Önkormányzati oktatási intézmény
<< Средняя общеобразовательная школа №2035 >>
Számítástechnika absztrakt
<< История развития компьютерной техники >>
A munkát készítette:
7. osztályos tanuló
Beljakov Nyikita
Ellenőrizve:
Informatika tanár
E.V. Dubova
Moszkva, 2015
Bevezetés
Az emberi társadalom fejlődése során nemcsak az anyagot és az energiát sajátította el, hanem az információt is. A számítógépek megjelenésével és elterjedésével az ember hatékony eszközt kapott az információs erőforrások hatékony felhasználására, szellemi tevékenységének fokozására. Ettől a pillanattól (a XX. század közepétől) megkezdődött az ipari társadalomból az információs társadalomba való átmenet, amelyben az információ válik a fő erőforrássá.
A társadalom tagjainak képessége a teljes, időszerű és megbízható információk felhasználására nagymértékben függ a számítógépen alapuló új információs technológiák fejlettségi és asszimilációs fokától. Tekintsük fejlődésük történetének főbb mérföldköveit.
Egy korszak kezdete
Az első ENIAC számítógépet 1945 végén hozták létre az Egyesült Államokban.
A fő gondolatokat, amelyek alapján a számítástechnika sok éven át fejlődött, 1946-ban John von Neumann amerikai matematikus fogalmazta meg. Neumann építészetnek hívják őket.
1949-ben megépült az első Neumann architektúrájú számítógép - az angol EDSAC. Egy évvel később megjelent az amerikai EDVAC számítógép.
Hazánkban az első számítógépet 1951-ben hozták létre. MESM-nek hívták - egy kis elektronikus számológép. A MESM tervezője Szergej Alekszejevics Lebegyev volt.
A számítógépek sorozatgyártása a XX. század 50-es éveiben kezdődött.
Az elektronikus számítástechnikát általában generációkra osztják az elembázis változásával összefüggésben. Ezenkívül a különböző generációk gépei különböznek egymástól logikai architektúrában és szoftverben, sebességben, véletlen hozzáférésű memóriában, információbeviteli és -kiadási módban stb.
S.A. Lebegyev - Nyizsnyij Novgorodban született Alekszej Ivanovics Lebegyev tanár és író, valamint Anastasia Petrovna (született Mavrina) nemesi tanár családjában. A harmadik gyermek volt a családban. Az idősebb nővére Tatyana Mavrina művész. 1920-ban a család Moszkvába költözött.
1928 áprilisában érettségizett a Felsőfokú Műszaki Iskolában. Bauman villamosmérnök végzettséggel
A számítógépek első generációja
A számítógépek első generációja az 1950-es évek csöves gépei voltak. Az első generáció leggyorsabb gépeinek számlálási sebessége elérte a 20 ezer műveletet másodpercenként. A programok és adatok bevitelére lyukszalagokat és lyukkártyákat használtak. Mivel ezeknek a gépeknek a belső memóriája kicsi volt (több ezer számot és programutasítást tudott elhelyezni), ezért elsősorban mérnöki és tudományos számításokhoz használták őket, amelyek nem kapcsolódnak nagy mennyiségű adat feldolgozásához. Ezek meglehetősen terjedelmes szerkezetek voltak, több ezer lámpát tartalmaztak, néha több száz négyzetmétert is elfoglaltak, és több száz kilowatt áramot fogyasztottak. Az ilyen gépek programjait gépi utasítási nyelveken állították össze, így a programozás akkoriban kevesek számára volt elérhető.
Második generációs számítógép
1949-ben az Egyesült Államokban létrehozták az első félvezető eszközt, amely az elektronikus lámpát váltotta fel. Tranzisztornak hívják. A 60-as években A tranzisztorok elembázisává váltak Második generációs számítógép. A félvezető elemekre való átállás minden tekintetben javította a számítógépek minőségét: kompaktabbak, megbízhatóbbak és kevésbé energiaigényesek lettek. A legtöbb gép teljesítménye elérte a másodpercenkénti tíz- és százezer műveletet. A belső memória mennyisége több százszorosára nőtt az első generációs számítógépekhez képest. A külső (mágneses) memóriaeszközök nagymértékben fejlődtek: mágnesdobok, mágnesszalagos meghajtók. Ennek köszönhetően lehetővé vált információs és referencia- és keresőrendszerek létrehozása számítógépeken (ez annak köszönhető, hogy hosszú ideig nagy mennyiségű információt kell tárolni mágneses adathordozón). A második generáció során a magas szintű programozási nyelvek aktív fejlődésnek indultak. Ezek közül az első a FORTRAN, ALGOL, COBOL volt. A programozás, mint a műveltség egyik eleme elterjedt, elsősorban a felsőfokú végzettségűek körében.
Harmadik generációs számítógép
Harmadik generációs számítógép új elembázison jött létre - integrált áramkörök: összetett elektronikus áramköröket egy 1 cm 2 -nél kisebb területű félvezető anyagú kis lemezre szereltek fel. Integrált áramköröknek (IC) hívták őket. Az első IC-k több tucat, majd több száz elemet (tranzisztorokat, ellenállásokat stb.) tartalmaztak. Amikor az integráció mértéke (az elemek száma) megközelítette az ezret, nagy integrált áramköröknek kezdték nevezni - LSI; akkor nagyon nagy integrált áramkörök voltak – VLSI. A harmadik generációs számítógépeket a 60-as évek második felében kezdték gyártani, amikor egy amerikai cég IBM megkezdte a géprendszer gyártását IBM -360. A Szovjetunióban a 70-es években megkezdődött az ES EVM sorozat (Unified Computer System) gépeinek gyártása. A harmadik generációra való átállás a számítógép-architektúra jelentős változásaihoz kapcsolódik. Mostantól több programot is futtathat egyszerre egy gépen. Ezt a működési módot többprogramos (multi-program) módnak nevezik. A legerősebb számítógépmodellek sebessége elérte a másodpercenkénti több millió műveletet. A harmadik generációs gépeken új típusú külső tárolóeszköz - mágneslemezek - jelentek meg. Az új típusú bemeneti-kimeneti eszközöket széles körben használják: kijelzők, plotterek. Ebben az időszakban jelentősen bővült a számítógépes alkalmazások köre. Megkezdődtek az adatbázisok, az első mesterséges intelligencia rendszerek, számítógépes tervezés (CAD) és vezérlőrendszerek (ACS) létrehozása. A 70-es években a kis (mini) számítógépek sora erőteljes fejlesztést kapott.
A számítógépek negyedik generációja
Egy másik forradalmi esemény az elektronikában 1971-ben történt, amikor egy amerikai cég Intel bejelentette egy mikroprocesszor létrehozását. Mikroprocesszor egy rendkívül nagyméretű integrált áramkör, amely képes ellátni a számítógép fő egysége - a processzor - funkcióit. Kezdetben a mikroprocesszorokat különféle műszaki eszközökbe kezdték beépíteni: szerszámgépekbe, autókba, repülőgépekbe. Mikroprocesszor bemeneti-kimeneti eszközökkel, külső memóriával való összekapcsolásával egy új típusú számítógépet kaptunk: egy mikroszámítógépet. A mikroszámítógépek a negyedik generációs gépek közé tartoznak. Lényeges különbség a mikroszámítógépek és elődeik között a kis méretük (egy háztartási tévékészülék mérete) és viszonylag alacsony költségük. Ez az első számítógéptípus, amely a kiskereskedelmi forgalomba került.
Ma a legnépszerűbb számítógéptípus a személyi számítógép számítógépek (PC). Első PC 1976-ban született az Egyesült Államokban. 1980 óta egy amerikai cég a "trendszett" a PC-piacon IBM ... Tervezőinek sikerült olyan architektúrát létrehozniuk, amely a professzionális PC-k de facto nemzetközi szabványává vált. Ennek a sorozatnak a gépeit nevezték el IBM PC ( Személyes Számítógép ). A PC megjelenése és elterjedése társadalmi fejlődési jelentőségében a nyomtatás megjelenéséhez hasonlítható. A számítógépek voltak azok, amelyek a számítógépes műveltséget tömegjelenséggé tették. Az ilyen típusú gépek kifejlesztésével megjelent az „információs technológia” fogalma, amely nélkül az emberi tevékenység legtöbb területén már lehetetlenné válik.
A negyedik generációs számítógép fejlesztésének másik vonala a szuperszámítógép. Az ebbe az osztályba tartozó gépek sebessége több száz millió és milliárd művelet másodpercenként. A szuperszámítógép egy többprocesszoros számítástechnikai komplexum.
Következtetés
A számítógép-fejlesztés folytatódik. Ötödik generációs számítógép a közeljövő autói. Fő minőségüknek magas intellektuális szintnek kell lennie. Bennük hangból, hangkommunikációból, gépi "látásból", gépi "érintésből" lesz lehetőség.
Az ötödik generációs gépek mesterséges intelligenciával vannak megvalósítva.
http://otvet.mail.ru/question/73952848
Ötödik generációs számítógépek. A számítógépek következő generációinak fejlesztése az integráció nagy integrált továbbfejlesztésén, az optoelektronikai elvek (lézerek, holográfia) alkalmazásán alapul. A fejlesztés is a számítógépek "intellektualizálásának" útján halad, megszüntetve az ember és a számítógép közötti korlátot, képesek lesznek kézzel írott vagy nyomtatott tesztből, nyomtatványokból, emberi hangból információt észlelni, hangról felismerni a felhasználót, ill. lefordítani egyik nyelvről a másikra. Az ötödik generációs számítógépekben minőségi átmenet lesz az adatfeldolgozásról a tudásfeldolgozásra. A számítógépek következő generációjának architektúrája két fő építőelemet fog tartalmazni. Az egyik egy hagyományos számítógép, de ma már nincs kapcsolata a felhasználóval. Ezt a kommunikációt egy egység, az úgynevezett intelligens interfész végzi. Feladata a természetes nyelven írt, problémafelvetést tartalmazó szöveg megértése és számítógépes munkaprogrammá való lefordítása. A számítások decentralizálásának problémáját is megoldják a nagyméretű, egymástól jelentős távolságra elhelyezkedő számítógépes hálózatok és az egyetlen félvezető kristályon elhelyezett miniatűr számítógépek.
Az egyik első eszköz (Kr. e. 5-4. század), amelyből a számítógépek fejlődésének története indult, egy speciális tábla volt, amelyet később "abacusnak" neveztek. A számításokat úgy végezték, hogy csontokat vagy köveket mozgattak a bronzból, kőből, elefántcsontból és hasonlókból készült deszkák mélyedéseiben. Görögországban az abakusz már az V. században is létezett. Kr.e. a japánok "Serobayan", a kínaiak "Suanpan"-nak nevezték. Az ókori Oroszországban egy abakuszhoz hasonló eszközt használtak a számláláshoz - "táblaszámlálás". A 17. században ez az eszköz a szokásos orosz beszámolók formáját öltötte.
