في العقود الأخيرة ، دخلت الإنسانية عصر الكمبيوتر. تعمل أجهزة الكمبيوتر الذكية والقوية ، القائمة على مبادئ العمليات الرياضية ، مع المعلومات ، وإدارة أنشطة الآلات الفردية والمصانع بأكملها ، والتحكم في جودة المنتجات والمنتجات المختلفة. في عصرنا ، تعد تكنولوجيا الكمبيوتر أساس تطور الحضارة الإنسانية. في الطريق إلى هذا الموقف ، كان لا بد من اجتياز مسار قصير ولكنه شديد الاضطراب. ولفترة طويلة لم يطلق على هذه الآلات اسم الحواسيب بل بالحواسيب (الحاسبات).
تصنيف الكمبيوتر
حسب التصنيف العام ، يتم توزيع أجهزة الكمبيوتر على عدد من الأجيال. الخصائص المحددة عند تصنيف الأجهزة لجيل معين هي هياكلها الفردية وتعديلاتها ، مثل متطلبات أجهزة الكمبيوتر الإلكترونية مثل السرعة وحجم الذاكرة وطرق التحكم وطرق معالجة البيانات.
بالطبعسيكون توزيع أجهزة الكمبيوتر على أي حال مشروطًا - هناك عدد كبير من الأجهزة التي ، وفقًا لبعض العلامات ، تعتبر نماذج لجيل واحد ، ووفقًا للآخرين ، تنتمي إلى جيل مختلف تمامًا.
نتيجة لذلك ، يمكن تصنيف هذه الأجهزة على أنها مراحل غير متزامنة لتشكيل نماذج من نوع الحوسبة الإلكترونية.
على أي حال ، فإن تحسين أجهزة الكمبيوتر يمر بسلسلة من المراحل. وتوليد الحواسيب لكل مرحلة له اختلافات كبيرة عن بعضها البعض من حيث الأسس الأولية والتقنية ، ودعم معين لنوع رياضي معين.
الجيل الأول من أجهزة الكمبيوتر
آلات الحوسبة من الجيل الأول التي تم تطويرها في أوائل سنوات ما بعد الحرب. لم يتم إنشاء أجهزة كمبيوتر إلكترونية قوية جدًا ، بناءً على مصابيح من النوع الإلكتروني (كما هو الحال في جميع طرازات التلفزيون في تلك السنوات). إلى حد ما ، كانت هذه هي مرحلة تكوين مثل هذه التقنية.
تم اعتبار أجهزة الكمبيوتر الأولى أنواعًا تجريبية من الأجهزة التي تم تشكيلها لتحليل المفاهيم الحالية والجديدة (في مختلف العلوم وفي بعض الصناعات المعقدة). غالبًا ما يتطلب حجم وكتلة أجهزة الكمبيوتر ، التي كانت كبيرة جدًا ، غرفًا كبيرة جدًا. الآن تبدو وكأنها حكاية خرافية عن سنوات طويلة ولا حتى سنوات حقيقية.
تم إدخال البيانات في آلات الجيل الأول بطريقة تحميل البطاقات المثقوبة ، وتم تنفيذ إدارة برنامج تسلسل حل الوظائف ، على سبيل المثال ، في ENIAC - عن طريق طريقة الإدخال المقابس وأشكال مجال التنضيد.
رغمنظرًا لحقيقة أن طريقة البرمجة هذه استغرقت وقتًا طويلاً لإعداد الوحدة ، وللاتصالات في مجالات التنضيد الخاصة بكتل الآلة ، فقد وفرت جميع الفرص لإثبات "القدرات" الرياضية لـ ENIAC ، مع فوائد كبيرة لها لديها اختلافات عن طريقة الشريط المثقوب ، وهي مناسبة لآلات نوع الترحيل.
مبدأ "التفكير"
الموظفون الذين عملوا على أجهزة الكمبيوتر الأولى لم يغادروا ، فقد كانوا بالقرب من الآلات باستمرار وراقبوا كفاءة الأنابيب المفرغة الموجودة. ولكن بمجرد فشل مصباح واحد على الأقل ، ارتفعت ENIAC على الفور ، وبحث الجميع في عجلة من أمرهم عن المصباح المكسور.
