Bảng so sánh các máy tính thuộc các thế hệ khác nhau. Bài giảng: các thế hệ máy tính, đặc điểm chính của máy tính các thế hệ

Theo phương pháp được chấp nhận chung để đánh giá sự phát triển công nghệ máy tính Thế hệ đầu tiên được coi là máy tính ống, thế hệ thứ hai là máy tính bóng bán dẫn, thế hệ thứ ba là máy tính dựa trên mạch tích hợp, và thứ tư - sử dụng bộ vi xử lý.

Thế hệ máy tính đầu tiên (1948–1958)được tạo ra trên cơ sở đèn điện chân không, máy được điều khiển từ xa và thẻ đục lỗ sử dụng mã máy. Những chiếc máy tính này được đặt trong một số tủ kim loại lớn chiếm toàn bộ căn phòng.

Cơ sở cơ bản của máy móc thế hệ này là ống chân không - điốt và triode. Những chiếc máy này được thiết kế để giải quyết các vấn đề khoa học và kỹ thuật tương đối đơn giản. Thế hệ máy tính này bao gồm: MESM, BESM-1, M-1, M-2, M-Z, “Strela”, Minsk-1, Ural-1, Ural-2, Ural-3, M-20, “ Setun”, BESM-2, "Hrazdan" (Hình 2.1).

Các máy tính thế hệ đầu tiên có kích thước khá lớn, tiêu tốn nhiều điện năng, độ tin cậy thấp và phần mềm yếu. Tốc độ của chúng không vượt quá 2–3 nghìn thao tác mỗi giây, dung lượng RAM là 2 kb hoặc 2048 từ máy (1 kb = 1024) với độ dài 48 ký tự nhị phân.

Thế hệ máy tính thứ hai (1959–1967) xuất hiện vào những năm 60. Thế kỷ XX. Các phần tử máy tính được chế tạo trên cơ sở các bóng bán dẫn (Hình 2.2, 2.3). Những máy này xử lý thông tin dưới sự điều khiển của các chương trình bằng ngôn ngữ Assembly. Dữ liệu và chương trình được nhập từ thẻ đục lỗ và băng đục lỗ.

Cơ sở cơ bản của máy móc thế hệ này là Thiết bị bán dẫn. Những chiếc máy này nhằm giải quyết nhiều vấn đề khoa học và kỹ thuật sử dụng nhiều lao động, cũng như kiểm soát các quy trình công nghệ trong sản xuất. Sự xuất hiện của các phần tử bán dẫn trong mạch điện tử đã làm tăng đáng kể dung lượng RAM, độ tin cậy và tốc độ của máy tính. Kích thước, trọng lượng và mức tiêu thụ điện năng đã giảm. Với sự ra đời của máy móc thế hệ thứ hai, phạm vi sử dụng công nghệ máy tính điện tử đã mở rộng đáng kể, chủ yếu là do sự phát triển của phần mềm.

Thế hệ máy tính thứ ba (1968–1973). Cơ sở cơ bản của máy tính là các mạch tích hợp nhỏ (MIC), chứa hàng trăm hoặc hàng nghìn bóng bán dẫn trên một tấm. Hoạt động của các máy này được điều khiển từ các thiết bị đầu cuối chữ và số. Ngôn ngữ được sử dụng để điều khiển cấp độ cao và Người lắp ráp. Dữ liệu và chương trình được nhập từ thiết bị đầu cuối cũng như từ thẻ đục lỗ và băng đục lỗ. Những chiếc máy này được thiết kế để sử dụng rộng rãi trong khu vực khác nhau khoa học công nghệ (tính toán, quản lý sản xuất, vật chuyển động…). Nhờ các mạch tích hợp, người ta có thể cải thiện đáng kể các đặc tính kỹ thuật và vận hành của máy tính và giảm mạnh giá phần cứng. Ví dụ: máy thế hệ thứ ba, so với máy thế hệ thứ hai, có dung lượng RAM lớn hơn, hiệu suất tăng, độ tin cậy tăng và giảm mức tiêu thụ điện năng, dấu chân và trọng lượng.

Thế hệ máy tính thứ tư (1974–1982). Cơ sở cơ bản của máy tính là các mạch tích hợp lớn (LSI). Đại diện nổi bật nhất của thế hệ máy tính thứ tư là máy tính cá nhân (PC). Giao tiếp với người dùng được thực hiện thông qua màn hình đồ họa màu sử dụng các ngôn ngữ cấp cao.

Các máy móc này nhằm mục đích tăng đáng kể năng suất lao động trong khoa học, sản xuất, quản lý, chăm sóc sức khỏe, dịch vụ và cuộc sống hàng ngày. Mức độ tích hợp cao góp phần làm tăng mật độ bố trí của thiết bị điện tử và tăng độ tin cậy của nó, dẫn đến tăng tốc độ của máy tính và giảm giá thành. Tất cả điều này có tác động đáng kể đến cấu trúc logic(kiến trúc) của máy tính và phần mềm của nó. Sự kết nối giữa cấu trúc của máy và phần mềm của nó trở nên chặt chẽ hơn, đặc biệt là hệ điều hành (OS) (hoặc màn hình) - bộ chương trình tổ chức cho máy hoạt động liên tục mà không cần sự can thiệp của con người

Thế hệ máy tính thứ năm (1990–nay)được tạo ra trên cơ sở các mạch tích hợp rất lớn (VLSI), được đặc trưng bởi mật độ vị trí khổng lồ phần tử logic trên một tinh thể.

6. Tổ chức hệ thống máy tính

Bộ xử lý

Trong bộ lễ phục. Hình 2.1 thể hiện cấu trúc của một máy tính thông thường với tổ chức bus. Bộ xử lý trung tâm là bộ não của máy tính. Công việc của nó là thực thi các chương trình nằm trong bộ nhớ chính. Nó gọi lại các lệnh từ bộ nhớ, xác định loại của chúng và sau đó thực thi chúng lần lượt. Các thành phần được kết nối bằng bus, là tập hợp các dây được kết nối song song, qua đó các địa chỉ, dữ liệu và tín hiệu điều khiển được truyền đi. Bus có thể ở bên ngoài (kết nối bộ xử lý với bộ nhớ và các thiết bị I/O) và bên trong.

Cơm. 2.1. Sơ đồ một máy tính có một bộ xử lý trung tâm và hai thiết bị vào/ra

Bộ xử lý bao gồm một số bộ phận. Bộ điều khiển có trách nhiệm gọi lại các lệnh từ bộ nhớ và xác định loại của chúng. Một đơn vị logic số học thực hiện các phép toán số học (chẳng hạn như phép cộng) và các phép toán logic (chẳng hạn như logic AND).

Bên trong bộ xử lý trung tâm có bộ nhớ lưu trữ kết quả trung gian và một số lệnh điều khiển. Bộ nhớ này bao gồm một số thanh ghi, mỗi thanh ghi thực hiện một chức năng cụ thể. Thông thường kích thước của tất cả các thanh ghi là như nhau. Mỗi thanh ghi chứa một số, số này bị giới hạn bởi kích thước của thanh ghi. Các thanh ghi được đọc và ghi rất nhanh vì chúng nằm bên trong CPU.

Thanh ghi quan trọng nhất là bộ đếm chương trình, nó cho biết lệnh nào sẽ được thực hiện tiếp theo. Cái tên "bộ đếm chương trình" gây hiểu nhầm vì nó không đếm gì cả, nhưng thuật ngữ này được sử dụng ở mọi nơi1. Ngoài ra còn có một thanh ghi lệnh chứa lệnh được thực thi trong khoảnh khắc nàyđội. Hầu hết các máy tính đều có các thanh ghi khác, một số trong đó có nhiều chức năng, trong khi một số khác chỉ thực hiện các chức năng cụ thể.

7. Phần mềm. Bộ nhớ chính.

Toàn bộ tập hợp các chương trình được lưu trữ trên tất cả các thiết bị trong bộ nhớ dài hạn của máy tính tạo thành nó. phần mềm(QUA).

Phần mềm hệ thống;
- phần mềm ứng dụng;
- phần mềm nhạc cụ.

