Este pur și simplu imposibil să ne imaginăm viața modernă fără un computer astăzi. Cu doar 10-12 ani în urmă, nu toată lumea își permitea „miracolul” electronicelor moderne. Vom urmări evoluția evolutivă a computerelor personale, precum și vom identifica etapele cheie în tranziția PC-urilor de la categoria „ale căror mijloace permit” la categoria „disponibilă publicului”. În dezvoltarea istorică a tehnologiei computerelor, sunt remarcate doar opt nume de persoane care au contribuit cel mai mult la principalele etape evolutive ale producției de PC-uri. Pe parcursul mai multor decenii, electronica nu numai că a depășit-o, ci a înlocuit-o în mare măsură pe mecanica. S-au luat nu doar pași evolutivi, ci și revoluționari pentru a se asigura că în mai puțin de un secol societatea a devenit atât de „dependentă” de computere.
În loc de prefață
Poate că este pur și simplu imposibil să ne imaginăm viața modernă fără un computer astăzi. Și în urmă cu doar zece ani, nu toată lumea își permitea „miracolul” electronicelor moderne. Îmi amintesc cum a trebuit să stau în bibliotecă peste cărți, copiend ceea ce aveam nevoie în note. Și aceste rezumate scrise de mână îngrozitoare, un calus pe degetul mijlociu al mâinii drepte...
Spre deosebire de computerul german, unde baza erau releele, la ENIAC majoritatea elementelor erau tuburi vidate. Era un adevărat monstru, care costa aproape 500 de mii de dolari, ocupând o cameră întreagă. Dispozitivul cântărea 27 de tone, numărul total de componente: aproximativ 17,5 mii de lămpi de diferite tipuri, 7,2 mii de diode de siliciu, 1,5 mii de relee, 70 de mii de rezistențe și 10 mii de condensatoare. Mașina necesita o sursă de alimentare de 174 kW. Puterea de calcul – 357 de operații de înmulțire sau 5 mii de operații de adunare pe secundă. Bazele calculului - sistemul numeric zecimal. Computerul a lucrat cu ușurință cu numere lungi de 20 de cifre.
În ciuda superiorității sale de calcul, ENIAC a avut o mulțime de deficiențe. De exemplu, dacă cel puțin o lampă s-ar stinge, întregul computer ar eșua. Procesul de programare a computerului în sine a fost de asemenea lung: rezolvarea unei probleme a durat câteva minute, când introducerea datelor putea dura câteva zile.
ENIAC nu s-a răspândit niciodată; dispozitivul a fost produs într-o singură copie și nu a fost folosit nicăieri în viitor. Dar unele dintre principiile care s-au bazat pe proiectarea ENIAC s-au reflectat ulterior în modele mai avansate de tehnologie computerizată electronică.
„Fabricat în URSS”
În 1951, pe teritoriul RSS Ucrainei a fost creată o mică mașină electronică de calcul - MESM. Conținea 6 mii de tuburi electronice abia încăpea în aripa stângă a căminului din fostul sat monahal Feofaniya (la 10 km de Kiev). MESM a fost creat în laboratorul de tehnologie informatică al Institutului de Inginerie Electrică al Academiei de Științe a RSS Ucrainei sub conducerea academicianului S.A. Lebedeva.
Gândurile lui Lebedev despre crearea unui computer cu superputeri au apărut în anii 30, când tânărul om de știință era angajat în cercetări privind stabilitatea sistemelor de putere. Dar războaiele izbucnite în anii 40 au forțat toate eforturile să fie abandonate pentru o vreme.
În 1948, Lebedev, împreună cu un grup de ingineri, s-a mutat la Feofaniya (unul dintre departamentele Institutului de Economie al Academiei de Științe a RSS Ucrainei) și a început trei ani de lucru pentru implementarea unui proiect secret pentru a crea primul computer casnic.
„Mașina ocupa o încăpere de 60 de metri pătrați. MESM funcționa cu o viteză fără precedent la acea vreme - 3 mii de operații pe minut (calculatoarele moderne produc milioane de operații pe secundă) și putea efectua operații de scădere, adunare, înmulțire, împărțire, deplasări, comparație pe semn, comparație pe bază de absolut. valoare, transfer de control, transmiterea numerelor dintr-un tambur magnetic, adăugarea comenzilor. Puterea totală a tuburilor de vid este de 25 kW.”
După o serie de teste, S.A. Lebedev a demonstrat că mașina lui este „mai inteligentă decât o persoană”. Au urmat o serie de demonstrații publice și încheierea unei comisii de experți privind introducerea în funcțiune a MESM (decembrie 1951).
MESM a fost practic singurul computer din țară care a rezolvat diverse probleme științifice și tehnice în domeniul proceselor termonucleare, zborurilor spațiale și rachetării, liniilor electrice de lungă distanță, mecanicii și controlului statistic al calității. Una dintre cele mai importante probleme rezolvate la MESM a fost calculul stabilității funcționării în paralel a unităților hidrocentralei Kuibyshev, determinată de un sistem de ecuații diferențiale neliniare de ordinul doi. A fost necesar să se determine condițiile în care puterea maximă posibilă ar putea fi transmisă la Moscova fără a compromite stabilitatea sistemului. În legătură cu dezvoltarea rapidă a tehnologiei cu reacție și rachete, mașina a fost însărcinată cu calcularea balisticii externe de complexitate variabilă, variind de la calcule multivariate relativ simple ale traiectoriilor care trec în atmosfera terestră cu o ușoară diferență de altitudine până la cele foarte complexe asociate cu zborul obiectelor în afara atmosferei terestre.
MESM a fost folosit în multe proiecte de cercetare până în 1957, după care mașina a fost demontată și dezasamblată în părți. Echipamentul a fost livrat Institutului Politehnic din Kiev pentru lucrări de laborator.
Primele computere cu capabilități de stocare a datelor
După cum am menționat mai devreme, unele dintre primele sisteme de calcul electronice au devenit prototipuri pentru crearea de dispozitive computerizate mai avansate. Sarcina principală a dezvoltatorilor de noi computere a fost legată de furnizarea mașinilor cu capacitatea de a stoca datele procesate și primite în memoria electronică.