السبب الرئيسي (وإن كان تقريبيًا) للاستبدال المتكرر جدًا للمصابيح هو ما يلي: اجتذبت تدفئة وإشعاع المصابيح الحشرات ، وتطايروا في الحجم الداخلي للجهاز و "ساعدوا" في إنشاء تيار كهربائي قصير دائرة كهربائية. أي أن الجيل الأول من هذه الآلات كان عرضة للتأثيرات الخارجية.
إذا تخيلنا أن هذه الافتراضات يمكن أن تكون صحيحة ، فإن مفهوم "الأخطاء" ("الأخطاء") ، والذي يعني الأخطاء والأخطاء الفادحة في البرامج وأجهزة الكمبيوتر ، له معنى مختلف تمامًا.
حسنًا ، إذا كانت مصابيح السيارة في حالة جيدة ، فيمكن لموظفي الصيانة ضبط ENIAC لمهمة أخرى عن طريق إعادة ترتيب توصيلات حوالي ستة آلاف سلك يدويًا. كان لابد من تبديل جميع جهات الاتصال هذه مرة أخرى عند ظهور نوع مختلف من المهام.
الآلات التسلسلية
أول كمبيوتر إلكتروني ، والذي بدأ إنتاجه بكميات كبيرة ، كان UNIVAC. أصبح النوع الأول من أجهزة الكمبيوتر الرقمية الإلكترونية متعددة الأغراض. UNIVAC ، التي يعود تاريخها إلى 1946-1951 ، تطلبت فترة إضافة مقدارها 120 s ، وإجمالي مضاعفات 1800 s ، وأقسام 3600 s.
مثل هذه الآلات تتطلب مساحة كبيرة ، و الكثير من الكهرباء و بها عدد كبير من المصابيح الإلكترونية.
على وجه الخصوص ، كان الكمبيوتر الإلكتروني السوفيتي "Strela" يحتوي على 6400 من هذه المصابيح و 60 ألف نسخة من الثنائيات من نوع أشباه الموصلات. لم تكن سرعة هذا الجيل من أجهزة الكمبيوتر أعلى من ألفي أو ثلاثة آلاف عملية في الثانية ، ولم يكن حجم ذاكرة الوصول العشوائي يزيد عن اثنين كيلو بايت. فقط وحدة M-2 (1958) وصلت إلى ذاكرة الوصول العشوائي (RAM) بحوالي أربعة كيلو بايت ، ووصلت سرعة الماكينة إلى عشرين ألف حركة في الثانية.
أجهزة كمبيوتر من الجيل الثاني
في عام 1948 ، حصل العديد من العلماء والمخترعين الغربيين على أول ترانزستور عامل. كانت آلية تلامس نقطية حيث كانت ثلاثة أسلاك معدنية رفيعة على اتصال بشريط من مادة متعددة الكريستالات. وبالتالي ، تحسنت عائلة أجهزة الكمبيوتر بالفعل في تلك السنوات.
تعود النماذج الأولى من أجهزة الكمبيوتر الترانزستور التي تم إصدارها إلى النصف الأخير من الخمسينيات ، وبعد خمس سنوات ظهرت الأشكال الخارجية للكمبيوتر الرقمي بوظائف محسّنة بشكل كبير.
ميزات العمارة
واحد منالمبدأ المهم للترانزستور هو أنه في نسخة واحدة سيكون قادرًا على القيام ببعض الأعمال لـ 40 مصباحًا عاديًا ، وحتى مع ذلك فإنه سيحافظ على سرعة تشغيل أعلى. تبعث الآلة قدرًا ضئيلًا من الحرارة ، ولن تستخدم مصادر كهربائية وطاقة تقريبًا. في هذا الصدد ، ازدادت متطلبات أجهزة الكمبيوتر الإلكترونية الشخصية.
بالتوازي مع الاستبدال التدريجي للمصابيح الكهربائية التقليدية بترانزستورات فعالة ، كانت هناك زيادة في تحسين تقنية تخزين البيانات المتاحة. جاري توسيع الذاكرة ، وبدأ الشريط المعدل المغناطيسي ، الذي تم استخدامه لأول مرة في الجيل الأول من أجهزة كمبيوتر UNIVAC ، في التحسن.