Sách giáo khoa gồm có hai phần: lý thuyết và thực hành. Phần lý thuyết của sách giáo khoa phác thảo nền tảng của khoa học máy tính hiện đại như một ngành khoa học và kỹ thuật phức tạp, bao gồm nghiên cứu cấu trúc và tính chất chung của thông tin và quy trình thông tin, nguyên tắc chung sự thi công Thiết bị tính toán, các vấn đề về tổ chức và hoạt động của mạng thông tin và máy tính được xem xét, bảo mật máy tính, các khái niệm chính về thuật toán hóa và lập trình, cơ sở dữ liệu và DBMS được trình bày. Để kiểm soát kiến ​​thức lý thuyết đã thu được, các câu hỏi và bài kiểm tra tự kiểm tra được đưa ra. Phần thực hành bao gồm các thuật toán cho các thao tác cơ bản khi làm việc với văn bản bộ xử lý Microsoft soạn thảo văn bản, bảng tính Microsoft Excel, một chương trình tạo bản trình bày Microsoft Power Point, chương trình lưu trữ và chương trình chống vi-rút. Để củng cố khóa học thực hành đã hoàn thành, cuối mỗi phần đề xuất hoàn thành công việc độc lập.

Sách:

Phù hợp với cơ sở yếu tố và trình độ phát triển phần mềm Có bốn thế hệ máy tính thực tế, được mô tả ngắn gọn trong Bảng 1.

Các máy tính thế hệ đầu tiên có tốc độ thấp khoảng vài chục nghìn op/giây. Lõi Ferrite được sử dụng làm bộ nhớ trong.

Nhược điểm chính của những máy tính này là sự không phù hợp giữa hiệu suất của bộ nhớ trong với ALU và bộ điều khiển do các cơ sở phần tử khác nhau. Hiệu suất tổng thể được xác định bởi thành phần chậm hơn - bộ nhớ trong - và làm giảm hiệu ứng tổng thể. Ngay trong các máy tính thế hệ đầu tiên, người ta đã cố gắng loại bỏ nhược điểm này bằng cách không đồng bộ hóa hoạt động của các thiết bị và đưa vào bộ đệm đầu ra khi thông tin được truyền đi“đặt lại” vào bộ đệm, giải phóng thiết bị để tiếp tục công việc (nguyên tắc tự chủ). Do đó, bộ nhớ riêng của nó được sử dụng để vận hành các thiết bị I/O.

Một hạn chế đáng kể về chức năng của máy tính thế hệ đầu tiên là nó tập trung vào việc thực hiện các phép tính số học. Khi cố gắng điều chỉnh chúng cho phù hợp với nhiệm vụ phân tích, chúng tỏ ra không hiệu quả.

Lúc đó chưa có ngôn ngữ lập trình nào như vậy và các lập trình viên đã sử dụng các hướng dẫn máy hoặc trình biên dịch mã để mã hóa thuật toán của họ. Điều này làm phức tạp và trì hoãn quá trình lập trình. Vào cuối những năm 50, các công cụ lập trình đã trải qua những thay đổi cơ bản: quá trình chuyển đổi được thực hiện sang tự động hóa lập trình bằng các ngôn ngữ phổ quát và thư viện chương trình tiêu chuẩn. Việc sử dụng các ngôn ngữ phổ quát đã dẫn đến sự xuất hiện của các dịch giả.

Các chương trình được thực hiện theo từng nhiệm vụ, tức là người vận hành phải theo dõi tiến trình giải quyết vấn đề và khi kết thúc, sẽ bắt đầu thực hiện nhiệm vụ tiếp theo.

Sự khởi đầu của kỷ nguyên sử dụng máy tính hiện đại ở nước ta bắt đầu từ năm 1950, khi Viện Kỹ thuật Điện của Viện Hàn lâm Khoa học Cộng hòa Xã hội chủ nghĩa Xô viết Ukraina dưới sự lãnh đạo của S.A. Lebedev đã tạo ra chiếc máy tính nội địa đầu tiên có tên MESM - Máy tính điện tử nhỏ. Trong giai đoạn đầu phát triển công nghệ máy tính ở nước ta, một số máy tính đã được tạo ra: BESM, Strela, Ural, M-2.

Thế hệ máy tính thứ hai là sự chuyển đổi sang cơ sở phần tử bóng bán dẫn, sự xuất hiện của những chiếc máy tính mini đầu tiên.

Nhận phát triển hơn nữa nguyên tắc tự chủ - nó đã được thực hiện ở cấp độ thiết bị riêng lẻ, được thể hiện trong cấu trúc mô đun của chúng. Các thiết bị I/O được trang bị bộ điều khiển riêng (gọi là bộ điều khiển), giúp bộ điều khiển trung tâm không phải quản lý các hoạt động I/O.

Cải thiện và giảm chi phí máy tính dẫn đến giảm chi phí cụ thể về thời gian máy tính và tài nguyên máy tính trong tổng chi phí của một giải pháp tự động hóa cho vấn đề xử lý dữ liệu, đồng thời giảm chi phí phát triển chương trình (tức là lập trình) hầu như không giảm, có trường hợp còn có xu hướng tăng. Vì vậy đã xuất hiện xu hướng lập trình hiệu quả, bắt đầu được triển khai trên thế hệ máy tính thứ hai và đang được phát triển cho đến ngày nay.

Quá trình phát triển bắt đầu trên cơ sở thư viện các chương trình tiêu chuẩn của hệ thống tích hợp có đặc tính di động, tức là hoạt động trên máy tính. thương hiệu khác nhau. Các công cụ phần mềm được sử dụng thường xuyên nhất được phân bổ trong phần mềm để giải quyết các vấn đề thuộc một loại nhất định.

Công nghệ thực thi các chương trình trên máy tính đang được cải tiến: các công cụ phần mềm đặc biệt đang được tạo ra - phần mềm hệ thống.

Mục đích của việc tạo ra phần mềm hệ thống là tăng tốc và đơn giản hóa quá trình chuyển đổi của bộ xử lý từ tác vụ này sang tác vụ khác. Các hệ thống xử lý hàng loạt đầu tiên xuất hiện, chỉ đơn giản là tự động khởi chạy hết chương trình này đến chương trình khác và do đó làm tăng hệ số tải của bộ xử lý. Hệ thống xử lý hàng loạt là nguyên mẫu của các hệ điều hành hiện đại; chúng trở thành các chương trình hệ thống đầu tiên được thiết kế để quản lý quá trình tính toán. Trong quá trình triển khai các hệ thống xử lý hàng loạt, một ngôn ngữ điều khiển tác vụ chính thức đã được phát triển, với sự trợ giúp của ngôn ngữ này, lập trình viên đã thông báo cho hệ thống và người vận hành về công việc anh ta muốn thực hiện trên máy tính. Một tập hợp nhiều nhiệm vụ, thường ở dạng một bộ bài đục lỗ, được gọi là gói nhiệm vụ. Phần tử này vẫn còn tồn tại: cái gọi là tệp bó (hoặc lệnh) MS DOS không gì khác hơn là các gói nhiệm vụ (phần mở rộng trong tên của chúng là bat là tên viết tắt của từ batch trong tiếng Anh, có nghĩa là gói).

Máy tính nội địa thế hệ thứ hai bao gồm “Promin”, “Minsk”, “Hrazdan”, “Mir”.

Vào những năm 70, máy tính thế hệ thứ ba xuất hiện và phát triển. Ở nước ta đó là Máy tính ES, Máy tính ASVT, SM. Sân khấu này– chuyển sang cơ sở phần tử tích hợp và tạo ra các hệ thống nhiều máy, kể từ đó tăng đáng kể Không còn có thể đạt được tốc độ trên cơ sở một máy tính duy nhất. Do đó, các máy tính thuộc thế hệ này được tạo ra trên cơ sở nguyên tắc thống nhất, giúp tích hợp các hệ thống máy tính tùy ý trong các lĩnh vực hoạt động khác nhau.

Việc mở rộng chức năng của máy tính đã tăng phạm vi ứng dụng của chúng, điều này làm tăng khối lượng thông tin được xử lý và đặt ra nhiệm vụ lưu trữ dữ liệu trong cơ sở dữ liệu đặc biệt và duy trì chúng. Đây là cách hệ thống quản lý cơ sở dữ liệu đầu tiên - DBMS - xuất hiện.

Các hình thức sử dụng máy tính đã thay đổi: sự ra đời của thiết bị đầu cuối (màn hình) từ xa đã giúp giới thiệu rộng rãi và hiệu quả chế độ chia sẻ thời gian, từ đó đưa máy tính đến gần người dùng hơn và mở rộng phạm vi nhiệm vụ cần giải quyết.

