beşinci nesil elektronik bilgisayarlarla iletişim kolaylığı sağlayan işletim sistemi türü, insan faaliyetinin çeşitli alanlarından uygulamalı programlardan oluşan geniş bir veri tabanı ve düşük fiyatları nedeniyle bilgisayarlar mühendisler, araştırmacılar, ekonomistler için vazgeçilmez bir aksesuar haline geliyor. doktorlar, tarım uzmanları, öğretmenler, editörler, sekreterler ve hatta çocuklar.

Bugünkü gelişme

Bilgisayar gelişiminin altıncı ve daha yeni nesilleri ancak hayal edilebilir. Buna nörobilgisayarlar (sinir ağları temelinde oluşturulan bilgisayar türleri) dahildir. Henüz bağımsız olarak var olamıyorlar, ancak modern bilgisayarlarda aktif olarak simüle ediliyorlar.

Karşılaştırma seçenekleri	Bilgisayar nesilleri
				dördüncü
Zaman aralığı
Eleman tabanı (kontrol ünitesi için ALU)	Elektronik (veya elektrikli) lambalar	Yarı iletkenler (transistörler)	Entegre devreler	Büyük ölçekli entegre devreler (LSI)
Ana bilgisayar türü			Küçük (mini)
Temel giriş cihazları	Uzaktan kumanda, delikli kart, delikli bant girişi		Alfanümerik ekran, klavye	Renkli grafik ekran, tarayıcı, klavye
Ana çıkış cihazları	Alfanümerik yazdırma cihazı (ADP), delikli bant çıkışı		Çizici, yazıcı
Harici bellek	Manyetik bantlar, tamburlar, delikli bantlar, delikli kartlar		Delikli kağıt bantlar, manyetik disk	Manyetik ve optik diskler
Temel yazılım çözümleri	Evrensel programlama dilleri, çevirmenler	Çevirmenleri optimize eden toplu işletim sistemleri	Etkileşimli işletim sistemleri, yapılandırılmış programlama dilleri	Dostu yazılım, ağ işletim sistemleri
Bilgisayar çalışma modu	Tek program	Grup	Zaman paylaşımı	Kişisel çalışma ve ağ işleme
Bilgisayar kullanmanın amacı	Bilimsel ve teknik hesaplamalar	Teknik ve ekonomik hesaplamalar	Yönetim ve ekonomik hesaplamalar	Telekomünikasyon, bilgi hizmetleri

Tablo - Çeşitli nesil bilgisayarların temel özellikleri

Nesil
Dönem, yıllar				1980-günümüz vr.
Eleman tabanı	Vakum tüpleri	Yarı iletken diyotlar ve transistörler	Entegre devreler	Çok Büyük Ölçekli Entegre Devreler
Mimari	Von Neumann mimarisi	Çoklu program modu	Yerel bilgisayar ağları, paylaşılan bilgi işlem sistemleri	Çok işlemcili sistemler, kişisel bilgisayarlar, küresel ağlar
Verim	10 – 20 bin işlem/sn	100-500 bin işlem/s	Yaklaşık 1 milyon işlem/s	Onlarca ve yüz milyonlarca işlem/s
Yazılım	Makine dilleri	İşletim sistemleri, algoritmik diller	İşletim sistemleri, diyalog sistemleri, bilgisayar grafik sistemleri	Uygulama paketleri, veritabanları ve bilgi, tarayıcılar
Harici cihazlar	Delikli bantlardan ve delikli kartlardan giriş cihazları,	ATsPU, teleprinter'lar, NML, NMB	Video terminalleri, HDD'ler	NGMD, modemler, tarayıcılar, lazer yazıcılar
Başvuru	Hesaplama sorunları	Mühendislik, bilimsel, ekonomik görevler	ACS, CAD, bilimsel ve teknik görevler	Yönetim görevleri, iletişim, iş istasyonlarının oluşturulması, metin işleme, multimedya
Örnekler	ENIAC, UNIVAC (ABD); BESM - 1,2, M-1, M-20 (SSCB)	IBM 701/709 (ABD) BESM-4, M-220, Minsk, BESM-6 (SSCB)	IBM 360/370, PDP -11/20, Cray -1 (ABD); AB 1050, 1066, Elbrus 1.2 (SSCB)	Cray T3 E, SGI (ABD), Çeşitli üreticilerin PC'leri, sunucuları, iş istasyonları