Una dintre aceste mașini se numește „The Manchester Baby”. În 1948, la Universitatea din Manchester (Marea Britanie), a fost dezvoltat un dispozitiv electronic de calcul capabil să stocheze date în memoria internă cu acces aleatoriu, iar un an mai târziu a fost pus în funcțiune. Mark 1 din Manchester a fost o versiune îmbunătățită a computerului Neumann.
Dispozitivul nu numai că putea citi informații de pe benzi perforate, dar avea și capacitatea de a introduce și scoate date dintr-un tambur magnetic direct în timp ce programul rula. Sistemul de „memorie” a fost un lanț de tuburi catodice Williams (patentat în 1946).
„Copilul Manchester” avea dimensiuni complet „necopilești”: 17 m lungime. Sistemul a constat din 75 de mii de tuburi de vid, 3 mii de relee mecanice, 4 tuburi Williams (memorie computer 96 de cuvinte pe 40 de biți), un tambur magnetic (1024-4096 de cuvinte pe 40 de biți), un procesor cu 30 de instrucțiuni și un sistem de baterii. Mașina a avut nevoie de 3 până la 12 secunde pentru cele mai simple operații matematice.
În 1951, „Copilul” a fost eliminat, iar locul său a fost înlocuit cu un computer comercial cu drepturi depline, Ferranti Mark 1.
Cam în aceeași perioadă, la Cambridge (Marea Britanie), un grup de ingineri condus de Maurice Wilkes a creat un computer cu un program stocat în memorie - EDSAC (Electronic Delay Storage Automatic Computer). Acest dispozitiv devine primul dispozitiv de calcul electronic utilizat pe scară largă cu capacități de memorie internă.
Computerul folosea aproape 3 mii de tuburi vid. Memoria principală a computerului este de 1024 de celule de memorie: 32 de linii de întârziere cu ultrasunete de mercur (HULZ), fiecare dintre acestea stocând 32 de cuvinte de 17 biți, inclusiv bitul de semn. A fost posibilă includerea unor linii de întârziere suplimentare, ceea ce a făcut posibilă lucrul cu cuvinte de 35 de cifre binare. Calculele au fost efectuate într-un sistem binar cu o viteză de 100 până la 15 mii de operații pe secundă. Consum de energie - 12 kW, suprafata ocupata - 20 de metri patrati.
În 1953, sub conducerea lui Wilkes și Renwick, au început lucrările la cel de-al doilea model de computer, EDSAC-2. Elementele de pe miezuri de ferită cu o capacitate totală de 1024 de cuvinte au fost deja folosite ca RAM (memorie cu acces aleatoriu). Noua mașină are un ROM (memorie read only) - mai întâi pe o diodă și apoi pe o matrice de ferită. Dar principala inovație a fost utilizarea controlului microprogramelor: unele dintre comenzi puteau fi compuse dintr-un set de micro-operații; microprogramele au fost înregistrate în memoria permanentă. Acest computer a fost folosit până în 1965.
Povestea „tranzistorului”.
Începutul erei computerelor „pe viață” este asociat cu același IBM. După o schimbare de conducere în 1956, compania și-a schimbat și vectorul de producție. În 1957, IBM a introdus limbajul FORTRAN („FORmula TRANslation”), care a fost folosit pentru calculul științific. În 1959, au apărut primele calculatoare IBM pe bază de tranzistori, atingând un asemenea nivel de fiabilitate și viteză, încât au început să fie folosite de armată în sistemele de avertizare timpurie de apărare aeriană. În 1964, a fost introdusă întreaga familie IBM System/360. Au devenit: prima familie proiectată de calculatoare, primele computere universale, primele computere cu memorie adresabilă pe octeți (lista de primație nu se termină aici). Calculatoarele IBM System z compatibile cu System/360 sunt încă produse, acesta este un record absolut pentru compatibilitate.
Dezvoltarea evolutivă a tehnologiei informatice a inclus: o reducere a dimensiunii, o tranziție la componente mai avansate, o creștere a puterii de calcul, o creștere a cantității de memorie RAM și stocare permanentă, posibilitatea utilizării pe scară largă în diverse industrii, precum și posibilitatea personalizării unui computer.
În anii 50-60 ai secolului XX, calculatoarele cu tranzistori au înlocuit calculatoarele cu tuburi. Diodele și tranzistoarele semiconductoare sunt folosite ca element principal, iar nucleele magnetice și tamburele magnetice (strămoșii îndepărtați ai hard disk-urilor moderne) sunt folosite ca dispozitive de memorie. A doua diferență între aceste computere: a devenit posibilă programarea în limbaje algoritmice. Au fost dezvoltate primele limbaje de nivel înalt (Fortran, Algol, Cobol). Aceste două îmbunătățiri importante au făcut scrierea programelor de calculator mult mai ușoară și mai rapidă. Programarea, deși rămâne o știință, devine mai aplicată. Toate acestea au dus la o reducere a dimensiunilor și la o reducere semnificativă a costului calculatoarelor, care apoi au început să fie construite pentru vânzare pentru prima dată.
Capacitatea de producție a acestor computere este de până la 30 de mii de operații pe secundă. Cantitatea de memorie RAM este de 32 KB. Marile avantaje sunt dimensiunile reduse și consumul redus de energie. Programarea computerelor cu tranzistori devine baza pentru apariția așa-numitelor „sisteme de operare”. Devine mai ușor să lucrați cu dispozitivul, ceea ce este posibil nu numai pentru oamenii de știință, ci și pentru utilizatorii mai puțin „avansați”. Echipamentele informatice apar în fabrici și birouri (în special în contabilitate).
Dintre dispozitivele de calcul electronice cu tranzistori din această perioadă, cele mai cunoscute sunt:
La începutul anilor 50. Cel mai puternic computer din Europa este M-20 sovietic cu o viteză medie de 20 de mii de comenzi cu 3 adrese pe secundă peste numere în virgulă mobilă de 45 de biți; RAM-ul său a fost implementat pe nuclee de ferită și avea un volum de 4096 de cuvinte.