وتجدر الإشارة إلى أنه في منتصف الستينيات من القرن الماضي ، تم استخدام طريقة تخزين البيانات على الأقراص. جعلت التطورات الكبيرة في استخدام أجهزة الكمبيوتر من الممكن الحصول على سرعة مليون عملية في الثانية! على وجه الخصوص ، يمكن حساب "Stretch" (بريطانيا العظمى) و "Atlas" (الولايات المتحدة الأمريكية) بين أجهزة الكمبيوتر الترانزستور العادية للجيل الثاني من أجهزة الكمبيوتر الإلكترونية. في ذلك الوقت ، أنتج اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية أيضًا نماذج كمبيوتر عالية الجودة (على وجه الخصوص ، BESM-6).
تسبب إطلاق أجهزة الكمبيوتر القائمة على الترانزستورات في تقليل حجمها ووزنها وتكاليف الكهرباء وتكلفة الآلات ، فضلاً عن تحسين الموثوقية والكفاءة. أتاح ذلك زيادة عدد المستخدمين وقائمة المهام المطلوب حلها. مع مراعاة الميزات التي ميزت الجيل الثاني من أجهزة الكمبيوتر ،بدأ مطورو هذه الآلات في إنشاء أشكال حسابية للغات للهندسة (على وجه الخصوص ، ALGOL ، FORTRAN) وأنواع الحسابات الاقتصادية (على وجه الخصوص ، COBOL).
المتطلبات الصحية لأجهزة الكمبيوتر الإلكترونية آخذة في الازدياد أيضًا. في الخمسينيات كان هناك اختراق آخر ، لكنه لا يزال بعيدًا عن المستوى الحديث.
أهمية نظام التشغيل
ولكن حتى في ذلك الوقت ، كانت المهمة الرئيسية لتكنولوجيا الكمبيوتر هي تقليل الموارد - وقت العمل والذاكرة. لحل هذه المشكلة ، بدأوا بعد ذلك في تصميم نماذج أولية لأنظمة التشغيل الحالية.
أنواع أنظمة التشغيل الأولى (OS) جعلت من الممكن تحسين أتمتة عمل مستخدمي الكمبيوتر ، والتي كانت تهدف إلى أداء مهام معينة: إدخال بيانات البرنامج في الجهاز ، واستدعاء المترجمين اللازمين ، والاتصال الإجراءات الفرعية للمكتبة الحديثة الضرورية للبرنامج ، إلخ.
لذلك بالإضافة إلى البرنامج والمعلومات المختلفة ، في أجهزة الكمبيوتر من الجيل الثاني كان من الضروري أيضًا ترك تعليمات خاصة ، حيث تمت الإشارة إلى خطوات المعالجة وقائمة البيانات حول البرنامج ومطوريه. بعد ذلك ، بدأ إدخال عدد معين من المهام للمشغلين (مجموعات مع المهام) في الآلات بالتوازي ، في هذه الأشكال من أنظمة التشغيل كان من الضروري تقسيم أنواع موارد الكمبيوتر بين أشكال معينة من المهام - طريقة برمجة متعددة ظهر العمل بدراسة البيانات
الجيل الثالث
بسبب التطوراستطاعت تقنية إنشاء دوائر متكاملة (ICs) لأجهزة الكمبيوتر الحصول على تسريع سرعة ودرجة موثوقية دوائر أشباه الموصلات الموجودة ، بالإضافة إلى تقليل آخر في أبعادها وكمية الطاقة المستخدمة والسعر.
بدأ الآن تصنيع الأشكال المتكاملة للدوائر الدقيقة من مجموعة ثابتة من أجزاء النوع الإلكتروني ، والتي تم توفيرها في رقائق سيليكون مستطيلة الشكل ، بطول جانب واحد لا يزيد عن 1 سم. هذا النوع من الرقاقات (بلورات) في علبة بلاستيكية ذات أحجام صغيرة ، ولا يمكن حساب أبعادها إلا باستخدام اختيار ما يسمى. "أرجل".