50 yıl boyunca, birbirinin yerini alan birkaç nesil bilgisayar ortaya çıktı. VT'nin dünya çapındaki hızlı gelişimi yalnızca gelişmiş eleman tabanı ve mimari çözümlerle belirlenmektedir.
Bilgisayar, donanım ve yazılımdan oluşan bir sistem olduğundan, bir nesli aynı teknolojik ve yazılım çözümleriyle (öğe tabanı, mantıksal mimari, yazılım) karakterize edilen bilgisayar modelleri olarak anlamak doğaldır. Bu arada, bazı durumlarda VT'yi nesillere göre sınıflandırmanın çok zor olduğu ortaya çıkıyor çünkü aralarındaki çizgi nesilden nesile giderek daha bulanık hale geliyor.
Birinci nesil.
Eleman tabanı elektronik tüpler ve rölelerdir; RAM parmak arası terliklerde, daha sonra ferrit çekirdeklerde gerçekleştirildi. Güvenilirlik düşük, soğutma sistemi gerekliydi; Bilgisayarların önemli boyutları vardı. Performans - 5 - 30 bin aritmetik işlem/s; Programlama - bilgisayar kodlarında (makine kodu), daha sonra otomatik kodlar ve birleştiriciler ortaya çıktı. Programlama matematikçiler, fizikçiler ve elektronik mühendislerinden oluşan dar bir çevre tarafından yürütülüyordu. Birinci nesil bilgisayarlar esas olarak bilimsel ve teknik hesaplamalar için kullanıldı.

İkinci nesil.
Yarı iletken eleman tabanı. Güvenilirlik ve performans önemli ölçüde artar, boyutlar ve güç tüketimi azalır. Giriş/çıkış olanaklarının ve harici belleğin geliştirilmesi. Bir dizi ilerici mimari çözüm ve programlama teknolojisinin daha da geliştirilmesi - zaman paylaşım modu ve çoklu programlama modu (merkezi işlemcinin veri işleme ve giriş/çıkış kanalları için çalışmasının yanı sıra komutları ve verileri bellekten almak için işlemlerin paralelleştirilmesi)
İkinci nesilde bilgisayarların küçük, orta ve büyük diye farklılaşması net bir şekilde ortaya çıkmaya başladı. Sorunları çözmek için bilgisayarların uygulama kapsamı (planlama, ekonomik, üretim süreci yönetimi vb.) önemli ölçüde genişledi.
İşletmeler, tüm endüstriler ve teknolojik süreçler (ACS) için otomatik kontrol sistemleri (ACS) oluşturulmaktadır. 50'li yılların sonu, bir dizi problem odaklı üst düzey programlama dilinin (HLP) ortaya çıkmasıyla karakterize edilir: FORTRAN, ALGOL-60, vb. Çeşitli standart program kütüphanelerinin oluşturulmasında yazılım geliştirme sağlandı. programlama dilleri ve çeşitli amaçlar için, bir bilgisayarın çalışma modlarını kontrol etmek, kaynaklarını planlamak için monitörler ve dağıtıcılar, yeni nesil işletim sistemleri kavramlarının temelini attı.