Abacus (Kr. e. V-IV. század)
Blaise Pascal francia matematikus és filozófus 1642-ben megalkotta az első gépet, amelyet alkotójáról, Pascaline-ról neveztek el. Egy doboz formájú, sok fogaskerekes mechanikus eszköz az összeadás mellett kivonást is végzett. A tárcsák forgatásával kerültek be a gépbe az adatok, amelyek 0-tól 9-ig feleltek meg a számoknak. A válasz a fémtok tetején jelent meg.
Pascaline 1673-ban Gottfried Wilhelm Leibniz megalkotott egy mechanikus számolóeszközt (Leibniz lépésszámítógépe – Leibniz számológépe), amely először nemcsak összeadta és kivonta, hanem szorozta, osztotta és kiszámolta a négyzetgyököt. Ezt követően a Leibniz kerék a tömegszámító eszközök prototípusa lett - összeadó gépek.
Leibniz lépésszámító modellje Charles Babbage angol matematikus olyan készüléket fejlesztett ki, amely nemcsak számtani műveleteket végzett, hanem azonnal ki is nyomtatta az eredményeket. 1832-ben elkészült egy tízszeres kicsinyítésű, kétezer sárgaréz alkatrészből álló modell, amely három tonnát nyomott, de képes volt hat tizedesjegy pontossággal aritmetikai műveleteket végrehajtani és másodrendű deriváltokat számítani. Ez a számológép a valódi számítógépek prototípusa lett, differenciálgépnek hívták.
Differenciálgép Pafnuti Lvovics Csebisev orosz matematikus és mechanikus hoz létre egy összegző készüléket, amely folyamatos tízes átvitelt tesz lehetővé. Ebben a berendezésben az összes aritmetikai művelet végrehajtásának automatizálása megvalósult. 1881-ben az összeadóhoz szorzási és osztási előtagot hoztak létre. A tízesek folyamatos átvitelének elvét széles körben alkalmazzák különféle számlálóknál és számítógépeknél.
Csebisev összegző készüléke Az automatizált adatfeldolgozás a múlt század végén jelent meg az Egyesült Államokban. Herman Hollerith készített egy eszközt - a Hollerith Tabulatort -, amelyben a lyukkártyákra alkalmazva elektromos árammal dekódolták.
Hollerith Tabulátor 1936-ban egy fiatal cambridge-i tudós, Alan Turing feltalált egy mentális számológépet, egy számítógépet, amely csak papíron létezett. Az "okos gépe" egy bizonyos előre meghatározott algoritmus szerint működött. Az algoritmustól függően a képzeletbeli gép sokféle célra használható. Azonban akkoriban ezek pusztán elméleti megfontolások és sémák voltak, amelyek a programozható számítógép prototípusaként szolgáltak, mint egy számítástechnikai eszköz, amely egy bizonyos parancssornak megfelelően dolgozza fel az adatokat.
A civilizáció fejlődésének történetében több információs forradalom is történt - a társadalmi társadalmi viszonyok átalakulása az információfeldolgozás, tárolás és továbbítás változásai miatt.
Az első a forradalom az írás feltalálásával függ össze, amely óriási minőségi és mennyiségi ugráshoz vezetett a civilizációban. Lehetőség nyílt a tudás generációról generációra való átadására.
A második(16. század közepe) a forradalmat a nyomdászat feltalálása okozta, amely gyökeresen megváltoztatta az ipari társadalmat, a kultúrát és a tevékenységszervezést.
A harmadik(19. század vége) forradalom az elektromosság felfedezéseivel, amelynek köszönhetően megjelent a távíró, telefon, rádió, olyan eszközök, amelyek lehetővé teszik az információk gyors átvitelét és felhalmozását bármilyen mennyiségben.
Negyedik(a XX. század hetvenes évei óta) a forradalom a mikroprocesszoros technológia feltalálásával és a személyi számítógép megjelenésével függ össze. A számítógépek és az adatátviteli rendszerek (információs kommunikáció) mikroprocesszorokon és integrált áramkörökön jönnek létre.
Ezt az időszakot három alapvető újítás jellemzi:
Az információ tárolásának, átalakításának és továbbításának igénye az emberben sokkal korábban megjelent, mint a távírókészülék, az első telefonközpont és az elektronikus számítógép (ECM) létrejötte. Valójában minden tapasztalat, minden tudás, amelyet az emberiség felhalmozott, így vagy úgy, hozzájárult a számítástechnika megjelenéséhez. A számítógépek létrehozásának története - a számításokat végző elektronikus gépek általános neve - messze a múltban kezdődik, és az emberi élet és tevékenység szinte minden területének fejlődéséhez kapcsolódik. Amióta az emberi civilizáció létezik, a számítások bizonyos automatizálását oly régóta használták.
A számítástechnika fejlődésének története körülbelül öt évtizedre nyúlik vissza. Ez idő alatt a számítógépek több generációját lecserélték. Minden következő generációt új elemekkel (vákuumcsövek, tranzisztorok, integrált áramkörök) különböztették meg, amelyek gyártási technológiája alapvetően eltérő volt. Jelenleg a számítógép-generációk általánosan elfogadott osztályozása létezik:
A számítógépek generációinak változásával a használatuk jellege is megváltozott. Ha eleinte elsősorban számítási feladatok megoldására hozták létre és használták őket, akkor később alkalmazási körük bővült. Ez magában foglalja az információfeldolgozást, a termelés automatizálását, a technológiai és tudományos folyamatokat és még sok minden mást.
Konrad Zuse német mérnök fejében merült fel az automatizált számológép megépítésének lehetőségének ötlete, és 1934-ben Zuse megfogalmazta azokat az alapelveket, amelyek alapján a jövő számítógépeinek működniük kell:
Zuse volt az első a világon, aki meghatározta, hogy az adatfeldolgozás bittel kezdődik (egy bitet "igen/nem állapotnak" nevezett, a bináris algebrai képleteket pedig feltételes propozícióknak), ő volt az első, aki bevezette a "gépi szó" kifejezést (Word ), és elsőként egyesítette az aritmetikai és a logikai műveleteket, megjegyezve, hogy „egy elemi számítógépes művelet két bináris szám egyenlőségét ellenőrzi. Az eredmény egy bináris szám is lesz két értékkel (egyenlő, nem egyenlő).
Colossus I - az első lámpa alapú számítógép, amelyet a britek hoztak létre 1943-ban a német katonai titkosítások dekódolására; 1800 vákuumcsőből – információtároló eszközökből – állt, és az egyik első programozható elektronikus digitális számítógép volt.
ENIAC - a tüzérségi ballisztikai táblázatok kiszámítására jött létre; ez a számítógép 30 tonnát nyomott, 1000 négyzetmétert foglalt el, és 130-140 kW áramot fogyasztott. A számítógép 17468 db tizenhat típusú vákuumcsövet, 7200 db kristálydiódát és 4100 db mágneses elemet tartalmazott, ezek összesen mintegy 100 m 3 össztérfogatú szekrényekben voltak elhelyezve. Az ENIAC átviteli sebessége 5000 művelet volt másodpercenként. A gép összköltsége 750 000 dollár volt. Az áramfogyasztás 174 kW, a teljes elfoglalt terület 300 m 2.
ENIAC - eszköz a tüzérségi ballisztikai táblázatok kiszámításához A számítógépek 1. generációjának másik képviselője, amelyre érdemes odafigyelni, az EDVAC (Electronic Discrete Variable Computer). Az EDVAC érdekessége, hogy megkísérelte a műsorok elektronikus rögzítését az úgynevezett "ultrahangos késleltetési vonalakon", higanycsövek segítségével. 126 ilyen sorban 1024 négyjegyű bináris számsort lehetett tárolni. Gyors memória volt. "Lassú" memóriaként a számokat és a parancsokat kellett volna rögzítenie egy mágneses vezetékre, de ez a módszer megbízhatatlannak bizonyult, és vissza kellett térniük a teletype szalagokhoz. Az EDVAC gyorsabb volt, mint elődje, az összeadás 1 µs, az osztás 3 µs volt. Mindössze 3,5 ezer elektronikus csövet tartalmazott, és 13 m 2 területen helyezkedett el.
Az UNIVAC (Universal Automatic Computer) olyan elektronikus eszköz volt, amelyben a memóriában tárolt programok voltak, amelyeket nem lyukkártyáról, hanem mágnesszalag segítségével vittek be oda; ez biztosította az információk nagy olvasási és írási sebességét, és ennek következtében a gép egészének nagyobb sebességét. Egy szalag millió bináris formában írt karaktert tartalmazhat. A szalagok programokat és közbenső adatokat is tárolhatnak.
A számítógépek 1. generációjának képviselői: 1) Electronic Discrete Variable Computer; 2) Univerzális automata számítógép Az 1960-as évek elején tranzisztorok váltották fel a vákuumcsöveket. A tranzisztorok (amelyek elektromos kapcsolóként működnek) kevesebb energiát fogyasztanak, kevesebb hőt termelnek és kevesebb helyet foglalnak el. Ha több tranzisztoros áramkört kombinál egy táblán, integrált áramkört kapunk (chip - "chip", szó szerint "forgács", egy lemez). A tranzisztorok bináris számok számlálói. Ezek a részletek két állapotot rögzítenek - az áram meglétét és az áram hiányát, és ezáltal feldolgozzák a számukra ebben a bináris formában bemutatott információkat.
1953-ban William Shockley feltalálta a csomóponti tranzisztort. A tranzisztor helyettesíti a vákuumcsövet, ugyanakkor nagyobb sebességgel működik, nagyon kevés hőt termel és szinte egyáltalán nem fogyaszt áramot. Az elektronikus csövek tranzisztorokra cserélésének folyamatával egyidejűleg javultak az információtárolási módszerek: a mágneses magokat és a mágneses dobokat memóriaeszközként kezdték használni, és már a 60-as években elterjedt a lemezeken történő információtárolás.
Az egyik első tranzisztoros számítógép, az Atlas Guidance Computer 1957-ben indult útnak, és az Atlas rakéta kilövésének vezérlésére szolgált.