Đảm bảo chế độ chia sẻ thời gian được phép loại mới hệ điều hành hỗ trợ đa chương trình. Đa chương trình là một cách tổ chức một quy trình tính toán trong đó một số chương trình được thực thi luân phiên trên một bộ xử lý. Trong khi một chương trình đang thực hiện thao tác I/O, bộ xử lý không ở trạng thái rảnh, như trường hợp thực thi các chương trình một cách tuần tự (chế độ một chương trình), mà đang thực thi một chương trình khác (chế độ đa chương trình). Trong trường hợp này, mỗi chương trình được tải vào phần bộ nhớ trong riêng của nó, được gọi là phân vùng. Đa lập trình nhằm mục đích tạo ra thứ gì đó cho mọi người người dùng cá nhânảo tưởng về việc sử dụng duy nhất một máy tính, do đó, các hệ điều hành như vậy có bản chất tương tác khi người dùng giải quyết các vấn đề của mình trong quá trình đối thoại với máy tính.

Dự án điện tử đầu tiên máy tính(Máy tính) xuất hiện vào cuối thập niên 30 - đầu thập niên 40 của thế kỷ XX. Hãy lưu ý rằng các điều kiện tiên quyết về mặt kỹ thuật cho việc này đã được tạo ra, điện tử, máy tính và công nghệ máy tính phân tích đang phát triển. Năm 1904, điốt ống đầu tiên được phát minh, và vào năm 1906, triode đầu tiên (ϲᴏᴏᴛʙᴇᴛϲᴛʙống chân không hai và ba điện cực); năm 1918 - rơle điện tử (ống kích hoạt) Mạch kích hoạt bắt đầu được sử dụng rộng rãi trong điện tử để chuyển mạch và chuyển mạch rơle.

Một điều kiện tiên quyết về mặt kỹ thuật khác để tạo ra máy tính là sự phát triển của thiết bị phân tích và tính toán cơ điện. Nhờ kinh nghiệm tích lũy trong quá trình phát triển công nghệ máy tính vào giữa những năm 30, nó đã trở thành khả năng sáng tạo máy tính được điều khiển bằng phần mềm và việc xây dựng máy tính trên các mạch điện tử đã mở ra những triển vọng rộng lớn liên quan đến độ tin cậy và tốc độ tăng lên.

Máy tính xuất hiện khi nhu cầu cấp thiết phải thực hiện các phép tính tốn nhiều công sức và chính xác. Mức độ tiến bộ trong các lĩnh vực khoa học và công nghệ như nghiên cứu năng lượng hạt nhân và hàng không vũ trụ phần lớn phụ thuộc vào khả năng thực hiện các phép tính phức tạp không thể thực hiện được trong khuôn khổ máy tính cơ điện. Cần phải chuyển đổi sang máy tính hoạt động với năng suất cao hơn.

Trong lịch sử phát triển máy tính, có năm giai đoạn trải dài qua năm thế hệ máy tính.

Thời kỳ máy Thế hệ đầu tiên bắt đầu bằng việc chuyển sang sản xuất hàng loạt Máy tính đầu những năm 50 của thế kỷ XX. Họ thực hiện các nguyên tắc cơ bản do John von Neumann đề xuất.

1. Nguyên lý của một chương trình được lưu trữ. Máy có bộ nhớ lưu trữ chương trình, dữ liệu và kết quả của các phép tính trung gian. Chương trình được nhập vào máy, giống như dữ liệu, ở dạng mã nhị phân (chứ không phải bằng phương thức plug-in, tức là bằng cách chuyển dây theo một trình tự nhất định)

2. Nguyên tắc địa chỉ. Lệnh không chỉ ra bản thân các số mà các phép tính số học phải được thực hiện mà là địa chỉ của các ô nhớ nơi chứa các số này.

3. Tự động hóa. Sau khi nhập chương trình và dữ liệu, máy sẽ tự động vận hành, thực hiện các hướng dẫn của chương trình mà không cần sự can thiệp của con người. Điều đáng nói là với mục đích này, máy ghi nhớ địa chỉ của lệnh đang được thực thi và mỗi lệnh chứa một dấu hiệu về địa chỉ của lệnh tiếp theo. Một lệnh có thể là một trong ba loại: ngầm định (đi tới lệnh tiếp theo tại địa chỉ sau khi lệnh được thực thi), vô điều kiện (đi tới lệnh tại một địa chỉ nhất định), có điều kiện (kiểm tra một điều kiện nhất định và tùy thuộc vào việc thực hiện nó , đi tới một lệnh tại một địa chỉ cụ thể)

4. Chuyển tiếp.Địa chỉ bộ nhớ được chỉ định trong lệnh có thể được tính toán và chuyển đổi thành số.

Cấu trúc của máy tính, trong đó các nguyên lý von Neumann được thực hiện, sau đó được gọi là cấu trúc "von Neumann" (hay cổ điển). Tất cả sự phát triển tiếp theo của máy tính đều đi theo hai con đường: cải tiến cấu trúc von Neumann và tìm kiếm các cấu trúc mới.

Lưu ý rằng cơ sở kỹ thuật của nền tảng cơ bản của bộ xử lý của những máy tính đầu tiên là ống chân không điện tử (EVL) và ống tia âm cực (CRT) được sử dụng làm thiết bị bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên. và tiêu thụ nhiều điện năng. Điều đáng chú ý là họ thực hiện vài nghìn thao tác mỗi giây và có bộ nhớ vài nghìn từ máy. Những máy này giả định một chế độ sử dụng độc quyền, tức là Người dùng có tất cả các tài nguyên của máy và quyền kiểm soát nó theo ý mình. Lập trình viên thuật lại chương trình bằng mã máy và gỡ lỗi nó trên bảng điều khiển của máy, điều này hoàn toàn do anh ta tùy ý sử dụng trong quá trình gỡ lỗi. Ở mức ϶ᴛᴏm 90% thời gian máy không hoạt động để chờ lệnh, tức là. việc sử dụng tài nguyên máy kém hiệu quả do thiếu hệ điều hành phát triển. Máy tính thế hệ đầu tiên được sử dụng chủ yếu để tính toán khoa học. Máy tính nội địa đầu tiên là MESM (máy tính điện tử nhỏ), được phát triển vào năm 1947 - 1951. dưới sự lãnh đạo của học giả SA Lebedeva. Năm 1952, BESM (máy tính điện tử lớn), được tạo ra dưới sự lãnh đạo của S.A., được đưa vào hoạt động. Lebedeva. Năm 1955, việc sản xuất máy tính nhỏ Ural-1 (giám đốc dự án B.I. Rameev) bắt đầu. Một ví dụ về mẫu máy tính nối tiếp nước ngoài là IBM-701 (Mỹ)

Thế hệ thứ hai Máy tính (cuối thập niên 50 - giữa thập niên 60) được gọi là bóng bán dẫn-ferit, vì bóng bán dẫn (điốt rắn và triode) thay thế ống chân không trong bộ xử lý và lõi ferrite (có thể từ hóa) thay thế ống tia âm cực trong các thiết bị bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên.

Việc sử dụng bóng bán dẫn đã ảnh hưởng đáng kể đến đặc tính và cấu trúc của máy móc. Mạch bán dẫn cho phép tăng mật độ lắp đặt thiết bị điện tử lên một bậc và giảm đáng kể (theo một vài bậc) mức tiêu thụ năng lượng. Tuổi thọ sử dụng của bóng bán dẫn dài hơn tuổi thọ sử dụng từ hai đến ba bậc ống chân không. Tốc độ của máy tính tăng lên hàng trăm nghìn thao tác mỗi giây và bộ nhớ - lên tới hàng chục nghìn từ máy.

Việc tạo ra bộ nhớ dài hạn trên đĩa và băng từ, cũng như khả năng kết nối nhiều loại thiết bị bên ngoài với máy tính, đã mở rộng đáng kể chức năng của máy tính.

Trong việc tổ chức quá trình tính toán, thành tựu lớn nhất là sự kết hợp giữa thời gian tính toán và đầu vào-đầu ra của thông tin, sự chuyển đổi từ chế độ độc quyền sử dụng tài nguyên máy để xử lý hàng loạt. Các tác vụ của máy tính (trên thẻ đục lỗ, băng từ hoặc đĩa) được tập hợp thành một gói, được xử lý mà không bị gián đoạn giữa các tác vụ. Điều này cho phép sử dụng tài nguyên máy tiết kiệm hơn.