بسبب هذه الأسباب ، بدأت وتيرة تطوير أجهزة الكمبيوتر في الزيادة بسرعة. هذا جعل من الممكن ليس فقط تحسين جودة العمل وتقليل تكلفة هذه الآلات ، ولكن أيضًا لتشكيل أجهزة من نوع كتلة صغير وبسيط وغير مكلف وموثوق به - كمبيوتر صغير. تم تصميم هذه الآلات في الأصل لحل مشاكل تقنية عالية في مختلف التدريبات والتقنيات.
كانت اللحظة الرائدة في تلك السنوات هي إمكانية توحيد الآلات. تم إنشاء الجيل الثالث من أجهزة الكمبيوتر مع مراعاة النماذج الفردية المتوافقة من أنواع مختلفة. تساهم جميع التسارعات الأخرى في تطوير البرامج الرياضية والمتنوعة في تكوين برامج دفعية لإمكانية حل المشكلات القياسية للغة البرمجة الموجهة لحل المشكلات. بعد ذلك ، وللمرة الأولى ، تظهر حزم البرامج - أشكال أنظمة التشغيل التي يتطور عليها الجيل الثالث من أجهزة الكمبيوتر.
الجيل الرابع
التحسين الفعال للأجهزة الإلكترونية للحاسباتساهم في ظهور دوائر متكاملة كبيرة (LSI) ، حيث احتوت كل بلورة على عدة آلاف من الأجزاء الكهربائية. وبفضل هذا ، بدأ إنتاج الأجيال التالية من أجهزة الكمبيوتر ، والتي تلقت أساسها الأساسي قدرًا أكبر من الذاكرة ودورات مخفضة لتنفيذ الأوامر: بدأ استخدام وحدات بايت الذاكرة في عملية آلة واحدة في الانخفاض بشكل ملحوظ. ولكن نظرًا لأن تكاليف البرمجة قد انخفضت قليلاً ، فقد برزت مهام تقليل الموارد من نوع بشري بحت ، وليس من نوع آلة ، كما كان من قبل.
تم إنتاج أنظمة تشغيل من الأنواع التالية ، مما مكن المشغلين من تحسين برامجهم مباشرة خلف شاشات الكمبيوتر ، مما سهل عمل المستخدمين ، ونتيجة لذلك ظهرت التطورات الأولى لقاعدة برمجيات جديدة قريبًا. تتناقض هذه الطريقة تمامًا مع نظرية المراحل الأولية لتطوير المعلومات ، والتي تستخدم أجهزة الكمبيوتر من الجيل الأول. الآن بدأ استخدام أجهزة الكمبيوتر ليس فقط لتسجيل كميات كبيرة من المعلومات ، ولكن أيضًا لأتمتة وميكنة مجالات النشاط المختلفة.
التغييرات في أوائل السبعينيات
في عام 1971 ، تم إطلاق دائرة متكاملة كبيرة من أجهزة الكمبيوتر ، حيث تم وضع المعالج الكامل لجهاز الكمبيوتر ذي الأبنية التقليدية. أصبح من الممكن الآن الترتيب في دائرة متكاملة واحدة كبيرة تقريبًا لجميع الدوائر الإلكترونية التي لم تكن معقدة في بنية الكمبيوتر النموذجية. وبالتالي ، فإن إمكانيات الإنتاج الضخم للأجهزة التقليدية الصغيرةالأسعار. كان هذا هو الجيل الرابع الجديد من أجهزة الكمبيوتر.
منذ ذلك الوقت ، تم إنتاج الكثير من الدوائر غير المكلفة (المستخدمة في أجهزة الكمبيوتر ذات لوحة المفاتيح المدمجة) ودوائر التحكم التي تلائم واحدًا أو أكثر من لوحات الدوائر المتكاملة الكبيرة مع المعالجات ، وذاكرة الوصول العشوائي الكافية وهيكل من الاتصالات مع النوع التنفيذي أجهزة الاستشعار في آليات التحكم.
البرامج التي عملت مع تنظيم البنزين في محركات السيارات ، مع نقل معلومات إلكترونية معينة أو مع أوضاع غسيل ثابتة ، تم إدخالها في ذاكرة الكمبيوتر أو باستخدام أنواع مختلفة من وحدات التحكم ، أو مباشرة في المؤسسات.