Az 1957-ben létrehozott RAMAC egy alacsony költségű számítógép volt moduláris külső lemeztárolóval, mágneses maggal és dobkombinációval. Bár ez a számítógép még nem volt teljesen tranzisztorizált, rendkívül hatékony és könnyen karbantartható volt, és nagy kereslet mutatkozott rá az irodaautomatizálási piacon. Ezért a "nagy" RAMAC (IBM-305) sürgősen megjelent a vállalati ügyfelek számára, 5 MB adat befogadásához a RAMAC rendszerhez 50 darab 24 hüvelyk átmérőjű lemezre volt szükség. A modell alapján létrehozott információs rendszer hibátlanul dolgozta fel a kérések tömbjeit 10 nyelven.
1959-ben az IBM megalkotta első teljesen tranzisztoros nagy általános célú számítógépét, a Model 7090-et, amely másodpercenként 229 000 műveletre képes – egy igazi tranzisztoros nagyszámítógép. A SABRE amerikai légitársaság 1964-ben, két 7090-es évekbeli mainframe alapján először alkalmazott automatizált rendszert repülőjegyek értékesítésére és foglalására a világ 65 városában.
1960-ban a DEC bemutatta a világ első miniszámítógépét, a PDP-1-et (Programmed Data Processor), egy monitorral és billentyűzettel ellátott számítógépet, amely a piac egyik legfigyelemreméltóbb jelenségévé vált. Ez a számítógép 100 000 művelet végrehajtására volt képes másodpercenként. Maga a gép mindössze 1,5 m 2 -t foglalt el a padlón. A PDP-1 valójában a világ első játékplatformja lett Steve Russell MIT-hallgatónak köszönhetően, aki a Star War számítógépes játékot írta hozzá!
A számítógépek második generációjának képviselői: 1) RAMAC; 2) PDP -1 1968-ban a Digital először megkezdte a miniszámítógépek tömeggyártását - ez volt a PDP-8: ára körülbelül 10 000 dollár volt, a modell pedig hűtőszekrény volt. Ezt a PDP-8 modellt vásárolhatták meg a laboratóriumok, egyetemek és kisvállalkozások.
Az akkori hazai számítógépek a következőképpen jellemezhetők: építészeti, áramköri és funkcionális megoldásokat tekintve koruknak megfeleltek, de a gyártási és elembázis tökéletlenségei miatt képességeik korlátozottak voltak. A legnépszerűbbek a BESM sorozatú gépek voltak. A meglehetősen jelentéktelen sorozatgyártás az "Ural-2" (1958), a BESM-2, a "Minsk-1" és az "Ural-3" (mind - 1959) számítógépek kiadásával kezdődött. 1960-ban bekerültek az "M-20" és az "Ural-4" sorozatba. 1960 végén az M-20 (4500 lámpa, 35 ezer félvezető dióda, 4096 cella memória) volt a maximális teljesítmény - 20 ezer művelet másodpercenként. Az első félvezető elemekre épülő számítógépek (Hrazdan-2, Minsk-2, M-220 és Dnepr) még fejlesztés alatt álltak.
Az 50-es és 60-as években az elektronikai berendezések összeszerelése munkaigényes folyamat volt, amelyet lelassított az elektronikus áramkörök növekvő összetettsége. Például egy CD1604 típusú számítógép (1960, Control Data Corp.) körülbelül 100 ezer diódát és 25 ezer tranzisztort tartalmazott.
1959-ben az amerikaiak, Jack St. Claire Kilby (Texas Instruments) és Robert N. Noyce (Fairchild Semiconductor) egymástól függetlenül feltaláltak egy integrált áramkört (IC) – több ezer tranzisztor gyűjteményét, amelyeket egyetlen szilíciumkristályon helyeztek el egy mikroáramkörben.
A számítógépek gyártása IC-ken (a mikroáramköröket később hívták) sokkal olcsóbb volt, mint a tranzisztorokon. Ennek köszönhetően sok szervezet vásárolhatott és sajátíthatott el ilyen gépeket. Ez pedig a különféle problémák megoldására tervezett általános célú számítógépek iránti kereslet növekedéséhez vezetett. Ezekben az években a számítógépek gyártása ipari méreteket öltött.
Ezzel egy időben megjelent a félvezető memória, amelyet még mindig használnak a személyi számítógépekben.
A számítógépek harmadik generációjának képviselője - EC-1022 Az IBM PC elődjei az Apple II, a Radio Shack TRS-80, az Atari 400 és 800, a Commodore 64 és a Commodore PET voltak.
A személyi számítógépek (PC-k, PC-k) születése joggal kötődik az Intel processzorokhoz. A vállalatot 1968. június közepén alapították. Azóta az Intel a világ legnagyobb mikroprocesszor-gyártójává nőtte ki magát, több mint 64 ezer alkalmazottjával. Az Intel célja az volt, hogy félvezető memóriát hozzon létre, és a túlélés érdekében a cég elkezdett harmadik féltől félvezető eszközök fejlesztésére irányuló megrendeléseket felvenni.
1971-ben az Intel megrendelést kapott egy 12 mikroáramkörből álló készlet fejlesztésére programozható mikroszámítógépekhez, de az Intel mérnökei nehézkesnek és nem hatékonynak találták 12 speciális chip létrehozását. A mikroáramkörök nómenklatúrájának csökkentésének feladatát a félvezető memóriával és a benne tárolt parancsok szerint működni képes végrehajtó eszközzel "pár" létrehozásával oldották meg. Ez áttörést jelentett a számítástechnikai eszközök létrehozásának filozófiájában: egy univerzális logikai eszköz 4 bites i4004 központi feldolgozó egység formájában, amelyet később első mikroprocesszornak neveztek. Ez egy 4 chipből álló készlet volt, köztük egy chip, amelyet egy félvezető belső memóriában tárolt utasítások vezéreltek.
Kereskedelmi fejlesztésként a mikroszámítógép (ahogy akkoriban a mikroáramkört nevezték) 1971. november 11-én jelent meg a piacon 4004 néven: 4 bites, 2300 tranzisztorral, órajel 60 kHz, ára - 200 dollár. 1972-ben Az Intel kiadott egy nyolcbites 8008-as mikroprocesszort, 1974-ben pedig annak továbbfejlesztett változatát az Intel-8080-at, amely a 70-es évek végére a mikroszámítógép-ipar szabványává vált. Franciaországban már 1973-ban megjelent az első 8080-as processzorra épülő számítógép, a Micral. Különféle okok miatt ez a processzor nem volt sikeres Amerikában (a Szovjetunióban sokáig másolták és gyártották 580VM80 néven). Ezzel egy időben egy mérnökcsoport kilépett az Intelből, és megalapította a Zilog céget. Legnagyobb horderejű terméke a Z80, amely kibővített 8080-as utasításkészlettel rendelkezik, és amely a háztartási gépeknél kereskedelmi sikert hozott, egyetlen 5 V-os tápellátás nélkül. Ennek alapján hozták létre a ZX-Spectrum számítógépet (néha az alkotója - Sinclair nevén nevezik), amely gyakorlatilag a 80-as évek közepének otthoni számítógépének prototípusa lett. 1981-ben az Intel kiadott egy 16 bites 8086-os és 8088-as processzort – a 8086 analógját, kivéve a külső 8 bites adatbuszt (akkor még minden periféria 8 bites volt).
Az Intel versenytársa, az Apple II számítógép abban különbözött, hogy nem volt teljesen kész eszköz, és volt némi szabadság a közvetlenül a felhasználó által történő módosításra - lehetőség volt további interfészkártyák, memóriakártyák stb. telepítésére. Ennek fő előnye. Az Apple II sikerét két további, 1978-ban kifejlesztett új termék is segítette. Egy olcsó hajlékonylemez-meghajtó és az első kereskedelmi számítástechnikai szoftver, a VisiCalc táblázatkezelő.
Az Intel-8080 processzorra épülő Altair-8800 számítógép nagyon népszerű volt a 70-es években. Bár az Altair lehetőségei meglehetősen korlátozottak voltak – a RAM mindössze 4Kb, a billentyűzet és a képernyő hiányzott, megjelenését nagy lelkesedéssel fogadták. 1975-ben dobták piacra, és az első hónapokban több ezer készletet adtak el belőle.
A számítógépek IV. generációjának képviselői: a) Micral; b) Alma II A MITS által kifejlesztett számítógépet barkácskészletként árusították csomagküldéssel. A teljes összeszerelő készlet 397 dollárba került, míg az Intel egyetlen processzora 360 dollárért kelt el.
A PC elterjedése a 70-es évek végére a nagyszámítógépek és a miniszámítógépek iránti kereslet enyhe csökkenéséhez vezetett - 1979-ben az IBM kiadta a 8088-as processzortáblákra épülő IBM PC-t, és maga az ötlet, hogy egy „mikroszámítógép” válhat. hihetetlennek tűnt egy ismerős és szükséges eszköz a munkahelyen és otthon.
1981. augusztus 12-én az IBM bemutatta a személyi számítógépet (PC), amely a Microsoft szoftverrel kombinálva a modern világ teljes PC-flottájának szabványává vált. A monokróm kijelzővel rendelkező IBM PC-modell ára körülbelül 3000 dollár volt, a színes esetében pedig 6000 dollár. Konfiguráció IBM PC: Intel 8088 processzor 4,77 MHz frekvenciával és 29 ezer tranzisztorral, 64 KB RAM, 1 floppy meghajtó 160 KB kapacitással, - egy normál beépített hangszóró. Ebben az időben az alkalmazások indítása és munkavégzése igazi kínszenvedés volt: merevlemez hiányában folyamatosan cserélni kellett a lemezeket, nem volt egér, grafikus ablakos felhasználói felület, nem volt pontos egyezés a kép között. a képernyő és a végeredmény (WYSIWYG ). A színes grafika rendkívül primitív volt, szó sem volt háromdimenziós animációról vagy fotófeldolgozásról, de a személyi számítógépek fejlődésének története ezzel a modellel kezdődött.
1984-ben az IBM még két új terméket mutatott be. Először a 8088-as processzorra épülő otthoni felhasználói modell jelent meg PCjr néven, amelyet szinte az első vezeték nélküli billentyűzettel szereltek fel, de ez a modell nem aratott sikert a piacon.
A második újdonság az IBM PC AT. A legfontosabb jellemző: a magasabb szintű mikroprocesszorokra való átállás (80286 digitális társprocesszorral 80287), a korábbi modellekkel való kompatibilitás megőrzése mellett. Ez a számítógép sok éven át szabványalkotónak bizonyult több szempontból is: itt először 16 bites bővítőbusz (amely a mai napig szabványos) és EGA grafikus adapterek 640x350-es felbontással. 16 bites színmélység.