Trong lập trình, các phương pháp lập trình theo ký hiệu tượng trưng đã được phát triển, các ngôn ngữ thuật toán và trình dịch đầu tiên từ các ngôn ngữ này đã được tạo ra, cũng như các thư viện của các chương trình tiêu chuẩn đã được tạo ra.

Được sử dụng rộng rãi nhất máy tính nội địa, chẳng hạn như BESM-4, M-220, Minsk-32. Đại diện điển hình của máy tính nước ngoài thế hệ thứ hai sẽ là IBM-7090.

Thế hệ thứ ba Máy tính (cuối thập niên 60 - đầu thập niên 70) được đặc trưng bởi sự xuất hiện của các mạch bán dẫn tích hợp (thay vì các bóng bán dẫn riêng lẻ) làm nền tảng cơ bản của bộ xử lý, dẫn đến tốc độ tăng thêm lên một triệu thao tác mỗi giây và bộ nhớ lên hàng trăm. của hàng ngàn từ.

Máy tính thế hệ thứ ba cũng được đặc trưng bởi những thay đổi lớn trong kiến ​​trúc máy tính, phần mềm của chúng và cách tổ chức tương tác giữa người và máy. Trước hết, đây là sự hiện diện của cấu hình phát triển của các thiết bị bên ngoài (thiết bị đầu cuối chữ và số, máy vẽ, v.v.) sử dụng các công cụ giao diện tiêu chuẩn, hệ điều hành được phát triển đảm bảo hoạt động ở chế độ đa chương trình (một số chương trình đồng thời nằm trong RAM chia sẻ). tài nguyên bộ xử lý) Phương pháp sử dụng tài nguyên máy tính - chế độ chia sẻ thời gian kết hợp với xử lý hàng loạt. Tốc độ cao cho phép chia thời gian phục vụ người dùng thành các lượng tử, xử lý từng tác vụ trong lượng tử, quay trở lại với người dùng trong thời gian ngắn đến mức đằng sau màn hình, anh ta có ảo tưởng rằng mình là người duy nhất sử dụng tài nguyên của máy.

Việc tạo ra một dòng máy tính mạch tích hợp với nhiều tính năng khả năng tính toán và tương thích từ dưới lên trên ở cấp độ ngôn ngữ máy, thiết bị bên ngoài, mô-đun thiết kế và hệ thống phần tử. Khả năng tương thích phần mềm từ dưới lên trên của các máy cùng họ ngụ ý rằng bất kỳ chương trình nào được thực thi trên máy trẻ hơn phải được thực thi trên máy cũ hơn mà không có bất kỳ sửa đổi nào.

Các dòng máy tính mini cũng đã trở nên phổ biến. Bản chất của giải pháp thiết kế của họ là giảm thiểu thiết bị xử lý trung tâm, điều này giúp cho ở trình độ công nghệ thời đó có thể tạo ra các máy tính phổ thông có khả năng thực hiện điều khiển trong thời gian thực, với tốc độ đưa ra điều khiển các hành động trên đối tượng điều khiển được phối hợp với tốc độ của các tiến trình trong đối tượng này.

Ở nước ta, trong thời kỳ thế hệ máy móc thứ ba, Hệ thống máy tính hợp nhất (US COMPUTER) đã được tạo ra, về cơ bản sao chép IBM-360 và IBM-370, cũng như một loạt máy tính mini SM COMPUTER, hướng tới người mẫu nước ngoài. Đóng góp của khoa học Nga phát triển thế giới Công nghệ máy tính điện tử trong thời kỳ này gắn liền với sự ra đời công nghiệp của máy tính đa xử lý M-10.

Trong thời kỳ máy móc thế hệ thứ ba, một sự thay đổi lớn đã xảy ra trong lĩnh vực ứng dụng máy tính. Nếu trước đây máy tính được sử dụng chủ yếu để tính toán khoa học và kỹ thuật, thì vào những năm 60 và 70, vị trí đầu tiên bắt đầu được xử lý bởi việc xử lý thông tin mang tính biểu tượng, chủ yếu là kinh tế.

Các máy thuộc dòng máy tính ES có mục đích phổ biến và lĩnh vực ứng dụng chính của máy tính SM sẽ là tự động hóa các quy trình công nghệ, thí nghiệm khoa học và cơ sở thử nghiệm cũng như công việc thiết kế.

Chuyển sang máy móc thế hệ thứ tư- Máy tính trên mạch tích hợp quy mô lớn (LSI) - diễn ra vào nửa cuối thập niên 70 và kết thúc vào khoảng năm 1980. Lưu ý rằng hiện nay có hàng trăm nghìn yếu tố điện tử. Tốc độ và dung lượng bộ nhớ tăng lên hàng chục nghìn lần so với các máy thế hệ đầu tiên và lên tới xấp xỉ 10 9 op/s và 10 7 từ ϲᴏᴏᴛʙᴇᴛϲᴛʙ.

Đặc điểm đặc trưng của máy thế hệ thứ tư sẽ là sự kết nối chặt chẽ giữa phần cứng và triển khai phần mềm trong cấu trúc của máy, xuất phát từ nguyên tắc giảm thiểu phần cứng và giao cho nó các chức năng lập trình, điều này trở nên khả thi do chi phí LSI tương đối thấp.

Sự phát triển của kiến ​​trúc máy tính trong thời kỳ máy móc thế hệ thứ tư đã dẫn đến sự xuất hiện của các cấu trúc trong đó quá trình tính toán có thể tiến hành song song qua nhiều nhánh, dẫn đến tăng hiệu suất của máy tính. Ý tưởng song song được triển khai về mặt kỹ thuật trong các hệ thống đa bộ xử lý, bao gồm hai hoặc nhiều bộ xử lý được kết nối với nhau, chia sẻ bộ nhớ và được điều khiển bởi một hệ điều hành chung.

Do tốc độ của máy tính tăng lên nên có thể mở rộng ĐẬP do sự ra đời của bộ nhớ ảo dựa trên việc trao đổi trang thông tin giữa bộ nhớ ngoài và bộ nhớ chính.

Thành tựu lớn nhất liên quan đến việc sử dụng LSI là việc tạo ra các bộ vi xử lý và sau đó là các máy vi tính dựa trên chúng. Nếu các thế hệ máy tính trước đây yêu cầu cơ sở đặc biệt, hệ thống thông gió và thiết bị đặc biệt để cung cấp điện cho vị trí của nó, thì yêu cầu đối với hoạt động của máy vi tính không khác với điều kiện hoạt động của các thiết bị điện gia dụng. Đồng thời, chúng có năng suất khá cao, vận hành tiết kiệm và giá rẻ. Máy vi tính có thể được sử dụng trong phức hợp đo lường, hệ thống điều khiển số, trong hệ thống điều khiển cho các mục đích khác nhau.

Sự phát triển hơn nữa của máy vi tính đã dẫn đến việc tạo ra những máy tính cá nhân(PC), việc sử dụng rộng rãi bắt đầu vào năm 1975, khi IBM phát hành máy tính cá nhân đầu tiên, IBM PC. Hiện nay, những máy tính như vậy (tương thích với PC IBM) chiếm khoảng 90% tổng số PC được sản xuất trên thế giới. PC thực hiện nguyên tắc kiến trúc mở, có nghĩa là khi đặc tính của các bộ phận PC chính được cải thiện, các bộ phận lỗi thời có thể dễ dàng được thay thế và bộ phận được nâng cấp sẽ tương thích với thiết bị đã sử dụng trước đó. Ưu điểm khác của PC sẽ là các công cụ đối thoại được phát triển, độ tin cậy cao, dễ sử dụng, có sẵn phần mềm bao gồm hầu hết các lĩnh vực hoạt động của con người.

Trong thời kỳ máy móc thế hệ thứ tư, siêu máy tính cũng bắt đầu được sản xuất hàng loạt. Sự gia tăng mức độ tích hợp của LSI đã trở thành cơ sở công nghệ hiệu suất máy tính. Một số mô hình sản xuất đã đạt được hiệu suất vượt quá 1 tỷ thao tác mỗi giây. Trong số những phát triển quan trọng nhất của máy thế hệ thứ tư là máy tính Krey-3, được thiết kế trên cơ sở công nghệ mới về cơ bản - thay thế tinh thể silicon bằng gali arsenide, với năng suất lên tới 16 tỷ phép tính mỗi giây. Một ví dụ về siêu máy tính trong nước sẽ là tổ hợp tính toán đa xử lý Elbrus với tốc độ lên tới 1,2-10 8 op/s.