Üçüncü nesil.
Entegre devrelerdeki (IC) eleman tabanı. Aşağıdan yukarıya yazılım uyumlu ve modelden modele artan yeteneklere sahip bir dizi bilgisayar modeli ortaya çıkıyor. Bilgisayarların ve çevre birimlerinin mantıksal mimarisi daha karmaşık hale geldi ve bu da işlevsellik ve bilgi işlem yeteneklerini önemli ölçüde genişletti. İşletim sistemleri (OS) bilgisayarın bir parçası haline gelir. Belleği, giriş/çıkış aygıtlarını ve diğer kaynakları yönetmeye ilişkin birçok görev, işletim sistemi veya doğrudan bilgisayar donanımı tarafından üstlenilmeye başlandı. Yazılım güçleniyor: Veritabanı yönetim sistemleri (DBMS), çeşitli amaçlara yönelik tasarım otomasyon sistemleri (CAD) ortaya çıkıyor, otomatik kontrol sistemleri ve süreç kontrol sistemleri geliştiriliyor. Çeşitli amaçlara yönelik uygulama program paketlerinin (APP) oluşturulmasına çok dikkat edilmektedir.
Diller ve programlama sistemleri gelişiyor Örnekler: - IBM/360 model serisi, ABD, seri üretim - 1964'ten beri; -AB Bilgisayarları, SSCB ve CMEA ülkeleri 1972'den beri.
Dördüncü jenerasyon.
Öğe tabanı, büyük ölçekli (LSI) ve ultra büyük ölçekli (VLSI) entegre devreler haline geliyor. Bilgisayarlar zaten yazılımın verimli kullanımı için tasarlanmıştı (örneğin, UNIX yazılım ortamına en iyi şekilde dahil edilen UNIX benzeri bilgisayarlar; yapay zeka görevlerine odaklanan Prolog makineleri); modern nükleer santraller. Telekomünikasyon bilgi işleme, uydu iletişimini kullanan iletişim kanallarının kalitesinin iyileştirilmesiyle hızla gelişmektedir. Bir bütün olarak insan toplumunun bilgisayarlaşmasının başlangıcından bahsetmeyi mümkün kılan ulusal ve ulusötesi bilgi ve bilgisayar ağları oluşturulmaktadır.
Bilgisayar teknolojisinin daha fazla entelektüelleştirilmesi, daha gelişmiş insan-bilgisayar arayüzlerinin, bilgi tabanlarının, uzman sistemlerin, paralel programlama sistemlerinin vb. yaratılmasıyla belirlenir.
Öğe tabanı, bilgisayarların güvenilirliğini ve performansını artırarak minyatürleştirmede büyük başarı elde edilmesini mümkün kıldı. Önceki neslin orta ve büyük bilgisayarlarının yeteneklerini önemli ölçüde daha düşük bir maliyetle aşan mikro ve mini bilgisayarlar ortaya çıktı. VLSI tabanlı işlemcilerin üretim teknolojisi, bilgisayar üretiminin hızını artırdı ve bilgisayarların toplumun geniş kitleleriyle tanışmasını mümkün kıldı. Tek bir çip üzerinde evrensel bir işlemcinin (mikroişlemci Intel-4004, 1971) ortaya çıkışıyla, PC çağı başladı.
İlk bilgisayar, 1974 yılında Intel-8080 temel alınarak oluşturulan Altair-8800 olarak düşünülebilir. E. Roberts. P. Allen ve W. Gates, popüler Basic dilinden bir çevirmen yarattılar ve ilk bilgisayarın zekasını önemli ölçüde artırdılar (daha sonra ünlü Microsoft Inc. şirketini kurdular). 4. neslin yüzü büyük ölçüde yüksek performans (ortalama hız 50 - 130 megaflop. 1 megaflop = kayan nokta ile saniyede 1 milyon işlem) ve geleneksel olmayan mimari (paralelleştirme ilkesine dayalı) ile karakterize edilen süper bilgisayarların yaratılmasıyla belirlenir. komutların ardışık düzende işlenmesi). Süper bilgisayarlar matematiksel fizik, kozmoloji ve astronomi problemlerinin çözümünde, karmaşık sistemlerin modellenmesinde vb. kullanılır. Güçlü bilgisayarlar ağlarda önemli bir anahtarlama rolü oynadığından ve oynamaya devam edeceğinden, ağ sorunları sıklıkla süper bilgisayarlar hakkındaki sorularla birlikte tartışılmaktadır. , süper bilgisayarlar -Bilgisayarlar, ortak bir komut akışı tarafından kontrol edilen 64'e kadar işlemci içeren Elbrus serisi makineler, PS-2000 ve PS-3000 bilgisayar sistemleri olarak adlandırılabilir; bir dizi görevde performans 200 megaflop düzeyinde elde edildi. Aynı zamanda, bilgisayar bilimi, elektronik teknolojileri, yüksek üretim standartları ve ciddi finansal maliyetler alanında yoğun temel araştırmalar gerektiren modern süper bilgisayar projelerinin geliştirilmesi ve uygulanmasının karmaşıklığı göz önüne alındığında, yerli süper bilgisayarların ortaya çıkması pek olası görünmüyor. öngörülebilir gelecekte, en iyi yabancı modellerden daha aşağı olmayan temel özelliklere göre yaratılacaktır.
Bilgisayar üretimi için IP teknolojisine geçişle birlikte, nesillerin belirleyici vurgusunun giderek öğe tabanından diğer göstergelere (mantıksal mimari, yazılım, kullanıcı arayüzü, uygulama alanları vb.) doğru kaydığı belirtilmelidir.
Beşinci nesil.
Dördüncü neslin derinliklerinden kaynaklanır ve büyük ölçüde Japon Bilgisayar Alanında Bilimsel Araştırma Komitesi'nin 1981'de yayınlanan çalışmalarının sonuçlarıyla belirlenir. Bu projeye göre, beşinci nesil bilgisayarlar ve bilgi işlem sistemleri, tamamen VLSI ve diğer en son teknolojiler tarafından sağlanan daha düşük maliyetle yüksek performans ve güvenilirliğe ek olarak, aşağıdaki niteliksel olarak yeni işlevsel gereksinimleri karşılamalıdır:

· Ses giriş/çıkış sistemlerini uygulayarak bilgisayarların kullanım kolaylığını sağlamak; doğal dilleri kullanarak etkileşimli bilgi işleme; öğrenme yetenekleri, ilişkisel yapılar ve mantıksal sonuçlar;

· doğal dillerdeki orijinal gereksinimlerin özelliklerine göre programların sentezini otomatikleştirerek yazılım oluşturma sürecini basitleştirmek

· çeşitli sosyal hedefleri karşılamak için bilgisayarların temel özelliklerini ve performans niteliklerini iyileştirmek, bilgisayarların maliyet-fayda oranını, hızını, hafifliğini ve kompaktlığını iyileştirmek; çeşitliliklerini, uygulamalara yüksek düzeyde uyarlanabilirliğini ve operasyonda güvenilirliğini garanti eder.

Beşinci nesle verilen görevlerin uygulanmasının karmaşıklığı göz önüne alındığında, bunu daha görünür ve daha iyi hissedilen aşamalara ayırmak oldukça mümkündür; bunlardan ilki, büyük ölçüde mevcut dördüncü nesil çerçevesinde uygulanmıştır.