1984-ben megjelentek az első Macintosh számítógépek grafikus felhasználói felülettel, egérrel és sok más felhasználói interfész attribútummal, amelyek nélkül a modern asztali számítógépek elképzelhetetlenek. Az új felület nem hagyta közömbösen a felhasználókat, de a forradalmi számítógép nem volt kompatibilis sem a korábbi programokkal, sem a hardverelemekkel. És az akkori vállalatok már a WordPerfect és a Lotus 1-2-3 normál munkaeszközzé váltak. A felhasználók megszokták és megszokták a DOS szimbolikus felületét. Az ő szemszögükből a Macintosh kissé komolytalannak tűnt.
Az V. generáció megkülönböztető jegyei:
A 80-as és 90-es évek fordulóján megalakult a Windows-Intel szövetség. Amikor az Intel 1989 elején kiadta a 486-os mikroprocesszort, a számítógépgyártók nem vártak példát az IBM-től vagy a Compaq-tól. Elkezdődött a verseny, amelyre több tucat cég nevezett. De az összes új számítógép rendkívül hasonló volt egymáshoz - egyesítette őket a Windows-val és az Intel processzoraival való kompatibilitás.
Az i486 processzort 1989-ben adták ki. Volt benne beépített matematikai társprocesszor, csővezeték és beépített első szintű gyorsítótár.
A neurokomputerek a számítógépek hatodik generációjához köthetők. Annak ellenére, hogy a neurális hálózatok valódi alkalmazása viszonylag nemrég kezdődött, a neurocomputering, mint tudományos irányzat hetven évig tartott, és 1958-ban készült el az első neurokomputer. Az autó fejlesztője Frank Rosenblatt volt, aki a Mark I nevet adta ötletgazdájának.
A neurális hálózatok elméletét először McCulloch és Pitts munkája vázolta fel 1943-ban: bármilyen aritmetikai vagy logikai függvény megvalósítható egy egyszerű neurális hálózat segítségével. A neurocomputing iránti érdeklődés az 1980-as évek elején újra fellángolt, és a többrétegű perceptronnal és a párhuzamos számítástechnikával kapcsolatos új munkák táplálták.
A neurokomputerek olyan PC-k, amelyek sok egyszerű számítási elemből állnak, amelyek párhuzamosan működnek, ezeket neuronoknak nevezzük. A neuronok úgynevezett neurális hálózatokat alkotnak. A neurokomputerek nagy sebességét pontosan a neuronok hatalmas száma éri el. A neurokomputerek biológiai elven épülnek fel: az emberi idegrendszer egyedi sejtekből - neuronokból áll, amelyek száma az agyban eléri a 10 12-t, míg egy neuron válaszideje 3 ms. Mindegyik neuron meglehetősen egyszerű funkciókat lát el, de mivel átlagosan 1-10 ezer másik neuronnal van kapcsolatban, egy ilyen csapat sikeresen biztosítja az emberi agy működését.
A számítógépek VI. generációjának képviselője - Mark I Az optoelektronikai számítógépekben az információhordozó a fényáram. Az elektromos jeleket optikaivá alakítják és fordítva. Az optikai sugárzásnak mint információhordozónak számos potenciális előnye van az elektromos jelekkel szemben:
Jelenleg a teljes egészében optikai információfeldolgozó eszközökből álló számítógépek létrehozására irányuló fejlesztések folynak. Ma ez az irány a legérdekesebb.
Egy optikai számítógép példátlan teljesítményt és architektúrát mutat, amely teljesen eltér az elektronikus számítógépétől: 1 ciklus alatt 1 nanoszekundumnál rövidebb idő alatt (ez 1000 MHz-nél nagyobb órajelnek felel meg) egy optikai számítógép kb. 1 megabájt vagy több. Mostanra már elkészültek és optimalizáltak az optikai számítógépek egyes alkatrészei.
Egy laptop méretű optikai számítógép lehetőséget ad arra, hogy a felhasználó szinte minden információt elhelyezzen benne a világról, miközben a számítógép bármilyen bonyolultságú problémát megold.
A biológiai számítógépek csak DNS-számításon alapuló PC-k. Olyan kevés az igazán demonstratív alkotás ezen a területen, hogy jelentős eredményekről nem is kell beszélni.
A molekuláris számítógépek olyan PC-k, amelyek elve a molekulák tulajdonságaiban bekövetkező változások felhasználásán alapul a fotoszintézis folyamatában. A fotoszintézis folyamatában a molekula különböző állapotokat vesz fel, így a tudósok csak bizonyos logikai értékeket rendelhetnek az egyes állapotokhoz, azaz "0" vagy "1". A tudósok bizonyos molekulák segítségével megállapították, hogy fotociklusuk mindössze két állapotból áll, amelyek a környezet sav-bázis egyensúlyának megváltoztatásával „átkapcsolhatók”. Ez utóbbi elektromos jellel nagyon könnyen kivitelezhető. A modern technológiák már lehetővé teszik teljes molekulaláncok létrehozását ilyen módon szervezve. Így nagyon is lehetséges, hogy „a sarkon” molekuláris számítógépek várnak ránk.
A számítógépek fejlődésének története még nem zárult le, a régiek fejlesztése mellett teljesen új technológiák fejlesztése is zajlik. Példa erre a kvantumszámítógép – olyan eszközök, amelyek a kvantummechanika alapján működnek. A teljes körű kvantumszámítógép egy hipotetikus eszköz, amelynek megalkotásának lehetősége a kvantumelmélet komoly fejlődéséhez kapcsolódik számos részecske és összetett kísérlet terén; ez a munka a modern fizika élvonalában áll. Már léteznek kísérleti kvantumszámítógépek; a kvantumszámítógépek elemei a már meglévő műszeres bázison a számítások hatékonyságának növelésére használhatók.
A számítástechnika rövid történetében több korszakot különböztetnek meg aszerint, hogy milyen alapelemekből készült a számítógép. A periódusokra bontás bizonyos mértékig önkényes, hiszen Amikor a régi generáció számítógépeit még gyártották, az új generáció kezdett fellendülni.
A számítógépek fejlesztésének általános tendenciái vannak:
A számítógép megjelenésének előfeltételei valószínűleg már az ókorban kialakultak, de gyakran az áttekintés Blaise Pascal 1642-ben megkonstruált számológépével kezdődik. Ez a gép csak összeadás és kivonás műveleteket tudott végrehajtani. Ugyanennek a századnak a 70-es éveiben Gottfried Wilhelm Leibniz olyan gépet épített, amely nemcsak összeadásra és kivonásra, hanem szorzásra és osztásra is képes.
A 19. században Charles Babbage nagyban hozzájárult a számítástechnika jövőbeli fejlődéséhez. Övé különbség motor, bár csak összeadni és kivonni tudott, de a számítások eredményeit egy rézlapon préselték ki (az információbeviteli-kimeneti eszközök analógja). Babbage ismerteti tovább elemző motor mind a négy alapvető matematikai műveletet el kellett végeznie. Az elemző motor memóriából, számítási mechanizmusból és bemeneti-kimeneti eszközökből állt (csak egy számítógép... csak egy mechanikus), és ami a legfontosabb, különféle algoritmusokat tudott végrehajtani (attól függően, hogy melyik lyukkártya volt a beviteli eszközben). Az elemző motor programjait Ada Lovelace (az első ismert programozó) írta. Valójában az autó akkoriban műszaki és pénzügyi nehézségek miatt nem került megvalósításra. A világ lemaradt Babbage gondolatmenetétől.
A 20. században az automata számológépeket Konrad Zus, George Stibits, John Atanasov tervezte. Utóbbi gépe, mondhatni, prototípus RAM-ot tartalmazott, és bináris aritmetikát is használt. Howard Aiken relé számítógépei: a Mark I és Mark II felépítésében hasonlóak voltak Babbage elemző motorjához.
Teljesítmény: több tízezer művelet másodpercenként.
Sajátosságok:
Példák számítógépekre:
Kolosszus- a brit kormány titkos fejlesztése (Alan Turing részt vett a fejlesztésben). Ez a világ első elektronikus számítógépe, bár a számítástechnika fejlődésére nem volt hatással (titkossága miatt), de segített megnyerni a második világháborút.
Eniak... Alkotók: John Moushley és J. Presper Eckert. A gép tömege 30 tonna. Hátrányok: decimális számrendszer használata; sok kapcsoló és kábel.
Edsack... Eredmény: az első gép, amelynek memóriájában van program.
Forgószél i... Rövid szavak, valós idejű munka.
Számítógép 701(és az azt követő modellek) az IBM-től. Az első számítógép, amely 10 éve piacvezető.
Teljesítmény: több százezer művelet másodpercenként.
A vákuumcsövekkel összehasonlítva a tranzisztorok használata lehetővé tette a számítástechnikai berendezések méretének csökkentését, a megbízhatóság növelését, a működési sebesség növelését (akár 1 millió művelet másodpercenként), és szinte kiküszöbölte a hőátadást. Fejlődnek az információtárolás módszerei: széles körben elterjedt a mágnesszalag, később megjelennek a lemezek. Ebben az időszakban jelent meg az első számítógépes játék.
Az első tranzisztoros számítógép TX fiókszámítógépek prototípusa lett PDP DEC cégek, amelyek a számítástechnikai ipar megalapítóinak tekinthetők, mert megjelent az autók tömeges értékesítésének jelensége. A DEC piacra dobja az első szekrény méretű miniszámítógépet. A kijelző megjelenése rögzített.
Az IBM is aktívan dolgozik, már tranzisztoros változatokat gyártanak számítógépeikből.
Számítógép 6600 A CDC cég, amelyet Seymour Cray fejlesztett ki, előnyben volt a többi korabeli számítógéppel szemben - ez a sebesség, amelyet a parancsok párhuzamos végrehajtásával értek el.
Teljesítmény: több millió művelet másodpercenként.
Az integrált áramkör egy szilícium chipre maratott elektronikus áramkör. Ebben az áramkörben több ezer tranzisztor fér el. Következésképpen az e generációhoz tartozó számítógépek kénytelenek voltak még kisebbek, gyorsabbak és olcsóbbak lenni.
Ez utóbbi tulajdonság lehetővé tette a számítógépek számára, hogy behatoljanak az emberi tevékenység különféle területeibe. Emiatt specializálódtak (azaz különböző számítógépek voltak a különböző feladatokra).
Probléma van a kiadott modellek (a hozzájuk tartozó szoftverek) kompatibilitásával kapcsolatban. Az IBM először az interoperabilitásra helyezi a hangsúlyt.
Megvalósult a multiprogramozás (ilyenkor több futtatható program van a memóriában, ami a processzor erőforrások megtakarítását eredményezi).
A miniszámítógépek továbbfejlesztése ( PDP-11).
Teljesítmény: több száz millió művelet másodpercenként.