Kể từ cuối những năm 80, đã đến lúc lịch sử phát triển của công nghệ máy tính thế hệ thứ năm MÁY TÍNH. Lưu ý rằng các ý tưởng về công nghệ, thiết kế, cấu trúc và kiến ​​trúc của máy móc thế hệ thứ năm về cơ bản khác với máy móc của các thế hệ trước. Trước hết, cấu trúc và kiến ​​trúc của chúng khác với cấu trúc và kiến ​​trúc của von Neumann (cổ điển), tốc độ tính toán số học cao được bổ sung bởi tốc độ suy luận logic cao. Tốc độ thậm chí được cho là được thể hiện bằng đơn vị suy luận. Máy bao gồm một số khối. Khối giao tiếp cung cấp giao diện giữa người dùng và máy tính bằng ngôn ngữ tự nhiên và kỷ luật lập trình như một môn khoa học đối với người dùng sẽ không còn phù hợp trong tương lai. Đừng quên điều đó nơi quan trọng Trong cấu trúc của máy tính, nó chiếm một khối đại diện cho cơ sở tri thức, trong đó tri thức được nhân loại tích lũy ở nhiều dạng khác nhau. Các môn học, không ngừng mở rộng và bổ sung. Khối tiếp theo, được gọi là bộ giải, tổ chức việc chuẩn bị chương trình giải quyết vấn đề dựa trên kiến ​​thức thu được từ cơ sở kiến ​​thức và dữ liệu ban đầu thu được từ khối truyền thông. Cốt lõi của hệ thống máy tính là một máy tính hiệu năng cao. Tài liệu đã được xuất bản trên http://site

Liên quan đến sự xuất hiện của cấu trúc máy tính cơ bản mới, các mô hình và công cụ được phát triển trong lĩnh vực trí tuệ nhân tạo có thể được sử dụng rộng rãi trong các máy thế hệ thứ năm.

Bảng - Đặc điểm chính của máy tính thuộc các thế hệ khác nhau

Trong suốt 50 năm, nhiều thế hệ máy tính đã xuất hiện, thay thế lẫn nhau. Sự phát triển nhanh chóng của VT trên toàn thế giới chỉ được quyết định bởi cơ sở yếu tố tiên tiến và giải pháp kiến ​​trúc.
Vì máy tính là một hệ thống bao gồm phần cứng và phần mềm nên việc hiểu một thế hệ là các mô hình máy tính được đặc trưng bởi cùng các giải pháp công nghệ và phần mềm là điều tự nhiên ( cơ sở nguyên tố, kiến trúc logic, phần mềm). Trong khi đó, trong một số trường hợp, việc phân loại VT theo thế hệ là rất khó khăn, bởi vì ranh giới giữa chúng ngày càng trở nên mờ nhạt từ thế hệ này sang thế hệ khác.
Thế hệ đầu tiên.
nguyên tố cơ sở - điện tửđèn và rơle; RAM được thực hiện trên flip-flop, sau này là lõi ferit. Độ tin cậy - thấp, cần có hệ thống làm mát; Máy tính có kích thước đáng kể. Hiệu suất - 5 - 30 nghìn phép tính số học/s; Lập trình - bằng mã máy tính ( mã máy), sau này các mã tự động và trình biên dịch mã xuất hiện. Việc lập trình được thực hiện bởi một nhóm hẹp gồm các nhà toán học, vật lý học và kỹ sư điện tử. Máy tính thế hệ đầu tiên được sử dụng chủ yếu để tính toán khoa học và kỹ thuật.

Thế hệ thứ hai.
Cơ sở phần tử bán dẫn. Độ tin cậy và hiệu suất được tăng lên đáng kể, kích thước và mức tiêu thụ điện năng giảm. Phát triển cơ sở vật chất đầu vào/đầu ra, bộ nhớ ngoài. Một số giải pháp kiến ​​trúc tiến bộ và phát triển hơn nữa công nghệ lập trình - chế độ chia sẻ thời gian và chế độ đa chương trình (kết hợp công việc của bộ xử lý trung tâm để xử lý dữ liệu và các kênh đầu vào/đầu ra, cũng như song song hóa các hoạt động để tìm nạp lệnh và dữ liệu từ bộ nhớ)
Ở thế hệ thứ hai, sự phân hóa máy tính thành nhỏ, vừa và lớn bắt đầu lộ rõ. Phạm vi ứng dụng của máy tính để giải quyết các vấn đề - lập kế hoạch, kinh tế, quản lý - đã mở rộng đáng kể quy trinh san xuat và vân vân.
Hệ thống điều khiển tự động (ACS) cho doanh nghiệp, toàn bộ ngành công nghiệp và quy trình công nghệ (ACS) đang được tạo ra. Cuối những năm 50 được đặc trưng bởi sự xuất hiện của một số ngôn ngữ lập trình cấp cao hướng đến vấn đề (HLP): FORTRAN, ALGOL-60, v.v. Việc phát triển phần mềm bắt đầu bằng việc tạo ra các thư viện chương trình tiêu chuẩn trong nhiều ngôn ngữ khác nhau lập trình và các mục đích khác nhau, giám sát và điều phối để kiểm soát các chế độ vận hành máy tính, lập kế hoạch tài nguyên của nó, đặt nền tảng cho các khái niệm về hệ điều hành thế hệ tiếp theo.