1954-1957. NCR (SUA) produce primul computer care utilizează tranzistori – NCR-304;
1955 Calculatorul cu tranzistori Bell Telephone Laboratories, TRADIS, conține 800 de elemente individuale de tranzistor;
1958 NEC Corporation dezvoltă primul computer japonez, NEC-1101 și 1102;
Rețineți că aceștia nu sunt singurii reprezentanți ai istoriei „tranzistorului” în evoluția computerelor. În această perioadă, au fost realizate dezvoltări la Institutul de Tehnologie din Massachusetts (SUA), în multe laboratoare științifice și tehnice din întreaga Uniune Sovietică și în școlile superioare de cercetare și tehnologie europene de vârf.
Microcipuri și producție de masă
Dezvoltatorilor le-a luat doar câțiva ani să producă un computer cu componente noi. Așa cum tranzistoarele au înlocuit tuburile cu vid (și au înlocuit releele mecanice), tot așa și microcircuitele le-au ocupat celula evolutivă. Sfârșitul anilor 60 ai secolului XX aduce computerelor următoarele metamorfoze: au fost dezvoltate circuite integrate, constând dintr-un lanț de tranzistori combinați sub un singur semiconductor; apare memoria semiconductoare, care devine elementul principal al RAM al computerului; stăpânește metoda de programare simultană a mai multor sarcini (principiul modului de dialog); procesorul central poate lucra în paralel și poate controla diverse dispozitive periferice; deschide posibilitatea accesului de la distanță la datele computerului.
În această perioadă a apărut „celebra” familie de calculatoare IBM. Producția de echipamente informatice electronice se deplasează pe bandă rulantă, iar producția de masă a echipamentelor computerizate este înființată.
Desigur, există mai multe de spus despre IBM System/360 (S/360). În 1964, compania a lansat o serie de computere de diferite dimensiuni și funcționalități. În funcție de cerințe, atât mașinile mici cu productivitate scăzută, cât și mașinile mari cu rate de producție mai mari pot fi utilizate în mod egal în producție. Toate mașinile rulează pe software similar, așa că, dacă trebuie să înlocuiți un dispozitiv de consum redus cu unul mai avansat, nu trebuie să rescrieți programul principal. Pentru a asigura compatibilitatea, IBM este pionierat în utilizarea tehnologiei microcodurilor, care este utilizată în toate modelele din serie, cu excepția celor mai performante. Această serie de calculatoare devine prima derivată atunci când se face o distincție clară între arhitectura și implementarea computerului.
S/360 a costat compania 5 miliarde de dolari (o cheltuială colosală conform standardelor din 1964). Dar acest sistem încă nu devine cea mai scumpă producție, primatul rămâne cu proiectul de cercetare și dezvoltare. 360 este înlocuit de 370, 390 și System z, dar păstrează aceeași arhitectură de computer. Pe baza S/360, alte companii produc propriile serii de modele, de exemplu, familia 470 de la Amdahl, mainframe Hitachi, UNIVAC 9200/9300/940, mașini sovietice din seria de calculatoare ES etc.
Datorită utilizării pe scară largă a IBM/360, caracterele de 8 biți și octeții de 8 biți inventați pentru acesta ca celulă de memorie minimă adresabilă au devenit standardul pentru toate echipamentele informatice. De asemenea, IBM/360 a fost primul sistem informatic pe 32 de biți. Modelele mai vechi ale familiei IBM/360 și ale familiei IBM/370 care le-au urmat au fost printre primele computere cu memorie virtuală și primele computere produse în masă care au sprijinit implementarea mașinilor virtuale. Familia IBM/360 a fost prima care a folosit microcodul pentru a implementa comenzi individuale ale procesorului.
Dar unele sisteme cu microprocesoare au avut un dezavantaj - calitatea scăzută a componentelor. Acest lucru a fost pronunțat în special în calculatoarele electronice sovietice. Au continuat să aibă dimensiuni semnificative și au rămas în urmă cu evoluțiile occidentale în funcționalitate. Pentru a elimina acest lucru, designerii autohtoni au trebuit să proiecteze procesoare speciale pentru a îndeplini sarcini specifice (care exclude posibilitatea de multiprogramare).
În această perioadă au apărut și primele minicalculatoare (prototipuri ale calculatoarelor moderne). Cel mai important lucru care sa întâmplat cu PC-urile la sfârșitul anilor 60 și începutul anilor 70 a fost trecerea de la un număr mare de elemente la utilizarea unei piese, combinând toate componentele necesare. Microprocesoarele sunt inima oricărui computer. Societatea își datorează aspectul lui Intel. Ea a fost cea care a deținut primul microcip, care a devenit un salt cu adevărat revoluționar și evolutiv pentru tehnologia computerelor.
Odată cu îmbunătățirea rapidă a echipamentelor tehnice, sistemele electronice de calcul încep să fie combinate în rețele de calculatoare locale și globale (prototipul Internetului). Limbajul de programare este îmbunătățit și sunt scrise sisteme de operare mai avansate.
Supercalculatoare și electronice portabile personale
Anii șaptezeci și optzeci au devenit principala perioadă de producție în masă a calculatoarelor pentru consum general. Nu au existat inovații semnificative în această perioadă. Tehnologia electronică de calcul este împărțită în două tabere: supermașini cu capacități de calcul incredibile și sisteme mai personalizate. Baza elementară a acestor sisteme sunt circuitele integrate mari (LSI), unde mai mult de o mie de elemente sunt plasate într-un singur cip. Puterea unor astfel de computere este de zeci de milioane de operații pe secundă, iar cantitatea de RAM crește la câteva sute de megaocteți.
Sistemele de calcul computerizate utilizate în producție rămân complexe, dar conducerea de masă se mută la computerele personale. În această perioadă, termenul „calculator electronic” a fost înlocuit cu termenul „calculator”, care este familiar urechilor noastre.
Era computerelor personale începe cu Apple, IBM-PC (XT, AT, PS /2), Iskra, Elektronika, ES-1840, ES-1841 și altele. Aceste sisteme sunt inferioare ca funcționalitate față de supercomputere, dar datorită scopului de consum al PC-ului, acesta este ferm stabilit pe piață: dispozitivul devine general disponibil, apar o serie de inovații care simplifică lucrul cu dispozitivul (interfață grafică cu utilizatorul, noi dispozitive periferice, rețele globale).