Most már nem egy integrált áramkör, hanem több ezer is elhelyezhető egy chipen. A számítógépek teljesítménye jelentősen megnőtt. A számítógépek tovább csökkentek, és most már magánszemélyek is vásárolták őket, ami a személyi számítógépek korszakának nevezett időszakát jelentette. De az egyén gyakrabban volt hivatásos programozó. Következésképpen szoftverfejlesztésre volt szükség ahhoz, hogy az ember képzeletének megfelelően tudja használni a számítógépet.
A 70-es évek végén - a 80-as évek elején a számítógép népszerű volt alma tervezte Steve Jobs és Steve Wozniak. Később a személyi számítógép tömeggyártásba került. IBM PC Intel processzoron.
Később megjelentek szuperskalár processzorok, amelyek több utasítás egyidejű végrehajtására voltak képesek, valamint 64 bites számítógépek.
Ide tartozik Japán sikertelen projektje is (a Wikipédián jól le van írva). Más források a számítógépek ötödik generációjára utalnak, úgynevezett láthatatlan számítógépekre (háztartási gépekbe, autókba stb. beépített mikrokontrollerek) vagy zsebszámítógépekre.
Van olyan vélemény is, hogy a kétmagos processzorral rendelkező számítógépeket az ötödik generációba kell sorolni. Ebből a szempontból 2005 körül indult el az ötödik generáció.
A téma tanulmányozása után megtudhatja:
Hogyan fejlődött a számítástechnika és a meghatározó eszközök a számítógépek létrejötte előtt;
- mi az elembázis, és ennek változása hogyan befolyásolta az új típusú számítógépek létrejöttét;
- hogyan fejlődött a számítástechnika generációról generációra.
A számítástechnika története évszázadokra nyúlik vissza, akárcsak az emberiség fejlődésének története. Tartalékok felhalmozása, termelés felosztása, csere - mindezek a műveletek számításokhoz kapcsolódnak. A számításokhoz az emberek saját ujjaikat, kavicsokat, botokat, csomókat stb.
Az egyre bonyolultabb problémák megoldásának igénye, és ennek következtében az egyre bonyolultabb és időigényesebb számítások olyan igény elé állítják az embert, hogy keresse az utakat, olyan adaptációkat találjon ki, amelyek ebben segíthetnek. Történelmileg a különböző országoknak megvoltak a saját pénzegységei, a súly, a hossz, a térfogat, a távolság stb. mértékegysége. Az egyik mértékrendszerről a másikra való átálláshoz számításokra volt szükség, amelyeket általában csak speciálisan képzett emberek végezhettek el, akik alaposan ismerik egész sorozat akció. Gyakran még más országokból is meghívták őket. És teljesen természetesen felmerült az igény a számolást segítő eszközök feltalálására. Így fokozatosan megjelentek a mechanikus asszisztensek. A mai napig bizonyítékok érkeztek sok ilyen találmányra, amelyek örökre bekerültek a technika történetébe.
Az egyik első készülék (Kr. e. V-IV. század), amely a számításokat megkönnyítette, egy speciális eszköznek tekinthető, amelyet később abakusznak neveztek (24.1. ábra). Eredetileg vékony homokkal vagy kékagyagporral meghintett deszka volt. Kihegyezett bottal lehetett rá betűket, számokat írni. Ezt követően az abakuszt javították, és már a csontok és kövek hosszirányú mélyedésekben történő mozgatásával végezték a számításokat, és maguk a táblák is elkezdtek bronzból, kőből, elefántcsontból stb. több csík és oszlop. Görögországban az abakusz már az ie 5. században is létezett. e., a japánok ezt az eszközt "serobyan"-nak, a kínaiak "suan-pan"-nak nevezték.
Rizs. 24.1. Golyós számológép
Az ókori Oroszországban egy abakuszhoz hasonló eszközt használtak a számláláshoz, és "orosz schot"-nak hívták. A 17. században ez a készülék már úgy nézett ki, mint a manapság is megtalálható szokásos orosz fiókok.
A 17. század elején, amikor a matematika kulcsszerepet kezdett játszani a tudományban, egyre inkább érezhető volt a számológép feltalálása. Ekkorra nyúlik vissza, amikor egy fiatal francia matematikus és fizikus, Blaise Pascal megalkotta az első, Pascalina nevű, összeadást és kivonást végrehajtó számológépet (24.2. ábra, a).
Rizs. 24.2. 17. századi számlálógépek: a) Pascaline, b) Leibniz gép
1670-1680 között Gottfried Leibniz német matematikus megszerkesztett egy számológépet (24.2. ábra, b), amely mind a négy aritmetikai műveletet elvégezte.
A következő kétszáz évben több hasonló számológépet találtak ki és építettek, amelyek számos hiányosság miatt nem terjedtek el.
Csak 1878-ban az orosz tudós, P. Csebisev konstruált egy számológépet, amely többjegyű számok összeadását és kivonását végezte. Akkoriban a legelterjedtebb az Odner szentpétervári mérnök által 1874-ben tervezett adagológép volt. Az eszköz tervezése nagyon sikeresnek bizonyult, mivel lehetővé tette mind a négy aritmetikai művelet gyors elvégzését.
A XX. század 30-as éveiben hazánkban kifejlesztettek egy fejlettebb adagológépet, a „Felixet” (24.3. ábra). Ezeket a számolóeszközöket évtizedek óta használják, és a fő technikai eszközök voltak, amelyek megkönnyítik a nagy mennyiségű numerikus információ feldolgozásával kapcsolatos emberek munkáját.
Rizs. 24.3. "Felix" gép hozzáadása
A 19. század fontos eseménye volt Charles Babbage angol matematikus feltalálása, aki az első számítástechnikai gép – a modern számítógépek prototípusának – feltalálójaként vonult be a történelembe. 1812-ben kezdett dolgozni az úgynevezett „különbség” gépen. Pascal és Leibniz korábbi számítógépei csak aritmetikai műveleteket végeztek. Babbage ezzel szemben egy olyan gép megtervezésére törekedett, amely egy adott programot végrehajt, egy adott függvény számértékét számítja ki. A különbségi gép fő elemeként Babbage egy fogaskereket használt egy decimális szám egy számjegyének memorizálására. Ennek köszönhetően 18 bites számokkal tudott működni. 1822-re felépített egy kis működő modellt, és kiszámolt rá egy négyzettáblázatot.
A Difference Engine fejlesztésével Babbage 1833-ban kezdte el az analitikai motor fejlesztését (24.4. ábra). Nagyobb fordulatszámában és egyszerűbb kialakításában kellett különböznie a különbségmotortól. A projekt szerint az új gépet gőzerővel kellett volna meghajtani.
Az analitikai motort tisztán mechanikus berendezésnek tervezték, három fő egységgel. Az első blokk egy eszköz, amely számokat tárol a fogaskerekek regisztereiben, és egy rendszer, amely ezeket a számokat egyik csomópontból a másikba továbbítja (a modern terminológiában ez a memória). A második blokk egy olyan eszköz, amely lehetővé teszi aritmetikai műveletek végrehajtását. Babbage "malomnak" nevezte. A harmadik blokk a gép műveleti sorrendjének szabályozására szolgált. Az elemzőgép kialakítása tartalmazta a kezdeti adatok bevitelére és a kapott eredmények kinyomtatására szolgáló eszközt is.
Feltételezték, hogy a gép egy olyan program szerint fog működni, amely beállítja a műveletek sorrendjét és a számok átvitelét a memóriából a malomba és fordítva. A programokat viszont kódolni kellett és át kellett vinni lyukkártyákra. Ekkor már ilyen kártyákat használtak a szövőszékek automatikus vezérlésére. Ezzel egy időben a matematikus, Lady Ada Lovelace – Lord Byron angol költő lánya – fejleszti az első programokat Babbage gépéhez. Sok ötletet lefektetett, és számos olyan fogalmat és kifejezést vezetett be, amelyeket ma is használnak.
Rizs. 24.4. Babbage analitikai motorja
Sajnos a technológia elégtelen fejlettsége miatt a Babbage projekt nem valósult meg. Ennek ellenére munkája fontos volt; sok későbbi feltaláló kihasználta az általa feltalált eszközök mögött rejlő ötleteket.
Az amerikai népszámlálás során a számítások automatizálásának szükségessége arra késztette Heinrich Hollerithot, hogy 1888-ban megalkotott egy tabulátor nevű eszközt (24.5. ábra), amelyben a lyukkártyákra nyomtatott információkat elektromos áram segítségével fejtették meg. Ezzel az eszközzel az eddigi nyolc év helyett mindössze 3 év alatt lehetett feldolgozni a népszámlálási adatokat. 1924-ben Hollerith megalapította az IBM-et tabulátorok sorozatgyártására.
Rizs. 24.5. Tabulátor
A matematikusok elméleti fejleményei: az angol A. Turing és a tőle függetlenül dolgozó amerikai E. Post óriási hatással voltak a számítástechnika fejlődésére. A "Turing (posta) gép" egy programozható számítógép prototípusa. Ezek a tudósok megmutatták annak alapvető lehetőségét, hogy bármilyen probléma automatákkal megoldható, feltéve, hogy az a gép által végrehajtott műveletekre összpontosító algoritmus formájában ábrázolható.
Több mint másfél évszázad telt el azóta, hogy Babbage megszületett az elemzőgép megalkotására vonatkozó ötlete a valódi megvalósításig. Miért volt ekkora az időkülönbség az ötlet megszületése és a technikai megvalósítás között? Ez annak a ténynek köszönhető, hogy bármilyen eszköz, beleértve a számítógépet is, létrehozásakor nagyon fontos tényező az elemalap kiválasztása, vagyis azon részek, amelyekből a teljes rendszer össze van állítva.
A vákuumcső megjelenése lehetővé tette a tudósoknak, hogy megvalósítsák egy számítástechnikai gép létrehozásának ötletét. 1946-ban jelent meg az Egyesült Államokban, és az ENIAC nevet kapta(ENIAC az Electronic Numerical Integrator and Calculator rövidítése – 24.6. ábra). Ez az esemény jelentette az elektronikus számítógépek (ECM) fejlődésének útját.
24.6. ábra. Az első ENIAC számítógép
A számítógépek további fejlesztését az elektronika fejlődése, az új elemek, működési elvek megjelenése, vagyis az elembázis fejlesztése, bővítése határozta meg. Jelenleg a számítógépeknek már több generációja létezik. A számítógépek generációja alatt az elektronikus számítógépek minden típusát és modelljét értjük, amelyeket különböző tervezőcsoportok fejlesztettek ki, de ugyanazon tudományos és műszaki elvekre épülnek. A generációváltás hátterében az alapvetően eltérő technológiákkal készült új elemek megjelenése áll.