Thế hệ thứ ba.
Phần tử dựa trên mạch tích hợp (IC). Xuất hiện hàng loạt mẫu máy tính tương thích phần mềm từ dưới lên và có khả năng ngày càng tăng từ mẫu này sang mẫu khác. Kiến trúc logic của máy tính và chúng thiết bị ngoại vi, giúp mở rộng đáng kể chức năng và khả năng tính toán. Hệ điều hành (OS) trở thành một phần của máy tính. Nhiều tác vụ quản lý bộ nhớ, thiết bị đầu vào/đầu ra và các tài nguyên khác bắt đầu được hệ điều hành hoặc phần cứng máy tính trực tiếp đảm nhận. Phần mềm ngày càng trở nên mạnh mẽ: hệ thống quản lý cơ sở dữ liệu (DBMS), hệ thống tự động hóa thiết kế (CAD) cho nhiều mục đích khác nhau đang xuất hiện, hệ thống điều khiển tự động và hệ thống điều khiển quá trình đang được cải tiến. Người ta chú ý nhiều đến việc tạo ra các gói chương trình ứng dụng (APP) cho các mục đích khác nhau.
Ngôn ngữ và hệ thống lập trình đang phát triển Ví dụ: - loạt mô hình IBM/360, Hoa Kỳ, sản xuất hàng loạt - từ năm 1964; -Máy tính EU, các nước Liên Xô và CMEA từ năm 1972.
Thế hệ thứ tư.
Cơ sở phần tử đang trở thành các mạch tích hợp quy mô lớn (LSI) và quy mô cực lớn (VLSI). Máy tính đã được thiết kế ở sử dụng hiệu quả phần mềm (ví dụ: máy tính giống UNIX, cách tốt nhấtđắm mình trong môi trường phần mềm UNIX; Máy Prolog tập trung vào các nhiệm vụ trí tuệ nhân tạo); nhà máy điện hạt nhân hiện đại. Xử lý thông tin viễn thông đang phát triển nhanh chóng bằng cách cải thiện chất lượng của các kênh truyền thông sử dụng Truyền thông vệ tinh. Mạng máy tính và thông tin quốc gia và xuyên quốc gia đang được tạo ra, điều này có thể nói về sự khởi đầu của quá trình tin học hóa toàn bộ xã hội loài người.
Việc trí tuệ hóa hơn nữa công nghệ máy tính được xác định bằng việc tạo ra các giao diện người-máy tính phát triển hơn, cơ sở tri thức, những hệ thống chuyên gia, hệ thống lập trình song song và vân vân.
Cơ sở nguyên tố giúp bạn có thể đạt được thành công lớn trong việc thu nhỏ, tăng độ tin cậy và hiệu suất của máy tính. Máy tính siêu nhỏ và mini đã xuất hiện, vượt mức trung bình và máy tính lớn thế hệ trước với chi phí thấp hơn đáng kể. Công nghệ sản xuất bộ xử lý dựa trên VLSI đã đẩy nhanh tốc độ sản xuất máy tính và giúp giới thiệu máy tính đến đại đa số xã hội. Kể từ khi xuất hiện bộ xử lý đa năng trên một con chip (bộ vi xử lý Intel-4004, 1971) kỷ nguyên của PC đã bắt đầu.
Chiếc PC đầu tiên có thể được coi là Altair-8800, được tạo ra trên nền tảng Intel-8080 vào năm 1974. E.Roberts. P. Allen và W. Gates đã tạo ra một trình dịch từ ngôn ngữ Cơ bản phổ biến, làm tăng đáng kể trí thông minh của chiếc PC đầu tiên (sau này họ thành lập tổ chức nổi tiếng công ty Microsoft Inc). Bộ mặt của thế hệ thứ 4 phần lớn được quyết định bởi việc tạo ra các siêu máy tính có đặc điểm là hiệu suất cao (tốc độ trung bình 50 - 130 megaflops. 1 megaflops = 1 triệu phép tính mỗi giây với dấu phẩy động) và kiến ​​trúc phi truyền thống (nguyên tắc song song hóa dựa trên xử lý các lệnh theo đường ống). Siêu máy tính được sử dụng để giải các bài toán vật lý, vũ trụ học và thiên văn học, mô hình hóa hệ thống phức tạp v.v... Do các máy tính mạnh mẽ đóng vai trò và sẽ tiếp tục đóng vai trò chuyển mạch quan trọng trong mạng nên các vấn đề về mạng thường được thảo luận cùng với các câu hỏi về siêu máy tính.Trong số các phát triển siêu máy tính trong nước, người ta có thể kể tên các máy dòng Elbrus, PS -2000 và PS-3000 hệ thống máy tính, chứa tới 64 bộ xử lý được điều khiển bởi một luồng lệnh chung, hiệu suất trên một số tác vụ đã đạt được ở mức 200 megaflops. Đồng thời, có tính đến sự phức tạp của việc phát triển và triển khai các dự án siêu máy tính hiện đại, đòi hỏi nghiên cứu cơ bản chuyên sâu trong lĩnh vực khoa học máy tính, công nghệ điện tử, tiêu chuẩn sản xuất cao, chi phí tài chính nghiêm trọng, dường như rất khó có thể tạo ra được những siêu máy tính trong nước có đặc điểm chính không thua kém những mẫu máy tính tốt nhất của nước ngoài trong tương lai gần.
Cần lưu ý rằng với việc chuyển đổi sang công nghệ IP cho sản xuất máy tính, trọng tâm xác định của các thế hệ ngày càng chuyển từ nền tảng yếu tố sang các chỉ số khác: kiến ​​trúc logic, phần mềm, giao diện người dùng, lĩnh vực ứng dụng, v.v.
Thế hệ thứ năm.
Nó bắt nguồn từ sâu trong thế hệ thứ tư và phần lớn được xác định bởi kết quả công việc của Ủy ban Nghiên cứu Khoa học Nhật Bản trong lĩnh vực Máy tính, xuất bản năm 1981. Theo dự án này, máy tính và hệ thống máy tính thế hệ thứ năm, ngoài hiệu suất và độ tin cậy cao với chi phí thấp hơn, còn được cung cấp đầy đủ bởi VLSI, v.v. những công nghệ mới nhất, phải đáp ứng các yêu cầu chức năng mới về chất lượng sau đây:

· đảm bảo việc sử dụng máy tính dễ dàng bằng cách triển khai hệ thống đầu vào/đầu ra bằng giọng nói; xử lý thông tin tương tác bằng ngôn ngữ tự nhiên; năng lực học tập, xây dựng liên kết và kết luận logic;

· Đơn giản hóa quá trình tạo phần mềm bằng cách tự động hóa việc tổng hợp chương trình theo đặc tả của yêu cầu ban đầu bằng ngôn ngữ tự nhiên

· cải thiện các đặc tính cơ bản và chất lượng hoạt động của máy tính để đáp ứng các mục tiêu xã hội khác nhau, cải thiện tỷ lệ chi phí-lợi ích, tốc độ, độ nhẹ và độ nhỏ gọn của máy tính; đảm bảo tính đa dạng, khả năng thích ứng cao với ứng dụng và độ tin cậy khi vận hành.

Xem xét mức độ phức tạp của việc thực hiện các nhiệm vụ được giao cho thế hệ thứ năm, hoàn toàn có thể chia nó thành các giai đoạn rõ ràng hơn và dễ cảm nhận hơn, giai đoạn đầu tiên phần lớn được thực hiện trong khuôn khổ thế hệ thứ tư hiện tại.

Các loại máy tính điện tử ở nước ta được chia thành nhiều thế hệ. Các đặc điểm xác định khi gán thiết bị cho một thế hệ nhất định là các thành phần và sự đa dạng của chúng. đặc điểm quan trọng, chẳng hạn như hiệu suất, dung lượng bộ nhớ, phương pháp quản lý và xử lý thông tin. Việc phân chia máy tính là có điều kiện - có một số lượng đáng kể các kiểu máy, theo một số đặc điểm, thuộc về một loại, và theo những đặc điểm khác - thuộc về một loại thế hệ khác. Do đó, các loại máy tính này có thể thuộc các giai đoạn phát triển khác nhau của công nghệ điện toán điện tử.

Thế hệ máy tính đầu tiên

Sự phát triển của máy tính được chia thành nhiều thời kỳ. Việc tạo ra các thiết bị ở mỗi thời kỳ khác nhau về cơ sở phần tử và hỗ trợ kiểu toán học.

Thế hệ máy tính thứ nhất (1945-1954) - máy tính điện tử trên đèn loại điện tử(những cái tương tự có ở những mẫu TV đầu tiên). Thời điểm này có thể gọi là thời đại hình thành của công nghệ như vậy.

Hầu hết các máy thuộc loại thế hệ đầu tiên được gọi là loại thiết bị thử nghiệm, được tạo ra với mục đích thử nghiệm lý thuyết này hoặc lý thuyết khác. Kích thước và trọng lượng của các bộ phận máy tính, thường đòi hỏi phải có các tòa nhà riêng biệt, từ lâu đã trở thành huyền thoại. Việc nhập số vào những chiếc máy đầu tiên được thực hiện bằng thẻ đục lỗ và điều khiển chương trình chuỗi các chức năng đã được thực hiện, ví dụ, trong ENIAC, như trong các máy thuộc loại tính toán và phân tích, sử dụng phích cắm và các loại trường sắp chữ. Mặc dù thực tế là phương pháp lập trình như vậy đòi hỏi nhiều thời gian để chuẩn bị máy, cho các kết nối trên các trường sắp chữ (bảng vá) của các khối, nhưng nó mang lại tất cả các cơ hội để triển khai “khả năng” đếm của ENIAC và với hiệu quả tuyệt vời. Lợi ích này có sự khác biệt so với phương pháp phần mềm băng đục lỗ, đặc trưng cho các thiết bị loại rơle.

Các đơn vị này hoạt động như thế nào?

Các nhân viên được giao nhiệm vụ phụ trách chiếc máy này thường xuyên ở gần nó và theo dõi hoạt động của các ống chân không. Nhưng ngay khi có ít nhất một chiếc đèn cháy hết, ENIAC lập tức trỗi dậy và rắc rối xảy ra: mọi người đều vội vã đi tìm chiếc đèn đã cháy. Lý do chính(có thể không chính xác) việc thay đèn rất thường xuyên như sau: sức nóng và ánh sáng của đèn đã thu hút bướm đêm, chúng bay vào trong xe và góp phần gây ra sự cố ngắn mạch. Vì vậy, thế hệ máy tính thứ nhất cực kỳ dễ bị tổn thương trước các điều kiện bên ngoài.

Nếu điều trên là đúng thì thuật ngữ “lỗi”, dùng để chỉ các lỗi trong phần mềm và thiết bị phần cứng Thiết bị máy tính, đã đạt được một giá trị mới. Sau khi tất cả các ống đã hoạt động bình thường, nhân viên kỹ thuật có thể tùy chỉnh ENIAC cho bất kỳ nhiệm vụ nào bằng cách thay đổi thủ công các kết nối của 6.000 dây. Tất cả các dây phải được chuyển đổi lại nếu cần một loại nhiệm vụ khác.