După lansarea microprocesoarelor Intel 4004 și Intel 8008, tehnologia a fost preluată de alte companii: MP-urile au fost produse atât pe baza proiectului Intel, cât și pe propriile modificări.
Aici apare tânăra Apple Computer Company a lui Steve Jobs și Steve Wozniak cu primul său produs personal - computerul Apple-1. Nu mulți antreprenori ambițioși au fost interesați de dezvoltare. A existat o singură comandă pentru un lot de computere Apple-1: Paul Terrell, proprietarul magazinului de calculatoare Byte, comandă un transport de 50 de unități din produs. Dar condițiile sunt următoarele: acestea nu trebuie să fie doar plăci de computer, ci mașini complet complete. Depășind dificultățile de finanțare a producției, Apple Computer reușește în continuare să-și îndeplinească obligațiile la timp, iar Apple-1 apare pe rafturile magazinului lui Terrell. Adevărat, fără „muniție”, dar numai sub formă de plată, dar Terrell este de acord cu livrarea și plătește cei 500 USD promis pe unitate de marfă.
Rețineți că majoritatea PC-urilor din acea perioadă erau furnizate ca componente separate, a căror asamblare era efectuată de distribuitori sau clienții finali.
Așadar, în 1976, Apple 1 iese la vânzare pentru 666,66 USD bucata. Apple I a fost complet asamblat pe o placă de circuite care conține aproximativ 30 de cipuri, motiv pentru care este considerat de mulți a fi primul PC cu drepturi depline. Dar pentru a obține un computer funcțional, utilizatorii trebuiau să adauge o carcasă, o sursă de alimentare, o tastatură și un monitor. O placă suplimentară, lansată mai târziu la un cost de 75 USD, asigura comunicarea cu un casetofon pentru stocarea datelor.
Mulți experți nu consideră computerul Apple ca fiind primul dispozitiv electronic personal, ci îl numesc microcomputer Altair 8800, care a fost creat de Ed Roberts și distribuit prin cataloage în 1974-1975. Dar, de fapt, acest dispozitiv nu a îndeplinit toate cerințele utilizatorului.
Compania continuă producția, iar modelul Apple II actualizat intră în vânzare. Această serie de PC-uri a fost echipată cu un procesor MOS Technology 6502 de 1 MHz, 4 KB de RAM (extensibil la 48 KB), 4 KB de ROM, un monitor și un interpret Integer BASIC și o interfață pentru conectarea unui casetofon. Apple II devine cel mai vândut dispozitiv de pe piața electrică (peste 5 milioane de unități din acest produs au fost vândute de-a lungul anilor de producție). Apple II arăta mai mult ca un instrument de birou decât cu un echipament electronic. Era un computer complet, potrivit pentru un mediu acasă, biroul unui manager sau o clasă de școală.
Pentru a conecta un monitor (sau televizor), a fost folosită o ieșire video compozită în format NTSC. Calculatoarele vândute în Europa foloseau un codificator PAL suplimentar situat pe o placă de extensie. Sunetul a fost furnizat de un difuzor controlat printr-un registru din memorie (1 bit folosit). Computerul avea 8 conectori de expansiune, dintre care 1 vă permitea să conectați RAM suplimentară, în timp ce restul erau folosiți pentru a furniza I/O (porturi seriale și paralele, controlere de dispozitive externe). Prețul inițial de vânzare cu amănuntul al computerului a fost de 1.298 USD-2.638 USD per modificare de model.
Apple II a dobândit o familie și până la începutul anilor 90 și-a păstrat liderul pe piața echipamentelor informatice.
Standard general PC
La sfârșitul anului 1980, IBM a decis să-și producă propriul computer. Furnizarea de microprocesoare pentru viitoarele modele de PC IBM este încredințată Intel, iar proiectul Bill Gates, care abandonează Harvard - sistemul de operare PC-DOS - este adoptat pentru sistemul de operare principal.
Compania nu numai că stabilește ratele de producție, dar își stabilește și propriile standarde pentru producția de computere. Fiecare producător de PC-uri putea achiziționa o licență de la IBM și asambla computere similare, iar producătorii de microprocesoare puteau produce elemente pentru acestea (de fapt, doar Apple a reușit să-și mențină propria arhitectură). Așa apare modelul IBM PC XT cu hard disk. Urmează IBM PC AT, construit pe MP 80286.
1985 a fost marcat de lansarea PC-urilor de înaltă performanță, Intel și Motorola au produs în comun microprocesoarele 80386 și M68020. De la an la an, modificările computerului sunt îmbunătățite, numele IBM și Intel se aud în mod constant. Noile microprocesoare obțin o putere incredibilă de procesare a datelor - până la 50 de milioane de operații pe secundă. În 1993, Intel a lansat P5 Pentium MP cu o arhitectură pe 64 de biți, urmat de modelele 2 și 3. Pentium 4 este deja echipat cu tehnologie HT, care îi permite să proceseze informații folosind 2 fire paralele.
Calculatoarele se îmbunătățesc în toate: consumul de energie scade, dimensiunile sunt în scădere, dar puterea de calcul crește enorm, cantitatea de RAM crește (până la 4 gigaocteți), iar volumul hard disk-urilor este calculat în terabyți.
Aproape toate computerele produse în lume trec la noul sistem de operare „fereastră” MicroSoft „Windows” și la aplicațiile de birou MS-Office. Așa sunt definite standardele computerelor personale: arhitectura IBM PC și sistemul de operare Windows.
În ceea ce privește dimensiunea PC-ului, alături de computerele desktop, sunt produse electronice portabile portabile: laptopuri, netbook-uri, apoi tablete și smartphone-uri (telefon-computer).
În loc de o postfață
De-a lungul mai multor decenii, calculatoarele personale au trecut de la „mașini de calcul” electronice la echipamente de zi cu zi. Acum, un PC nu este doar un dispozitiv electronic de calcul. Aceasta este o întreagă industrie de cunoștințe, divertisment, muncă, educație și alte oportunități pentru consumatori.
Mihail Poliuhovici
Apariția computerelor și a tehnologiei informatice
De multe secole, oamenii au încercat să creeze diverse dispozitive pentru a facilita calculele. În istoria dezvoltării computerelor și tehnologiilor informatice, se remarcă câteva evenimente importante care au devenit decisive în evoluția ulterioară.