شهدت السبعينيات بداية إنتاج أنظمة الحوسبة العالمية التي جمعت بين المعالج ، وكمية كبيرة من الذاكرة ، ودوائر من واجهات مختلفة مع آلية الإدخال والإخراج الموجودة في دائرة متكاملة كبيرة مشتركة (ما يسمى أجهزة كمبيوتر أحادية الشريحة) أو ، في إصدارات أخرى ، دوائر متكاملة كبيرة موجودة على لوحة دوائر مطبوعة مشتركة. نتيجة لذلك ، عندما انتشر الجيل الرابع من أجهزة الكمبيوتر ، بدأ تكرار الموقف الذي نشأ في الستينيات ، عندما أدت أجهزة الكمبيوتر الصغيرة المتواضعة جزءًا من العمل في أجهزة الكمبيوتر الكبيرة.
خصائص الكمبيوتر من الجيل الرابع
أجهزة الكمبيوتر الإلكترونية من الجيل الرابع معقدة ولها إمكانيات متفرعة:
- الوضع متعدد المعالجات العادي ؛
- برامج من النوع المتوازي التسلسلي ؛
- أنواع عالية المستوى من لغات الكمبيوتر ؛
- ظهوراول شبكات الحاسوب.
تميز تطوير القدرات الفنية لهذه الأجهزة بالأحكام التالية:
- تأخير إشارة نموذجي بمقدار 0.7 نانوثانية / ت.
- النوع الرائد من الذاكرة هو أشباه موصلات نموذجية. فترة توليد المعلومات من هذا النوع من الذاكرة هو 100-150 نانوثانية. الذاكرة - 1012-1013 حرفًا.
استخدام تنفيذ الأجهزة لأنظمة التشغيل
بدأ استخدام الأنظمة المعيارية في أدوات من نوع البرمجيات.
تم إنشاء أول كمبيوتر إلكتروني شخصي في ربيع عام 1976. واستنادًا إلى وحدات التحكم المدمجة 8 بت لدائرة ألعاب إلكترونية تقليدية ، أنتج العلماء آلة ألعاب Apple تقليدية مبرمجة BASIC ، والتي اكتسبت شعبية كبيرة. في أوائل عام 1977 ، ظهرت شركة Apple Comp. وبدأ إنتاج أول أجهزة كمبيوتر شخصية من Apple على الأرض. يسلط تاريخ هذا الكمبيوتر الضوء على هذا الحدث باعتباره الأكثر أهمية.
اليوم ، تقوم Apple بتصنيع أجهزة كمبيوتر Macintosh الشخصية ، والتي تفوق في كثير من النواحي طرازات IBM PC. تتميز طرازات Apple الجديدة ليس فقط بالجودة الاستثنائية ، ولكن أيضًا بقدرات واسعة (وفقًا للمعايير الحديثة). كما تم تطوير نظام تشغيل خاص لأجهزة الكمبيوتر من شركة آبل ، والذي يأخذ في الاعتبار جميع ميزاتها الاستثنائية.
الجيل الخامس لأجهزة الكمبيوتر
في الثمانينيات تدخل عملية تطوير أجهزة الكمبيوتر (أجيال الكمبيوتر) مرحلة جديدة - آلات الجيل الخامس. ظهور هذه الأجهزةالمرتبطة بتطوير المعالجات الدقيقة. من وجهة نظر إنشاءات النظام ، تعتبر اللامركزية المطلقة للعمل سمة مميزة ، وبالنظر إلى قواعد البرامج والرياضيات ، فإن الانتقال إلى مستوى العمل في هيكل البرنامج هو سمة مميزة. تنظيم عمل أجهزة الكمبيوتر الإلكترونية آخذ في الازدياد.
كفاءة الجيل الخامس من أجهزة الكمبيوتر هي مائة وثمانية إلى مائة وتسع عمليات في الثانية. يتميز هذا النوع من الآلات بنظام متعدد المعالجات ، والذي يعتمد على المعالجات الدقيقة من الأنواع الضعيفة ، والتي يتم استخدامها على الفور في صيغة الجمع. الآن هناك أنواع من آلات الحوسبة الإلكترونية التي تستهدف أنواع عالية المستوى من لغات الكمبيوتر.