Első generáció (1946 - 50-es évek közepe). Az elem alapjául speciális vázra szerelt elektronikus vákuumcsövek, valamint ellenállások és kondenzátorok szolgáltak. Az elemeket vezetékekkel csuklós rögzítéssel kötötték össze. Az ENIAC számítógép 20 ezer elektronikus csövet tartalmazott, amelyből havonta 2000-et cseréltek, a gép egy másodperc alatt 300 szorzást vagy többjegyű szám 5000 összeadását hajtotta végre.
A kiváló matematikus, John von Neumann és munkatársai jelentésükben felvázolták egy új típusú számítógép logikai felépítésének alapelveit, amelyeket később az EDVAK projektben (1950) is megvalósítottak. A jelentés azzal érvelt, hogy a számítógépeket elektronikus alapon kell létrehozni, és kettes számrendszerben kell működniük. Tartalmaznia kell a következő eszközöket: aritmetika, központi vezérlés, tárolás, adatok bevitelére és eredmények kimenetére. A tudósok két működési elvet is megfogalmaztak: a programozott vezérlés elvét a parancsok szekvenciális végrehajtásával és a tárolt program elvét. A következő generációk legtöbb számítógépének tervezését, ahol ezeket az elveket megvalósították, "von Neumann architektúrának" nevezték.
Az első hazai számítógépet 1951-ben hozták létre S. A. Lebegyev akadémikus vezetésével, és MESM-nek (kis elektronikus számológép) hívták. Ekkor helyezték üzembe a BESM-2-t (nagyméretű elektronikus számológép). Az 1950-es években Európa legerősebb számítógépe a szovjet M-20 elektronikus számítógép volt, 20 ezer op / s sebességgel és 4000 számítógépes szó memóriakapacitásával.
MESM (kis elektronikus számológép)
Azóta megindult a hazai számítástechnika rohamos virágzása, és a 60-as évek végére sikeresen működött hazánkban az akkori legjobb teljesítményű (1 millió op/s) számítógép, a BESM-6, amelyben A számítógépek következő generációinak számos működési elvét megvalósították. ...
BESM-6 (nagy elektronikus számológép)
Az új számítógépes modellek megjelenésével ennek a tevékenységi körnek az elnevezése megváltozott. Korábban minden számítási technikát általánosan „számítóeszközöknek és eszközöknek” neveztek. Ma már mindent, ami a számítógépekkel kapcsolatos, számítástechnikának nevezik.
Soroljuk fel az első generációs számítógép jellemző tulajdonságait.
♦ Alapelemek: vákuumcsövek, ellenállások, kondenzátorok. Elemek csatlakoztatása: falra szerelés vezetékekkel.
♦ Méretek: A számítógép hatalmas szekrények formájában készült, és egy speciális számítógéptermet foglal el.
♦ Nagy sebességű teljesítmény: 10-20 ezer op/s.
♦ A vákuumcsövek gyakori meghibásodása miatt a működés túl nehézkes. Fennáll a számítógép túlmelegedésének veszélye.
♦ Programozás: fáradságos folyamat gépi kódokban. Ebben az esetben ismerni kell a gép összes parancsát, azok bináris ábrázolását, a számítógép architektúráját. Ezzel főleg matematikus-programozók foglalkoztak, akik közvetlenül a vezérlőpultján dolgoztak. A számítógépek karbantartása magas szakmai színvonalat követelt meg a személyzettől.
A második generáció az 50-es évek végétől a 60-as évek végéig tartó időszakra esik.
Ekkorra már feltalálták a tranzisztort, ami a vákuumcsövet váltotta fel. Ez lehetővé tette, hogy a számítógép elemi alapját félvezető elemekkel (tranzisztorok, diódák), valamint fejlettebb kialakítású ellenállások és kondenzátorok helyettesítsék (24.7. ábra). Egy tranzisztor 40 elektronikus csövet helyettesített, nagyobb sebességgel dolgozott, olcsóbb és megbízhatóbb volt. Átlagos élettartama 1000-szerese volt az elektronikus csövekének.
Változott az elemek összekötésének technológiája is. Megjelentek az első nyomtatott áramköri lapok (lásd a 24.7. ábrát) - szigetelőanyagból, például getinaxból készült lemezek, amelyekre speciális fotomontázs technológiával vezetőképes anyagot vittek fel. Speciális aljzatok voltak az elemalap rögzítésére a nyomtatott áramköri lapon.
Rizs. 24.7. Tranzisztorok, diódák, ellenállások, kondenzátorok és nyomtatott áramköri lapok
Az egyik típusú elem ilyen formális cseréje egy másikra jelentősen befolyásolta a számítógép összes jellemzőjét: méreteket, megbízhatóságot, termelékenységet, működési feltételeket, programozási stílust és a gépen végzett munkát. A számítógépgyártás technológiai folyamata megváltozott.
Rizs. 24.8. Második generációs számítógép
Soroljuk fel a második generációs számítógép jellemző tulajdonságait (24.8. ábra).
- Elem alap
: félvezető elemek. Elemek csatlakoztatása: nyomtatott áramköri lapok és felületi szerelés.
- Méretek (szerkesztés)
: A számítógépek azonos típusú, emberi magasságnál valamivel magasabb állványok formájában készülnek. Elhelyezésükhöz speciálisan felszerelt gépteremre van szükség, amelyben a kábeleket a padló alatt fektetik le, számos autonóm eszközt összekötve.
- Teljesítmény
: százezertől 1 millió op/s-ig.
- Kizsákmányolás
: leegyszerűsítve. Megjelentek a nagy létszámú kiszolgáló személyzettel rendelkező számítástechnikai központok, ahol általában több számítógépet telepítettek. Így alakult ki a központosított információfeldolgozás fogalma a számítógépeken. Több elem meghibásodása esetén a teljes táblát cserélték ki, és nem minden elemet külön-külön, mint az előző generáció számítógépében.
- Programozás
: jelentősen megváltozott, mióta főként algoritmikus nyelveken kezdték végrehajtani. A programozók már nem a teremben dolgoztak, hanem lyukkártyán vagy mágnesszalagon adták műsoraikat speciálisan képzett kezelőknek. A problémákat kötegelt (többprogramos) módban oldották meg, azaz minden program egymás után került be a számítógépbe, és feldolgozása a megfelelő eszközök kiadásával történt. A megoldás eredményeit speciális, a szélek mentén perforált papírra nyomtattuk.
- Változások történtek mind a számítógép felépítésében, mind a felépítési elvben
... A merev vezérlési elvet egy mikroprogram váltotta fel. A programozhatóság elvének megvalósításához állandó memória szükséges a számítógépben, amelynek celláiban mindig vannak a vezérlőjelek különféle kombinációinak megfelelő kódok. Minden ilyen kombináció lehetővé teszi egy elemi művelet végrehajtását, azaz bizonyos elektromos áramkörök csatlakoztatását.
- Bevezették az időmegosztás elvét
, amely biztosította a különböző eszközök működési időbeli átfedését, például egy mágnesszalagról származó bemeneti-kimeneti eszköz egyidejűleg működik a processzorral.
Ez az időszak a 60-as évek végétől a 70-es évek végéig tart. Ahogyan a tranzisztorok feltalálása a második generációs számítógépek megalkotásához vezetett, az integrált áramkörök megjelenése a számítástechnika fejlődésének új szakaszát jelentette - a harmadik generációs gépek megszületését.
1958-ban John Kilby először készített kísérleti integrált áramkört. Az ilyen áramkörök több tíz, száz vagy akár több ezer tranzisztort és egyéb fizikailag elválaszthatatlan elemeket tartalmazhatnak. Az integrált áramkör (24.9. ábra) ugyanazokat a funkciókat látja el, mint egy második generációs számítógépelem-bázisra épülő hasonló áramkör, ugyanakkor lényegesen kisebb méretekkel és nagyobb megbízhatósággal rendelkezik.
Rizs. 24.9. Integrált áramkörök Az első integrált áramkörökön alapuló számítógép az IBM-től származó IBM-360 volt. Ez egy nagy modellsorozat alapjait fektette le, melynek neve az IBM-mel kezdődött, majd következett a szám, ami a sorozat modelljeinek fejlődésével nőtt. Vagyis minél nagyobb a szám, annál több lehetőséget biztosítottak a felhasználónak.
Hasonló számítógépeket kezdtek el gyártani a KGST (Council for Mutual Economic Assistance) országaiban: a Szovjetunióban, Bulgáriában, Magyarországon, Csehszlovákiában, a Német Demokratikus Köztársaságban, Lengyelországban. Ezek közös fejlesztések voltak, minden ország bizonyos eszközökre specializálódott. Két számítógépcsalád készült:
- nagy - ES EVM (egységes rendszer), például ES-1022, ES-1035, ES-1065;
- kicsi - SM számítógép (kis rendszer), például SM-2, SM-3, SM-4.
ES EVM (egységes rendszer) ES-1035
SM EVM (rendszer kisméretű) SM-3
Abban az időben minden számítástechnikai központot felszereltek egy vagy két ES-számítógép modellel (24.10. ábra). A miniszámítógépek osztályát alkotó SM számítógépek családjának képviselői gyakran megtalálhatók laboratóriumokban, gyártásban, technológiai sorokon, próbapadokon. A számítógépek ezen osztályának sajátossága az volt, hogy mindegyik valós időben tudott dolgozni, vagyis egy adott feladatra összpontosított.
Rizs. 24.10. Harmadik generációs számítógép
Íme a harmadik generációs számítógép jellemző tulajdonságai.
- Elem alap
: integrált áramkörök, amelyek a nyomtatott áramköri lapon található speciális nyílásokba illeszkednek.
- Méretek
: az ES számítógép külső kialakítása hasonló a második generációs számítógépéhez. Számítógépes terem is szükséges az elhelyezésükhöz. A kis számítógépek pedig alapvetően két, körülbelül másfél embermagasságú állvány és egy kijelző. Az ES EVM-hez hasonlóan nem volt szükségük speciálisan felszerelt helyiségre.
- Teljesítmény
: több százezertől több millió műveletig másodpercenként.
- Kizsákmányolás
: némileg változott. A gyakori hibák kijavítása gyorsabban történik, de a rendszerszervezés nagy bonyolultsága miatt magasan képzett szakembergárdára van szükség. A rendszerprogramozó fontos szerepet játszik.
- Programozási technológia és problémamegoldás
: ugyanaz, mint az előző szakaszban, bár a számítógéppel való interakció jellege némileg megváltozott. Számos számítástechnikai központban megjelentek a kiállítótermek, ahol minden programozó adott időpontban időmegosztásos módban csatlakozhatott a számítógéphez. Mint korábban, a fő mód a feladatok kötegelt feldolgozása volt.