În anii 40 Secolul XVII B. Pascal a inventat un dispozitiv mecanic cu ajutorul căruia se putea adăuga numere.
La sfârşitul secolului al XVIII-lea. G. Leibniz a creat un dispozitiv mecanic conceput pentru a adăuga și înmulți numere.
În 1946, au fost inventate primele computere mainframe. Oamenii de știință americani J. von Neumann, G. Goldstein și A. Berne au publicat o lucrare în care au prezentat principiile de bază ale creării unui computer universal. De la sfârșitul anilor 1940. Au început să apară primele prototipuri ale unor astfel de mașini, numite în mod convențional computere de prima generație. Aceste computere au fost fabricate folosind tuburi de vid și au fost în spatele calculatoarelor moderne în performanță.
În dezvoltarea ulterioară a computerelor, se disting următoarele etape:
1) a doua generație de calculatoare - invenția tranzistoarelor;
2) a treia generație de calculatoare – crearea de circuite integrate;
3) a patra generație de calculatoare – apariția microprocesoarelor (1971).
Primele microprocesoare au fost produse de companie Intel, ceea ce a dus la apariția unei noi generații de PC-uri. Datorită interesului masiv pentru astfel de computere care a apărut în societate, compania IBM(International Business Machines Corporation) a dezvoltat un nou proiect pentru crearea lor, și compania Microsoft – software pentru acest computer. Proiectul s-a încheiat în august 1981, iar noul PC a devenit cunoscut sub numele de IBM PC.
Modelul de computer dezvoltat a devenit foarte popular și a înlocuit rapid toate modelele anterioare ale companiei de pe piață. IBMîn următorii câțiva ani. Invenția PC-ului IBM a început producția de computere standard IBM compatibile cu PC-uri, care alcătuiesc majoritatea pieței moderne de PC-uri.
Pe lângă computerele IBM compatibile cu PC-uri, există și alte tipuri de computere concepute pentru a rezolva probleme de complexitate diferită în diverse sfere ale activității umane.
Dezvoltarea microelectronicii a dus la apariția elementelor electronice integrate microminiaturale, care au înlocuit diodele și tranzistoarele semiconductoare și au devenit baza dezvoltării și utilizării PC-urilor. Aceste calculatoare aveau o serie de avantaje: erau compacte, ușor de utilizat și relativ ieftine.
În 1971 compania Intel a creat microprocesorul i4004, iar în 1974 i8080, care a avut o influență imensă asupra dezvoltării tehnologiei microprocesorului. Această companie rămâne lider pe piața producției de microprocesoare pentru PC-uri până în prezent.
Inițial, PC-urile au fost dezvoltate pe baza microprocesoarelor pe 8 biți. Unul dintre primii producători de calculatoare cu microprocesor pe 16 biți a fost compania IBM, până în anii 1980 specializata in productia de calculatoare mari. În 1981, a lansat primul PC, care a folosit principiul arhitecturii deschise, ceea ce a făcut posibilă schimbarea configurației computerului și îmbunătățirea proprietăților acestuia.
La sfârşitul anilor 1970. și alte companii mari din țările lider (SUA, Japonia etc.) au început să dezvolte PC-uri bazate pe microprocesoare pe 16 biți.
În 1984 a apărut TIKMacintosh companiilor Măr concurenta companiei IBM. La mijlocul anilor 1980. au fost lansate calculatoare bazate pe microprocesoare pe 32 de biți. În prezent, sunt disponibile sisteme pe 64 de biți.
Pe baza tipului de valori ale parametrilor principali și ținând cont de aplicație, se disting următoarele grupuri de echipamente informatice:
supercalculatorul este un sistem unic super-eficient folosit pentru rezolvarea de probleme complexe și calcule mari;
server – un computer care oferă propriile resurse altor utilizatori; există servere de fișiere, servere de imprimare, servere de baze de date etc.;
computer personal – un computer conceput pentru a fi utilizat la birou sau acasă. Utilizatorul poate configura, întreține și instala software pentru acest tip de computer;
stația de lucru profesională este un computer cu performanțe enorme și conceput pentru munca profesională într-un anumit domeniu. Cel mai adesea este furnizat cu echipamente suplimentare și software specializat;
laptop – un computer portabil cu puterea de calcul a unui PC. Poate funcționa ceva timp fără alimentare de la rețeaua electrică;
un PC de buzunar (organizator electronic), nu mai mare ca un calculator, tastatură sau fără tastatură, cu funcționalitate similară cu un laptop;
PC de rețea – un computer pentru utilizare în afaceri cu un set minim de dispozitive externe. Suportul de operare și instalarea software-ului se realizează central. De asemenea, este folosit pentru a lucra într-o rețea de calculatoare și pentru a funcționa offline;
terminal – un dispozitiv folosit atunci când lucrați în modul offline. Terminalul nu conține un procesor pentru executarea comenzilor, efectuează doar operații de introducere și transmitere a comenzilor utilizatorului către alt computer și returnarea rezultatului către utilizator.
Piața calculatoarelor moderne și numărul de mașini produse sunt determinate de nevoile pieței.
Computerul personal (PC) a schimbat foarte mult relația umanității cu resursele de calcul. Cu fiecare nou model de PC, oamenii au transferat din ce în ce mai multe funcții pe umerii mașinii, de la calcule simple la contabilitate sau proiectare. De aceea, defecțiunile, defecțiunile și timpii de nefuncționare ale tehnologiei computerului au devenit nu doar neînțelegeri nedorite, ci un adevărat dezastru care poate duce la pierderi economice directe și alte consecințe inacceptabile.
Primele repere în dezvoltarea computerelor personale
În a doua jumătate a secolului XX, doar companiile mari aveau computere, și nu numai din cauza prețului ridicat al echipamentelor, ci și datorită dimensiunilor sale impresionante. Prin urmare, întreprinderile implicate în dezvoltarea și fabricarea echipamentelor informatice au căutat să miniaturizeze și să reducă costul produselor lor. Drept urmare, microminiaturizarea, precum și dezvoltarea pe scară largă a microcircuitelor, au dus la faptul că computerul ar putea încăpea pe un birou, iar Xerox a introdus primul computer personal Alto în 1973. Pentru prima dată, programele și fișierele au fost afișate pe ecran sub formă de „ferestre”.