Những chiếc xe sản xuất đầu tiên

Máy tính được sản xuất hàng loạt đầu tiên thuộc thế hệ thứ nhất là máy tính UNIVAC (Universal máy tính tự động). Nhà phát triển của máy tính này là: John Mauchly và J. Prosper Eckert. Đó là loại máy tính điện tử kỹ thuật số đầu tiên mục đích chung. UNIVAC, công việc phát triển của họ bắt đầu vào năm 1946 và kết thúc vào năm 1951, có thời gian cộng là 120 μs, thời gian nhân là 1800 μs và thời gian chia là 3600 μs.

Những chiếc máy này chiếm rất nhiều không gian, sử dụng nhiều điện và bao gồm một số lượng lớn đèn điện tử. Ví dụ, máy Strela có 6.400 chiếc đèn như vậy và 60 nghìn miếng điốt loại bán dẫn. Hiệu suất của thế hệ máy tính này không vượt quá 2-3 nghìn thao tác mỗi giây, dung lượng RAM không quá 2 KB. Chỉ có máy M-2 (1958) có RAM 4 KB và tốc độ của nó là 20 nghìn thao tác mỗi giây.

Máy tính thế hệ thứ hai - sự khác biệt đáng kể

Năm 1948, các nhà vật lý lý thuyết John Bardeen và William Shockley, cùng với nhà thực nghiệm hàng đầu tại Phòng thí nghiệm Điện thoại Bell, Walter Brattain, đã tạo ra bóng bán dẫn hoạt động đầu tiên. Đó là một thiết bị loại tiếp xúc điểm, trong đó ba “ăng-ten” kim loại tiếp xúc với một khối vật liệu đa tinh thể. Vì vậy, các thế hệ máy tính đã bắt đầu cải tiến vào thời điểm xa xôi đó.

Các loại máy tính đầu tiên hoạt động dựa trên cơ sở bóng bán dẫn xuất hiện vào cuối những năm 1950 và đến giữa những năm 1960, các loại thiết bị bên ngoài có chức năng nhỏ gọn hơn đã được tạo ra.

Đặc điểm kiến ​​trúc

Một trong những khả năng đáng kinh ngạc của bóng bán dẫn là một mình nó có thể thực hiện công việc của 40 loại đèn điện tử và thậm chí trong trường hợp này còn có tốc độ hoạt động cao, tạo ra lượng nhiệt tối thiểu và thực tế không tiêu tốn tài nguyên điện và năng lượng. . Cùng với quá trình thay thế đèn loại điện Các bóng bán dẫn đã cải thiện cách thức lưu trữ thông tin. Dung lượng bộ nhớ tăng lên và băng từ, lần đầu tiên được sử dụng trong máy tính UNIVAC thế hệ đầu tiên, bắt đầu được sử dụng cho cả đầu vào và đầu ra thông tin.

Vào giữa những năm 1960, lưu trữ đĩa đã được sử dụng. Những tiến bộ to lớn trong kiến ​​trúc máy tính đã giúp có thể đạt được các hành động nhanh chóng với tốc độ hàng triệu thao tác mỗi giây! Ví dụ, máy tính bán dẫn thuộc thế hệ máy tính thứ 2 bao gồm “Stretch” (Anh), “Atlas” (Mỹ). Khi đó Liên Xô cũng sản xuất được những thiết bị không hề thua kém các thiết bị kể trên (ví dụ BESM-6).

Việc tạo ra các máy tính, được chế tạo với sự trợ giúp của bóng bán dẫn, đã giúp giảm kích thước, trọng lượng, chi phí năng lượng và giá cả, đồng thời cũng tăng độ tin cậy và năng suất. Điều này góp phần mở rộng phạm vi người dùng và phạm vi nhiệm vụ cần giải quyết. Có tính đến các đặc điểm cải tiến mà thế hệ máy tính thứ 2 có, các nhà phát triển bắt đầu tạo ra các loại ngôn ngữ thuật toán cho kỹ thuật (ví dụ: ALGOL, FORTRAN) và các loại tính toán kinh tế (ví dụ: COBOL).

Giá trị hệ điều hành

Nhưng ngay cả ở những giai đoạn này, nhiệm vụ chính của công nghệ lập trình là đảm bảo tiết kiệm tài nguyên - thời gian và bộ nhớ máy tính. Để giải quyết vấn đề này, họ bắt đầu tạo ra các nguyên mẫu của hệ điều hành hiện đại (tổ hợp các chương trình loại tiện ích giúp phân phối tốt tài nguyên máy tính khi thực hiện các tác vụ của người dùng).

Các loại hệ điều hành (OS) đầu tiên góp phần tự động hóa công việc của người vận hành máy tính, gắn liền với việc thực hiện các tác vụ của người dùng: nhập văn bản chương trình vào thiết bị, gọi những người dịch cần thiết, gọi các chương trình con thư viện cần thiết cho chương trình , gọi trình liên kết để đặt các chương trình con và chương trình thuộc loại chính này vào bộ nhớ máy tính, nhập dữ liệu thuộc loại gốc, v.v.

Giờ đây, ngoài chương trình và dữ liệu, máy tính thế hệ thứ hai cũng cần phải nhập lệnh, trong đó có danh sách các giai đoạn xử lý và danh sách thông tin về chương trình và tác giả của nó. Sau đó, một số tác vụ nhất định cho người dùng bắt đầu được nhập đồng thời vào thiết bị (gói có tác vụ); trong các loại hệ điều hành này, cần phải phân phối các loại tài nguyên máy tính giữa các loại tác vụ này - chế độ đa chương trình để xử lý dữ liệu phát sinh (ví dụ: trong khi kết quả của một loại nhiệm vụ, các phép tính được thực hiện cho loại khác và dữ liệu cho loại vấn đề thứ ba có thể được nhập vào bộ nhớ). Như vậy, thế hệ máy tính thứ 2 đã đi vào lịch sử với sự xuất hiện của hệ điều hành tinh gọn.

Thế hệ ô tô thứ ba

Do sự phát triển của công nghệ sản xuất mạch tích hợp (IC), có thể đạt được sự gia tăng về Hành động nhanh và mức độ tin cậy của mạch bán dẫn, cũng như giảm kích thước, mức công suất và giá thành của chúng. Các loại vi mạch tích hợp bao gồm hàng chục phần tử điện tử được lắp ráp thành các tấm silicon hình chữ nhật và có chiều dài cạnh không quá 1 cm, loại tấm wafer (tinh thể) này được đặt trong một hộp nhựa có kích thước nhỏ, kích thước trong số đó chỉ có thể được xác định bằng cách sử dụng số lượng “chân”” (các cực từ đầu vào và đầu ra của các mạch điện tử được tạo ra trên chip).

Nhờ những hoàn cảnh đó mà lịch sử phát triển của máy tính (các thế hệ máy tính) đã làm nên bước đột phá lớn. Điều này không chỉ giúp nâng cao chất lượng công việc và giảm chi phí thiết bị phổ thông, mà còn để tạo ra những cỗ máy cỡ nhỏ, đơn giản, rẻ tiền và đáng tin cậy - máy tính mini. Các thiết bị như vậy ban đầu nhằm mục đích thay thế các bộ điều khiển được triển khai bằng phần cứng trong vòng điều khiển của bất kỳ đối tượng nào, trong hệ thống tự độngđiều khiển quá trình thuộc loại công nghệ, hệ thống thu thập và xử lý dữ liệu thuộc loại thực nghiệm, các tổ hợp điều khiển khác nhau tại các đối tượng loại di động, v.v.

Điểm mấu chốt lúc bấy giờ được coi là sự thống nhất của máy móc với các thông số thiết kế và công nghệ. Thế hệ máy tính thứ ba bắt đầu phát hành dòng hoặc dòng máy tính của chúng, các loại tương thích các mô hình. Những bước nhảy vọt hơn nữa trong sự phát triển của toán học và phần mềm góp phần tạo ra các chương trình dạng gói để giải các bài toán tiêu chuẩn, hướng bài toán ngôn ngữ chương trình(để giải quyết các vấn đề thuộc từng loại riêng lẻ). Đây là cách chúng được tạo ra lần đầu tiên hệ thống phần mềm- các loại hệ điều hành (do IBM phát triển) chạy trên thế hệ máy tính thứ ba.