- Változások történtek a számítógép felépítésében
... A mikroprogramos vezérlési módszer mellett a modularitás és a gerinchálózat elvét alkalmazzák. A modularitás elve egy olyan számítógép felépítésében nyilvánul meg, amely egy sor modulon – szerkezetileg és funkcionálisan komplett elektronikus blokkok – szabványos kivitelben alapul. A gerinc a számítógépes modulok közötti kommunikáció módszerére utal, vagyis az összes bemeneti és kimeneti eszközt ugyanazok a vezetékek (buszok) kötik össze. Ez a modern rendszerbusz prototípusa.
- Megnőtt a memória mennyisége
... A mágnesdobot fokozatosan felváltják a mágneses lemezek, amelyek önálló csomagolásban készülnek. Kijelzők, plotterek jelentek meg.
Ez az időszak bizonyult a leghosszabbnak - a 70-es évek végétől napjainkig. Mindenféle újítás jellemzi, amelyek jelentős változásokhoz vezetnek. Azonban még nem történtek olyan kardinális, forradalmi változások, amelyek lehetővé tennék a számítógépek e generációjának változását. Bár, ha összehasonlítjuk a számítógépeket például a 80-as évek elején és a mai korban, akkor nyilvánvaló jelentős különbség van.
Külön kiemelendő az egyik legjelentősebb, a számítógépben megtestesülő ötlet ebben a szakaszban: több processzor egyidejű alkalmazása a számításokhoz (többprocesszoros feldolgozás). A számítógép szerkezete is megváltozott.
Az integrált áramkörök létrehozásának új technológiái lehetővé tették a 70-es évek végén - a 80-as évek elején a nagy integrált áramkörökön (LSI) alapuló negyedik generációs számítógépek kifejlesztését, amelyek integráltsági foka több tíz és százezer elem egy kristályon. Az elektronikus számítástechnikában az LSI-k használatához kapcsolódó legnagyobb változás a mikroprocesszorok létrehozása volt. Most ezt az időszakot az elektronikai ipar forradalmának tekintik. Az első mikroprocesszort az Intel készítette 1971-ben. Az egyik kristályon a berendezés minimális összetételű processzorát lehetett kialakítani, amely 2250 tranzisztort tartalmazott.
A számítástechnika történetének egyik legfontosabb eseménye a mikroprocesszor megjelenéséhez kötődik - a személyi számítógépek létrehozásához és használatához (24.11. ábra), amely még a terminológiát is befolyásolta. Fokozatosan a szilárdan gyökerező „számítógép” kifejezést felváltotta a már ismert „számítógép” szó, és a számítástechnikát számítástechnikának kezdték nevezni.
Rizs. 24.11. Személyi számítógép
A személyi számítógépek széles körű értékesítésének kezdete S. Jobs és V. Wozniak, az Apple Computer cég alapítói nevéhez fűződik, amely 1977 óta elindította az Apple személyi számítógépek gyártását. Az ilyen típusú számítógépeknél a „barátságos” környezet megteremtésének elvét vették alapul az ember számítógépen végzett munkájához, amikor a szoftverek létrehozásakor az egyik fő követelmény a kényelmes felhasználói élmény biztosítása volt. A számítógép a férfi felé fordult. További fejlesztése a felhasználó kényelmének figyelembevételével történt. Ha korábban a számítógépek működése során megvalósult a központosított információfeldolgozás elve, amikor a felhasználók egy számítógép köré összpontosultak, akkor a személyi számítógépek megjelenésével fordított mozgás – decentralizáció – következett be, amikor egy felhasználó használhatja a számítógépeket. többel dolgozni
1982 óta az IBM megkezdte egy személyi számítógép modelljének kibocsátását, amely hosszú időn keresztül etalonsá vált. Az IBM kiadta a hardverdokumentációt és a szoftverspecifikációkat, amelyek lehetővé tették más cégek számára a hardver és a szoftver fejlesztését. Így megjelentek az IBM személyi számítógépek "ikerpárjai" családjai (klónjai).
1984-ben az IBM személyi számítógépet fejlesztettek ki Intel 80286 mikroprocesszorra épül busz építészettel iparági szabvány - ISA(Industry Standart Architecture). Azóta kiélezett verseny kezdődött több személyi számítógépeket gyártó vállalat között. Az egyik processzortípus váltotta fel a másikat, ami gyakran további jelentős korszerűsítést, sőt esetenként a számítógépek teljes cseréjét is szükségessé tette. A mai napig tart a verseny az összes számítógépes eszköz tökéletesebb műszaki jellemzőinek megtalálásáért. Minden évben el kell végezni a meglévő számítógép alapvető korszerűsítését.
Az IBM PC család közös tulajdona- alulról felfelé irányuló szoftverkompatibilitás és a nyitott architektúra elve, amely lehetőséget biztosít a meglévő hardverek hozzáadására a régiek eltávolítása vagy módosítása nélkül a teljes számítógép cseréje nélkül.
Modern számítógépek túlszárnyalja az előző generációk számítógépeit kompaktságában, nagyszerű képességeiben és elérhetőségében a különböző felhasználói kategóriák számára.
A negyedik generációs számítógépek két irányban fejlődnek, amelyekről ebben a részben a következő témakörökben lesz szó. Első irány- többprocesszoros számítástechnikai rendszerek létrehozása. Második- olcsó személyi számítógépek gyártása asztali és hordozható változatban és ezek alapján - számítógépes hálózatok.
1. Meséljen a számítástechnikai eszközök fejlődésének történetéről a számítógépek megjelenése előtt!
2. Mi a számítógépes generáció és mi okozza a generációváltást?
3. Meséljen nekünk a számítógépek első generációjáról!
4. Meséljen nekünk a számítógépek második generációjáról!
5. Meséljen nekünk a számítógépek harmadik generációjáról!
6. Meséljen nekünk a számítógépek negyedik generációjáról!
7. Mikor és miért kezdték fokozatosan felváltani a „számítógép” elnevezést a „számítógép” kifejezés?
8. Ki az a híres matematikus, Neumann János?
A téma tanulmányozása után megtudhatja:
Melyek a főbb irányzatok a számítógépek fejlesztésében;
- mi az oka ezeknek a tendenciáknak.
 |
 |
A számítógépek funkcionalitásának ismeretében elgondolkodhat fejlesztésük kilátásain. Ez nem túl kifizetődő elfoglaltság, főleg számítástechnikával kapcsolatban, hiszen egyetlen más területen sem történik ilyen jelentős változás ilyen rövid idő alatt. Ennek ellenére a számítástechnika fejlődésének lényege a következő: eleinte a számítógépek használatának egy viszonylag új területe nyílik meg az emberek előtt, de ezen ötletek megvalósításához a számítógépek néhány új, technológiailag biztosított képességére van szükség. Amint a szükséges technológiák kifejlesztésre és bevezetésre kerülnek, azonnal nyilvánvalóvá válnak a számítógépek, stb. további ígéretes alkalmazási területei.
A Fujitsu például kifejlesztett egy sokoldalú portás robotot. A szálloda halljában egy robot rekedt baritonnal fogadja a vendégeket. A szobaszám megadása után a robot mindkét „kézbe” veszi a nehéz bőröndöket, vagy kigördül a kocsiból, és elindul a lift felé, majd megnyomja a lift hívógombját, felemelkedik az emeletre és kikíséri a vendégeket a szobába. Az elektronikus szállodatérkép, nyolc kamera és ultrahangos érzékelők lehetővé teszik a robot számára, hogy minden akadályt leküzdjön. A jobb és bal oldali kerekek egymástól függetlenül forognak, így lejtőn és egyenetlen felületeken könnyű vezetni. A 3D képfeldolgozó rendszer segítségével a robot tárgyakat tud venni és átadni a vendégeknek. A robot érzékeny a hangutasításokra, és csatlakozik az internethez. A szállodainformációk a színes érintőképernyőn érhetők el. Éjszaka egy robot járőrözik a szálloda folyosóin.
A Massachusetts Institute of Technology-ban (USA) például beépített számítógépekkel és elektronikus eszközökkel ellátott ruházati modelleket mutattak be. Napjainkban egy új divat a "kiberdivat". Az ábrán a ruhát díszítő cyber bross nem csak egy kiegészítő – ez egy elektronikus eszköz, amely viselője szívverésével együtt villog.
Feltételezhető, hogy a jövőben több száz aktív számítógépes eszköz lesz, amelyek nyomon követik állapotunkat, helyzetünket, könnyen érzékelik információinkat és vezérlik a háztartási gépeket. Nem lesznek ugyanabban a közös "burokban". Mindenhol ott lesznek. Az ilyen számítógépes eszközök fejlesztési kilátásai: sokkal miniatűrebbek lesznek, és alacsonyak lesznek.
Vegye figyelembe az információs szolgáltatásokat és menedzsmentet biztosító számítástechnika fejlődésének kilátásait és trendjeit. Minden számítógép nem csak azt tudja, hogyan kell pontosan és gyorsan olvasni, hanem az információ nagy kapacitású tárolására is alkalmas. Jelenleg a számítógépek legsajátosabb funkciója, az információs funkció kerül felhasználásra, és éppen ez az egyik oka a közelgő "általános informatizálásnak". Az információkat általában számítógépen készítik el, majd kinyomtatják és ebben a formában terjesztik.
A XXI. század elején azonban változás várható a fő információs környezetben - az információk nagy részét nem a hagyományos kommunikációs csatornákon - rádión, televízión, nyomtatott formában -, hanem számítógépes hálózatokon keresztül kapják meg az emberek.
A számítógép-használat céljának megváltoztatása már folyamatban van. Korábban a számítógépek kizárólag különféle tudományos, műszaki és gazdasági számítások elvégzésére szolgáltak, és általános számítástechnikai képzettséggel rendelkező felhasználók, programozók dolgoztak rajtuk.
A távközlés megjelenésének köszönhetően gyökeresen megváltozik a felhasználók számítógép-használati területe. A számítógépes távközlés iránti kereslet folyamatosan bővül. Egyre többen keresik fel az internetet, hogy tájékozódjanak a vonatok menetrendjéről vagy a Duma legfrissebb híreiről, megismerkedjenek egy kolléga tudományos cikkével, válasszanak egy szabad estét stb. bármikor és bárhol.
Jelenleg az internet fejlesztésének új koncepciója van kidolgozás alatt - ez a szemantikus web létrehozása. Ez a meglévő világháló kiegészítője, és célja, hogy a hálózaton közzétett információkat érthetőbbé tegye a számítógépek számára. 1999 óta a Szemantikus Web projekt a World Wide Web Consortium égisze alatt fejlődik.