În 1975, a fost lansat primul PC comercial, Altair-8800, construit pe un microprocesor Intel 8080, RAM de 256 de octeți. PC-ul era controlat de un panou de comutare special. Pentru intrarea și ieșirea datelor, a fost instalată o unitate de dischetă de 8 inchi, care a fost achiziționată separat. Prima versiune a microprocesorului i8080 a fost fabricată într-un pachet planar cu 48 de pini, frecvența maximă de ceas a fost de 2 MHz. Cu toate acestea, procesorul avea o defecțiune gravă care l-a făcut să înghețe. Doar semnalul de „resetare” a permis reluarea sistemului. O versiune corectată și îmbunătățită a procesorului - 8080A - a fost lansată șase luni mai târziu. A fost fabricat într-un pachet DIP-40, iar frecvența maximă de ceas a crescut la 2,5 MHz.
Începutul călătoriei Apple și Intel
În 1976, Steve Jobs și Steve Wozniak au asamblat o placă de calculator funcțională numită Apple I în Palo Alto. Era găzduită într-o carcasă de lemn și nu avea tastatură sau ecran. Placa conținea un procesor, 8 KB de RAM și capacitatea de a afișa informații pe ecran.
În 1977, Wozniak și Jobs au dezvoltat primul PC complet, Apple II, într-o carcasă de plastic, cu tastatură integrată și un televizor folosit ca afișaj. În același an, Commodore a introdus un PC numit PET.
În iunie 1978, Intel a creat primul microprocesor pe 16 biți, i8086. Datorită organizării segmentate a memoriei, ar putea adresa până la 1024 KB de RAM. I8086 a folosit un set de instrucțiuni care este folosit și în procesoarele moderne. Odată cu apariția procesorului i8086, arhitectura x86 a devenit cunoscută. Frecvența ceasului procesorului a variat între 4 și 10 MHz. De menționat că procesorul 8086 a câștigat popularitate în principal datorită computerului Compaq DeskPro.
În 1980, Osborne Computer a început să producă primele PC-uri portabile, care aveau dimensiunile unei valize și cântăreau 11 kg.
Primii pași ai IBM
În 1981, IBM a lansat IBM PC, un microcomputer cu arhitectură deschisă bazat pe microprocesorul Intel 8088 pe 16 biți. Procesorul i8088 pe 16 biți cu o magistrală de date pe 8 biți avea o viteză de ceas de 5 până la 10 MHz. PC-ul era echipat cu un afișaj de text monocrom, două unități de dischetă de 160 KB de 5 inci și 64 KB RAM.
În 1983, a apărut computerul IBM PC XT (Tehnologie extinsă), care avea 256 KB de RAM și un hard disk de 10 MB. Frecvența ceasului procesorului a fost de 5 MHz.
IBM PC AT (Advanced Technology) a fost introdus în 1984. Computerul a funcționat pe un microprocesor Intel 80286 și arhitectură ISA și a venit cu un hard disk de 20 MB. Utilizarea microprocesorului Intel 80286 (produs de la 1 februarie 1986) a făcut posibilă trecerea la magistrala AT: magistrală de date pe 16 biți, magistrală de adrese pe 24 de biți. A devenit posibil să se adreseze RAM până la 16 MB (comparativ cu 640 KB a modelului original IBM PC). Placa de bază a furnizat o baterie pentru alimentarea microcircuitului, iar timpul a fost stocat în memorie (capacitate - 50 de octeți). Viteza procesorului: 80286 – 6 – 6 MHz, 80286 – 8 – 8 MHz, 80286-10 – 10 MHz, 80286 – 12 – 12,5 MHz.
În octombrie 1985, Intel a creat primul microprocesor pe 32 de biți, i80386, care includea aproximativ 275 de mii de tranzistori. Primul PC care a folosit acest microprocesor a fost Compaq DeskPro 386. O alternativă mai ieftină, procesorul i80386 pe 32 de biți, care a primit ulterior sufixul DX, a apărut abia în iunie 1988. A fost al 386-lea procesor care a oferit o creștere vizibilă a vitezei de ceas a computerelor personale. Diferite modele de 386 de procesoare operate la frecvențe de ceas de 16,20, 25, 33,40 MHz.
Descoperirea colosală a Intel
În 1989, Intel a lansat microprocesorul 486DX. Avea 1,2 milioane de tranzistori pe un singur cip și era pe deplin compatibil cu procesoarele x86. Acest cip a fost primul care a combinat un procesor central, un coprocesor matematic și memorie cache. Frecvențele de ceas ale diferitelor modificări ale procesoarelor 486 au variat de la 16 la 150 MHz. Calculatoarele bazate pe al 486-lea procesor au atins o frecvență de 133 MHz (așa-numitul DX4). Procesoarele 486 DX2 aveau un multiplicator de 2 (la o magistrală frontală de 50 MHz, frecvența procesorului era de 100 MHz). Ulterior, au fost produse procesoare cu indexul DX4. Factorul lor de multiplicare nu a fost 4, ci 3. După ce procesoarele Intel 486 au părăsit piața, AMD a lansat procesoarele 486DX4-120 și 486DX4-133. Ca urmare a introducerii multiplicatorilor, a apărut pentru prima dată conceptul de overclocking - creșterea productivității prin creșterea frecvenței de ceas al magistralei sau a factorului de multiplicare. Existau sisteme la vânzare în care procesoarele i486 erau overclockate la 160 MHz.
În martie 1993, Intel a început să livreze versiuni de 66 și 60 MHz ale procesorului Pentium. PC-urile bazate pe Pentium sunt pe deplin compatibile cu computerele care folosesc microprocesoare i8088, i80286, i80386, i486. Noul procesor conținea aproximativ 3,1 milioane de tranzistori și avea o magistrală de adrese pe 32 de biți și o magistrală de date externă pe 64 de biți.