Xe thế hệ thứ tư

Phát triển thành công các thiết bị điện tử dẫn đến việc tạo ra các mạch tích hợp lớn (LSI), trong đó một tinh thể có vài chục nghìn phần tử điện. Điều này góp phần vào sự xuất hiện của các thế hệ máy tính mới, cơ sở cơ bản của chúng có lượng bộ nhớ lớn và chu kỳ thực thi lệnh ngắn: việc sử dụng byte bộ nhớ trong một hoạt động của máy bắt đầu giảm mạnh. Tuy nhiên, vì thực tế không có sự cắt giảm nào về chi phí lập trình nên nhiệm vụ tiết kiệm nguồn nhân lực, thay vì máy móc, đã được đặt lên hàng đầu.

Các loại hệ điều hành mới đã được tạo ra cho phép các lập trình viên gỡ lỗi chương trình của họ ngay sau màn hình máy tính (ở chế độ hộp thoại) và điều này giúp tạo điều kiện thuận lợi cho công việc của người dùng và tăng tốc độ phát triển phần mềm mới. Điểm này hoàn toàn trái ngược với quan niệm về giai đoạn đầu của công nghệ thông tin sử dụng máy tính thế hệ đầu tiên: “bộ xử lý chỉ thực hiện khối lượng công việc xử lý dữ liệu mà về cơ bản con người không thể thực hiện được - đếm khối lượng”. Một loại xu hướng khác bắt đầu xuất hiện: “Mọi thứ mà máy móc có thể làm được thì chúng phải làm; “Mọi người chỉ làm phần công việc không thể tự động hóa được.”

Năm 1971, một mạch tích hợp lớn đã được sản xuất, chứa toàn bộ bộ xử lý của một máy tính điện tử có cấu trúc đơn giản. Khả năng đặt gần như tất cả các thiết bị điện tử không phức tạp trong kiến ​​trúc máy tính vào một mạch tích hợp lớn (trên một chip) đã trở thành hiện thực, tức là khả năng sản xuất nối tiếp thiết bị đơn giản với giá cả phải chăng (không tính đến chi phí của các thiết bị bên ngoài). Đây là cách thế hệ máy tính thứ 4 được tạo ra.

Nhiều thiết bị điều khiển và máy tính giá rẻ (bàn phím bỏ túi) đã xuất hiện, được trang bị trên một hoặc một số mạch tích hợp lớn chứa bộ xử lý, dung lượng bộ nhớ và hệ thống kết nối với các cảm biến loại điều hành trong các đối tượng điều khiển.

Các chương trình điều khiển việc cung cấp nhiên liệu cho động cơ ô tô, chuyển động của đồ chơi điện tử hoặc các chế độ giặt quần áo cụ thể đã được cài đặt trong bộ nhớ máy tính trong quá trình sản xuất các loại bộ điều khiển tương tự hoặc trực tiếp tại các doanh nghiệp sản xuất ô tô, đồ chơi, máy giặt. , vân vân.

Trong những năm 1970, việc sản xuất phổ thông hệ thống máy tính, bao gồm một bộ xử lý, dung lượng bộ nhớ, các mạch giao diện với một thiết bị đầu vào-đầu ra, nằm trong một mạch tích hợp lớn duy nhất (máy tính chip đơn) hoặc trong một số mạch tích hợp lớn được lắp đặt trên một bảng mạch in đơn (các đơn vị bảng mạch đơn). ). Kết quả là, khi thế hệ máy tính thứ 4 trở nên phổ biến, tình trạng nảy sinh vào những năm 1960 lại lặp lại, khi những chiếc máy tính mini đầu tiên đảm nhận một phần công việc trong các máy tính điện tử phổ thông cỡ lớn.

Đặc tính của máy tính thế hệ thứ tư

1. Chế độ đa bộ xử lý.
2. Xử lý kiểu tuần tự song song.
3. Các loại ngôn ngữ cấp cao.
4. Sự xuất hiện của các mạng máy tính đầu tiên.

Đặc tính kỹ thuật của các thiết bị này

1. Độ trễ tín hiệu trung bình 0,7 ns/v.
2. Loại bộ nhớ chính là chất bán dẫn. Thời gian cần thiết để tạo dữ liệu từ loại bộ nhớ này là 100-150 ns. Dung lượng - 1012-1013 ký tự.
3. Ứng dụng triển khai phần cứng của hệ điều hành.
4. Các cấu trúc mô-đun cũng đã bắt đầu được sử dụng cho các công cụ dạng phần mềm.

Máy tính cá nhân được tạo ra lần đầu tiên vào tháng 4 năm 1976 bởi Steve Jobs, nhân viên của Atari và Stephen Wozniak, nhân viên của Hewlett-Packard. Dựa trên bộ điều khiển trò chơi điện tử 8 bit tích hợp, họ đã tạo ra bộ điều khiển đơn giản nhất được lập trình cho ngôn ngữ CƠ BẢN, một máy tính chơi game của Apple đã thành công rực rỡ. Vào đầu năm 1977 nó đã được đăng ký công ty táo Comp., và từ đó việc sản xuất máy tính cá nhân đầu tiên trên thế giới, Apple, bắt đầu. Lịch sử của thế hệ máy tính đánh dấu sự kiện này là quan trọng nhất.

Hiện nay công ty táođang tham gia vào việc sản xuất máy tính cá nhân Macintosh, loại máy tính này vượt trội hơn hẳn so với các loại ở hầu hết các khía cạnh. máy tính IBM MÁY TÍNH.

PC ở Nga

Ở nước ta, loại máy tính IBM PC được sử dụng chủ yếu. Điểm này được giải thích bởi những lý do sau:

1. Cho đến đầu những năm 90, Hoa Kỳ không cho phép cung cấp công nghệ thông tin loại tiên tiến cho Liên Xô, trong đó bao gồm máy tính mạnh mẽ Macintosh.
2. Các thiết bị Macintosh đắt hơn nhiều so với PC IBM (hiện tại chúng có cùng mức giá).
3. Một số lượng lớn các chương trình dạng ứng dụng đã được phát triển cho máy tính IBM, giúp chúng dễ sử dụng hơn trong nhiều lĩnh vực khác nhau.

Loại thế hệ máy tính thứ năm

Cuối những năm 1980, lịch sử phát triển của máy tính (các thế hệ máy tính) đánh dấu Giai đoạn mới- xe thế hệ thứ năm xuất hiện. Sự xuất hiện của các thiết bị này gắn liền với quá trình chuyển đổi sang bộ vi xử lý. Từ quan điểm của các cấu trúc cấu trúc, sự phân cấp quản lý tối đa là đặc điểm, nói về hỗ trợ phần mềm và toán học - chuyển đổi sang làm việc trong khu vực chương trình và vỏ.

Hiệu suất của thế hệ máy tính thứ năm - 10 8 -10 9 hoạt động mỗi giây. Loại đơn vị này được đặc trưng bởi cấu trúc đa bộ xử lý, được tạo ra trên các loại bộ vi xử lý đơn giản hóa, trong đó số nhiều được sử dụng (trường quyết định hoặc môi trường). Các loại máy tính điện tử đang được phát triển tập trung vào các loại ngôn ngữ cấp cao.

Trong giai đoạn này, hai chức năng đối lập tồn tại và được sử dụng: nhân cách hóa và tập thể hóa các tài nguyên (truy cập chung vào mạng).

Do loại hệ điều hành đảm bảo khả năng giao tiếp dễ dàng với máy tính điện tử thế hệ thứ năm, căn cứ khổng lồ các chương trình ứng dụng từ các lĩnh vực hoạt động khác nhau của con người, cũng như giá thấp Máy tính đang trở thành một phụ kiện không thể thiếu đối với các kỹ sư, nhà nghiên cứu, nhà kinh tế, bác sĩ, nhà nông học, giáo viên, biên tập viên, thư ký và thậm chí cả trẻ em.

Phát triển ngày nay

Người ta chỉ có thể mơ về thế hệ phát triển máy tính thứ sáu và mới hơn. Điều này bao gồm máy tính thần kinh (loại máy tính được tạo ra trên cơ sở mạng lưới thần kinh). Chúng chưa thể tồn tại độc lập mà được mô phỏng tích cực trên các máy tính hiện đại.