Jelenleg a számítógépek meglehetősen korlátozottan vesznek részt az internetes információképzésben és -feldolgozásban. A számítógépek funkciói elsősorban az információk tárolására, megjelenítésére és visszakeresésére korlátozódnak. Ennek oka az a tény, hogy az interneten található információk nagy része szöveges formában van, és a számítógépek nem képesek felfogni és megérteni a szemantikai információkat. Információ létrehozása, értékelése, osztályozása és aktualizálása - mindezt továbbra is egy személy végzi.
Felmerül a kérdés: hogyan lehet elérni, hogy a számítógépek megértsék a hálózaton közzétett információk jelentését, és hogyan tanítsák meg a számítógépeket annak használatára? Ha a számítógépet még nem lehet megtanítani az emberi nyelv megértésére, akkor olyan nyelvet kell alkotni, amely érthető lenne a számítógép számára. Ideális esetben az interneten található összes információnak két nyelven kell megjelennie: egy nyelven, amelyet egy személy megért, és egy nyelven, amelyet a számítógép megért. A szemantikus weben található hálózati erőforrások számítógép által érthető leírásának létrehozásához az RDF (Resource Description Framework) formátumot hozták létre. Úgy tervezték, hogy metaadatokat tároljon (a metaadatok az adatokra vonatkozó adatok), és nem emberek általi olvasásra vagy felhasználásra készült. Az RDF leírásokat minden hálózati erőforráshoz csatolni kell, és a számítógépnek automatikusan fel kell dolgoznia.
A szemantikus web jól strukturált információkhoz biztosít hozzáférést bármely alkalmazás számára, platformtól és programozási nyelvtől függetlenül. A programok képesek lesznek maguk megtalálni a szükséges forrásokat, feldolgozni az információkat, általánosítani az adatokat, azonosítani a logikai összefüggéseket, következtetéseket levonni, sőt ezek alapján döntéseket hozni. Ha széles körben elterjedt és megfelelően alkalmazzák, a szemantikus web forradalmasíthatja az internetet.
A szemantikus web egy olyan web fogalma, amelyben minden emberi nyelvű információforrást el kell látni a számítógép számára érthető leírással.
A számítógépnek teljesen mobilnak kell lennie, és rádiómodemmel kell rendelkeznie, hogy beléphessen a számítógépes hálózatba. A jövőben a hordozható számítógépeknek a modern szuperszámítógépek teljesítményéhez hasonló sebességű miniatűrökké kell válniuk. Jó felbontású lapos kijelzővel kell rendelkezniük. Külső tárolóeszközeik - mágneslemezeik - ha kicsik, akkor 100 GB-nál nagyobb kapacitásúak lesznek. Annak érdekében, hogy a számítógéppel természetes nyelven tudjon kommunikálni, széles körben lesz felszerelve multimédiás lehetőségekkel, elsősorban audio- és videoeszközökkel.
A számítógépek közötti jó minőségű és mindenütt jelen lévő információcsere biztosítása érdekében alapvetően új kommunikációs módszereket alkalmaznak:
♦ infravörös csatornák a látótávolságon belül;
♦ televíziós csatornák;
♦ vezeték nélküli technológia a nagy sebességű digitális kommunikációhoz.
Ez lehetővé teszi az összes létező rendszert összekapcsoló, rendkívül nagy sebességű információs autópályák rendszereinek kiépítését.
A számítógépek alkalmazási területei bővülnek, és mindegyik új irányzatot határoz meg a számítástechnika fejlődésében. A jövőben a szuperszámítógépektől a személyi számítógépekig minden számítástechnikai komplexum és rendszer egyetlen számítógépes hálózat részévé válik. Egy ilyen bonyolult elosztott szerkezet mellett pedig gyakorlatilag korlátlan sávszélességet és információátviteli sebességet kellene biztosítani.
A modern félvezető számítógépek hamarosan kimerítik a bennük rejlő lehetőségeket, és még a mikroáramkörök háromdimenziós architektúrájára való átállással is 1015 művelet/másodpercre korlátozzák a teljesítményüket. A számítógépek fejlesztésének új módjait több irányban is keresik. A modern számítógépek helyettesítésére számos alternatíva létezik – kvantumszámítógépek, neuroszámítógépek és optikai számítógépek. A „jövő számítógépeinek” fejlesztése során a tudományágak széles skáláját használják fel: molekuláris elektronika, molekuláris biológia, robotika, kvantummechanika, szerves kémia stb. Nézzük meg ezeknek a számítógépeknek a főbb jellemzőit.
Optikai számítógép. Az optikai számítógépekben az információhordozó a fényáram. Az optikai sugárzás információhordozóként való felhasználása számos előnnyel jár az elektromos jelekkel szemben:
♦ a fényjel terjedési sebessége nagyobb, mint az elektromosé;
♦ a fényáramok, ellentétben az elektromosakkal, keresztezhetik egymást;
♦ a fényáramok szabad téren keresztül továbbíthatók;
♦ párhuzamos architektúrák létrehozásának képessége.
A hagyományos elektronikus számítógépekhez képest nagyobb számú párhuzamos architektúra létrehozása az optikai számítógépek legfőbb előnye, amely lehetővé teszi a sebesség és a párhuzamos információfeldolgozás korlátainak leküzdését. Az optikai technológiák nemcsak az optikai számítógépek létrehozása szempontjából fontosak, hanem az optikai kommunikáció és az internet szempontjából is.
Neuroszámítógép... Egyes problémák megoldásához szükség van egy hatékony mesterséges intelligencia rendszer létrehozására, amely képes feldolgozni az információkat anélkül, hogy sok számítási erőforrást ráfordítana. És egy ilyen probléma megoldásának kiváló analógja lehet az élő szervezetek agya és idegrendszere, amely hatékonyan képes feldolgozni az érzékszervi információkat. Az emberi agy 10 milliárd idegsejtből - neuronból áll. Hasonló módon kell felépíteni egy neuronok funkcióit szimuláló neurokomputert.
A gyakran bioszámítógépeknek nevezett neuroszámítógépek megjelenése nagyrészt a nanotechnológia fejlődésével függ össze, amelyben számos ország tudósai aktívan részt vesznek. A neurokomputereket feltehetően neurochipek (mesterséges neuronok) és neuronszerű kapcsolatok alapján építik fel, amelyek funkcionálisan egy adott algoritmusra fókuszálnak egy adott probléma megoldására. Ezért a különböző típusú problémák megoldásához különböző topológiájú neurális hálózatra (a neurochipek csatlakozási típusaira) van szükség. Egy mesterséges neuron több algoritmus működésében is használható információfeldolgozásra a hálózatban, és mindegyik algoritmus több mesterséges neuron felhasználásával valósul meg. Egy neurális hálózat (perceptron) tanítható a minták felismerésére.
A neurokomputerek létrehozásának lehetősége abban rejlik, hogy az agyi és idegrendszeri tulajdonságokkal rendelkező mesterséges struktúrák számos fontos tulajdonsággal rendelkeznek: párhuzamos információfeldolgozás, tanulási képesség, automatikus osztályozás képessége, nagy megbízhatóság, asszociativitás.
Kvantum számítógép... A kvantumszámítógép a kvantummechanika törvényein alapul. A kvantummechanika lehetővé teszi a mikrorészecskék (atomok, molekulák, atommagok) és rendszereik leírásának módját, mozgástörvényeit. A kvantummechanika törvényei képezik az anyag szerkezetének tanulmányozásának alapját. Lehetővé tették az atomok szerkezetének tisztázását, a kémiai kötések természetének megállapítását, az elemek periódusos rendszerének magyarázatát, az atommagok szerkezetének megértését, az elemi részecskék tulajdonságainak tanulmányozását.
A kvantumszámítógép fizikai elve egy atom energiájának megváltoztatásán alapul. Ez egy diszkrét EQ, EI, ... En értéksorozattal rendelkezik, amelyet az atom energiaspektrumának neveznek. Az elektromágneses energia atom általi kibocsátása és elnyelése külön részekben - kvantumokban vagy fotonokban - történik. Amikor egy foton elnyelődik, az atom energiája megnő, és átmenet következik be az alsó szintről a felső szintre; amikor egy foton kibocsátódik, fordított lefelé történő átmenet következik be.
Ezért a "qubit" (qubit, Quantum Bit) fogalmát a kvantumszámítógép alapegységeként vezették be, a hagyományos számítógépekhez hasonlóan, ahol a "bit" fogalmát használják. Ismeretes, hogy egy bitnek csak két állapota van - 0 és 1, míg a qubitnek sokkal több állapota van. Ezért a kvantumrendszer állapotának leírására bevezették a hullámfüggvény fogalmát nagyszámú értékkel rendelkező vektor formájában.
A kvantumszámítógépeknél és a klasszikusoknál is bevezették az elemi kvantumlogikai műveleteket: diszjunkciót, konjunkciót és negációt, amelyek segítségével a kvantumszámítógép minden logikája meg lesz szervezve. A kvantumszámítógép megalkotásakor a fő figyelmet a qubitek stimulált emisszióval történő szabályozására, valamint a spontán emisszió megelőzésére fordítják, amely megzavarja a teljes kvantumrendszer működését.
Feltételezhető, hogy a kvantum, optikai és neurális számítógépek kombinációja egy erőteljes hibrid számítástechnikai rendszert ad a világnak. Egy ilyen rendszert hatalmas teljesítménye (kb. 1051) különböztet meg a megszokottól, a műveletek párhuzamossága, valamint az érzékszervi információk hatékony feldolgozásának és kezelésének képessége miatt. A "jövő számítógépeinek" előállítása jelentős gazdasági költségeket igényel, több tucatszor magasabb, mint a modern félvezető számítógépek gyártási költségei.
A 28.1. táblázat a számítástechnika jellemzőinek általános tendenciáit mutatja, figyelembe véve mind a modern, mind az ígéretes számítógépek fő felhasználási területeit.
28.1. táblázat. Trendek a számítógép jellemzőiben
1. Milyen kapcsolat van a számítógép-használat célja és a számítástechnika fejlődése között?
2. Mondjon példákat a számítógépek jövőbeni felhasználására!
3. Mire összpontosítanak az ígéretes számítógépes rendszerek?
4. Hogyan képzeli el a számítástechnika jövőjét?
5. A számítógépek műszaki paramétereinek milyen értékei alapján lehet vezérelni a közeljövőben?
6. Mi a Szemantikus Web célja?
7. Miért fejlesztik a számítógépeket különböző működési elvek alapján?
8. Mi az optikai számítógép létrehozásának fő ötlete?
9. Mi a neurokomputer létrehozásának fő ötlete?
10. Mi a kvantumszámítógép létrehozásának fő ötlete?