În mai 1997, Intel a introdus procesorul Pentium II, bazat pe Pentium Pro. O unitate de procesare pentru instrucțiunile MMX a fost adăugată la nucleul P6. Cache-ul de al doilea nivel a fost eliminat din carcasa procesorului, iar acest lucru a contribuit la distribuția în masă a Pentium II. Vitezele de ceas ale procesoarelor Pentium II au crescut considerabil. Diferite modele aveau: 233, 266.300, 333.350, 400, 433.450.466, 500, 533 MHz.
A șasea generație de microprocesor Intel Pentium III pe 32 de biți a fost lansat de Intel în februarie 1999. A copiat practic Pentium II, dar a inclus noi funcții: 70 de instrucțiuni reale SSE (Streaming SIMD Extensions, numite și MMX2), axate pe suport multimedia; Controler cache L1 îmbunătățit. Frecvențele de ceas ale procesoarelor Pentium III (Katmai) au fost 450.500.533, 550.600 MHz. Bazat pe Coppermine - de la 533 la 1133 MHz. Procesoarele Pentium III de pe nucleul Tualatin au viteze de la 1000 la 1400 MHz.
Era procesoarelor multi-core
La sfârșitul lui noiembrie 2000, Intel a introdus procesoare Pentium 4 tactate la peste 1 GHz, construite pe arhitectura NetBurst și folosind memorie Rambus rapidă cu o frecvență efectivă a magistralei de sistem de 400 MHz. Procesoarele conțineau 144 de instrucțiuni SSE2 suplimentare. Vitezele de ceas ale primelor procesoare Pentium 4 au variat între 1,4 și 2,0 GHz. În următoarele modificări, frecvența ceasului a crescut de la 2,2 la 3,8 GHz.
În iulie 2006, Intel a creat procesoare dual-core - Core 2 primele procesoare din această linie au fost Intel Core 2 Duo și Intel Core 2 Extreme; Procesoarele au fost dezvoltate pe baza noii arhitecturi Intel Core, pe care compania o numește cel mai important pas în dezvoltarea microprocesoarelor sale de la introducerea mărcii Intel Pentium în 1993. Folosind tehnologia EM64T, procesoarele Intel Core 2 pot funcționa atât în modurile pe 32 de biți, cât și pe 64 de biți. Principalele diferențe dintre noile procesoare și familia Pentium 4 sunt generarea scăzută de căldură și consumul de energie, precum și capacități mai mari de overclocking. Frecvența procesoarelor Core 2 Duo variază de la 1,5 la 3,5 GHz.
La începutul anului 2007, a fost introdus Core 2 Quad, un procesor quad-core. Frecvențe de ceas – de la 2,33 la 3,2 GHz.
În ianuarie 2010 au apărut procesoarele Intel Core i3. Au adăugat așa-numitele procesoare „grafice” ei efectuează calcule în modul „grafic”. Există o funcție încorporată care oferă „rezonabilitate” în funcționare, accelerare automată. La sarcini medii și scăzute funcționează la performanță nominală și economisește energie. O creștere a sarcinii determină o creștere automată a performanței procesorului. Dimensiunea memoriei cache (RAM internă a procesorului) a fost mărită, este distribuită dinamic între nuclee - în funcție de încărcare. Noile procesoare devin mai fierbinți, mai ales în timpul overclockării automate. În consecință, acestea necesită un sistem de răcire mai eficient. Frecvențele de ceas ale procesoarelor i-Series (i3, i5, i7) sunt de la 2,66 la 3,6 GHz.
Viața umană în secolul XXI este direct legată de inteligența artificială. Cunoașterea principalelor repere în crearea computerelor este un indicator al unei persoane educate. Dezvoltarea computerelor este de obicei împărțită în 5 etape - se obișnuiește să vorbim despre cinci generații.
1946-1954 - calculatoare de prima generație
Merită spus că prima generație de calculatoare (calculatoare electronice) a fost bazată pe tuburi. Oamenii de știință de la Universitatea din Pennsylvania (SUA) au dezvoltat ENIAC - acesta a fost numele primului computer din lume. Ziua în care a fost oficial pus în funcțiune este 15.02.1946. La asamblarea dispozitivului au fost folosite 18 mii de tuburi vidate. Calculatorul, conform standardelor actuale, avea o suprafață colosală de 135 de metri pătrați și o greutate de 30 de tone. Necesarul de energie electrică a fost, de asemenea, mare - 150 kW.
Este un fapt binecunoscut că această mașină electronică a fost creată direct pentru a ajuta la rezolvarea celor mai complexe probleme ale creării unei bombe atomice. URSS ajungea rapid din urmă și în decembrie 1951, sub conducerea și cu participarea directă a academicianului S.A. Lebedev, a fost prezentat lumii cel mai rapid computer din Europa. Ea purta abrevierea MESM (Small Electronic Calculating Machine). Acest dispozitiv poate efectua de la 8 la 10 mii de operații pe secundă.
1954 - 1964 - calculatoare de a doua generație
Următorul pas în dezvoltare a fost dezvoltarea computerelor care rulează pe tranzistori. Tranzistoarele sunt dispozitive fabricate din materiale semiconductoare care vă permit să controlați curentul care curge într-un circuit. Primul tranzistor de funcționare stabil cunoscut a fost creat în America în 1948 de o echipă de fizicieni și cercetători Shockley și Bardin.
În ceea ce privește viteza, computerele electronice diferă semnificativ de predecesorii lor - viteza a atins sute de mii de operații pe secundă. Au scăzut și dimensiunile, iar consumul de energie electrică a scăzut. Domeniul de utilizare a crescut, de asemenea, semnificativ. Acest lucru s-a întâmplat din cauza dezvoltării rapide a software-ului. Cel mai bun computer al nostru, BESM-6, a avut o viteză record de 1.000.000 de operații pe secundă. Dezvoltat în 1965 sub conducerea designerului șef S. A. Lebedev.
1964 - 1971 - calculatoare de generația a treia
Principala diferență a acestei perioade este începutul utilizării microcircuitelor cu un grad scăzut de integrare. Folosind tehnologii sofisticate, oamenii de știință au reușit să plaseze circuite electronice complexe pe o placă semiconductoare mică, cu o suprafață de mai puțin de 1 centimetru pătrat. Invenția microcircuitelor a fost brevetată în 1958. Inventatorul: Jack Kilby. Utilizarea acestei invenții revoluționare a făcut posibilă îmbunătățirea tuturor parametrilor - dimensiunile au fost reduse la aproximativ dimensiunea unui frigider, performanța a crescut, precum și fiabilitatea.
Această etapă în dezvoltarea computerelor se caracterizează prin utilizarea unui nou dispozitiv de stocare - un disc magnetic. Minicalculatorul PDP-8 a fost introdus pentru prima dată în 1965.
În URSS, versiuni similare au apărut mult mai târziu - în 1972 și erau analoge ale modelelor prezentate pe piața americană.
1971 - timpurile moderne - calculatoare de a patra generație
O inovație în calculatoarele din a patra generație este aplicarea și utilizarea microprocesoarelor. Microprocesoarele sunt ALU (unități logice aritmetice) plasate pe un singur cip și au un grad ridicat de integrare. Aceasta înseamnă că cipurile încep să ocupe și mai puțin spațiu. Cu alte cuvinte, un microprocesor este un creier mic care efectuează milioane de operații pe secundă conform programului încorporat în el. Dimensiunea, greutatea și consumul de energie au fost reduse dramatic, iar performanța a atins cote record. Și atunci a intrat Intel în joc.
Primul microprocesor a fost numit Intel-4004 - numele primului microprocesor asamblat în 1971. Avea o capacitate de 4 biți, dar la acel moment era o descoperire tehnologică gigantică. Doi ani mai târziu, Intel a introdus în lume Intel-8008 pe opt biți, în 1975, s-a născut Altair-8800 - acesta este primul computer personal bazat pe Intel-8008;
Acesta a fost începutul unei întregi ere a computerelor personale. Mașina a început să fie folosită peste tot în scopuri complet diferite. Un an mai târziu, Apple a intrat în joc. Proiectul a fost un mare succes, iar Steve Jobs a devenit unul dintre cei mai faimoși și mai bogați oameni de pe Pământ.
PC-ul IBM devine standardul incontestabil al computerelor. A fost lansat în 1981 cu 1 megaoctet de memorie RAM.
Este de remarcat faptul că în acest moment calculatoarele electronice compatibile cu IBM ocupă aproximativ nouăzeci la sută din calculatoarele produse! De asemenea, nu putem să nu menționăm Pentium. Dezvoltarea primului procesor cu un coprocesor integrat a avut succes în 1989. Acum acest brand este o autoritate incontestabilă în dezvoltarea și utilizarea microprocesoarelor pe piața computerelor.
Dacă vorbim despre perspective, atunci aceasta este, desigur, dezvoltarea și implementarea celor mai noi tehnologii: circuite integrate ultra-mari, elemente magnetico-optice, chiar și elemente de inteligență artificială.
Sistemele electronice de auto-învățare sunt viitorul previzibil, numit a cincea generație în dezvoltarea computerelor.
O persoană se străduiește să ștergă bariera în comunicarea cu un computer. Japonia a lucrat la asta foarte mult timp și, din păcate, fără succes, dar acesta este subiectul unui articol complet diferit. În acest moment, toate proiectele sunt doar în dezvoltare, dar în ritmul actual de dezvoltare, acesta este viitorul apropiat. Timpul prezent este momentul în care se face istorie!
Acțiune.1. Prima generație de calculatoare
Prima generație de calculatoare a văzut lumina zilei în 1942, când a fost creat primul computer digital electronic. Această invenție aparține fizicianului american Atanasov.
În 1943, englezul Alan Turing dezvoltă Colossus, un computer secret conceput pentru a descifra mesajele interceptate de la trupele germane. Aceste computere funcționau pe lămpi și aveau dimensiunea unei încăperi.
În 1945, matematicianul John von Neumann a demonstrat că un computer poate efectua eficient orice calcul folosind un control software adecvat, fără a schimba hardware-ul. Acest principiu a devenit regula de bază pentru generațiile viitoare de calculatoare digitale de mare viteză.
2. A doua generație de calculatoare
În 1947, inginerii John Bardeen și Walter Brattain au inventat tranzistorul. Au fost introduși rapid în ingineria radio și au înlocuit tubul de vid incomod și mare. În anii 60 secolul XX tranzistorii au devenit baza elementară pentru calculatoarele din a doua generație. Performanța mașinilor a început să atingă sute de mii de operații pe secundă Volumul memoriei interne a crescut de sute de ori în comparație cu computerele de prima generație. Au început să se dezvolte în mod activ limbaje de programare de nivel înalt: Fortran, Algol, Cobol.
3. A treia generație de calculatoare
Trecerea la a treia generație este asociată cu schimbări semnificative în arhitectura computerelor. Mașinile rulau deja pe circuite integrate. Era posibil să rulați mai multe programe pe un singur computer. Viteza multor mașini a atins câteva milioane de operații pe secundă. Au început să apară discuri magnetice, iar dispozitivele de intrare/ieșire au fost utilizate pe scară largă.
4. A patra generație de calculatoare.
Un alt eveniment revoluționar în electronică a avut loc în 1971, când compania americană Intel a anunțat crearea unui microprocesor. Prin conectarea microprocesoarelor cu dispozitive de intrare-ieșire și memorie externă, am obținut un nou tip de computer - un microcomputer, a 4-a generație de computere. Aceste computere erau mici, ieftine și foloseau un afișaj grafic color, manipulatoare și tastatură.
În 1976, a fost creat primul computer personal - Apple II. Primul computer personal casnic este Agat (1985). Din 1980, compania americană IBM a devenit un trendsetter pe piața calculatoarelor. În 1981, a lansat primul său computer personal, PC, și a format o altă linie în dezvoltarea computerelor de generația a 4-a - supercomputere. Printre mașinile domestice, calculatoarele Elbrus au fost clasificate drept supercalculatoare.
Calculatoarele din generația a cincea sunt mașini ale viitorului apropiat. Principala lor calitate ar trebui să fie un nivel intelectual ridicat. În mașinile din generația a cincea, vor fi posibile introducerea vocală, comunicarea vocală, „viziunea” și „atingerea” a mașinii. S-au făcut deja multe în această direcție.
