În cunoașterea activităților de calculator există mai multe niveluri. Primul dintre acestea, care este necesar pentru fiecare specialist, este nivelul de arhitectură. Arhitectura este principiile generale ale construcției computerelor, realizând controlul programatic al funcționării și interacțiunii principalelor noduri funcționale. La acest nivel nu este necesară cunoașterea soluțiilor de circuit ale ingineriei radio și microelectronicii moderne. Acesta din urmă depășește, în general, dincolo de informatică, este necesar numai pentru dezvoltatorii de elemente fizice ale computerelor.
Nivelul de arhitectură este destul de adânc, include aspecte legate de controlul calculatorului (programarea) în limba instrucțiunilor mașinii (asamblor). Această metodă de control este mult mai complicată decât scrierea de programe în limbi de nivel înalt și totuși, fără ao înțelege, este imposibil să înțelegem funcționarea reală a calculatorului.
Următorul nivel este principiile logice și schemele de implementare a principalelor noduri operaționale ale computerului (declanșatoare, extensii, etc.). Înțelegerea acestor principii este foarte de dorit și va extinde în mod semnificativ perspectiva unui specialist în domeniul informaticii (și al predării sale).
Etapa inițială de dezvoltare a tehnologiei informatice
Totul a început cu ideea de a învăța aparatul să numere sau cel puțin să adauge numere întregi din mai multe cifre. În jurul anului 1500, o mare figură a Iluminismului, Leonardo da Vinci, a elaborat o schiță a unui dispozitiv de însumare de 13 cifre, care a fost prima încercare de a rezolva această problemă, la care am ajuns. În 1642, Blaise Pascal, faimosul fizician francez, matematician și inginer, a construit prima mașină de sumare a operațiilor. Mașina pe 8 biți a supraviețuit până în prezent.
Din curiozitate remarcabilă, modul în care contemporanii perceput masina lui Pascal pentru a crea o unitate, practic, util și folosite pe scară largă - o mașină adăugând (dispozitiv de calcul mecanic, care poate efectua 4 operații aritmetice) - a durat aproape 250 de ani. Deja la începutul secolului al XIX-lea, nivelul de dezvoltare a unui număr de științe și domenii de practica (matematică, mecanică, astronomie, inginerie, navigație și altele.) A fost atât de mare încât acestea sunt puternic solicitate de performanța volumului imens de calcule care depășesc capacitatea umană, nu înarmat tehnologie adecvată. Mai sus crearea și îmbunătățirea condițiilor de lucru în calitate de oameni de știință restante de renume internațional, și sute de oameni sale, numele multora dintre ei nu au ajuns la noi, dedicat viața lor la proiectarea de dispozitive de calcul mecanice.
Chiar și în '70 secolului XX au pe rafturi erau mașini mecanice de calcul și a lor „familie imediată“, este echipat cu o unitate electrica - tastaturi electromecanice calculatoare. Așa cum se întâmplă de multe ori, ele sunt destul de o latură lungă de timp de partea cu un nivel perfect pentru tehnica uimitoare - calculatoare digitale automate (ATSVM), care, în limbajul comun adesea menționată ca un computer (deși, strict vorbind, aceste concepte nu sunt exact la fel). Istoria ATSVM merge înapoi la prima jumătate a secolului al XIX-lea și este conectat cu numele matematicianului englez remarcabil și inginerul Charles Babbage. Ei în 1822 și a fost proiectat aproape 30 de ani pentru a construi și de a îmbunătăți masina, numit primul „diferență“, și apoi, după numeroase îmbunătățiri de design, „analitic“. În mașina "analitică" s-au pus principiile care au devenit fundamentale pentru tehnologia informatică.
Execuția automată a operațiunilor.
Pentru a efectua calcule pe scară largă, este importantă nu numai cât de repede se efectuează o singură operație aritmetică, ci și că nu există "lacune" între operațiunile care necesită intervenție umană directă. De exemplu, cele mai multe calculatoare moderne nu îndeplinesc această cerință, deși fiecare acțiune disponibilă acestora este foarte rapidă. Este necesar ca operațiunile să se urmeze unul pe altul fără a se opri.
Lucrul la programul "în mișcare".
Pentru executarea automată a operațiunilor, programul trebuie introdus în dispozitivul executiv la o viteză proporțională cu viteza de operare. Babbage a propus să se folosească pentru programele pre-înregistrate și să le pună în mașinile perforate, care până atunci erau folosite pentru a controla războaiele.
Necesitatea unui dispozitiv special - memorie - pentru stocarea datelor (Babbage îl numește "depozit").
Aceste idei revoluționare s-au confruntat cu imposibilitatea realizării lor pe baza ingineriei mecanice, pentru că înainte de apariția primului motor electric a rămas aproape o jumătate de secol, iar prima lampă radio electronică - aproape un secol! Ei au fost atât de mult înainte de timpul lor încât au fost în mare parte uitați și redescoperiți în secolul următor.
Pentru prima dată, funcționarea automată a dispozitivelor de calcul a apărut la mijlocul secolului XX. Acest lucru a devenit posibil datorită utilizării releelor electromecanice împreună cu modelele mecanice. Lucrările la mașinile releu a început în anii '30 și a continuat cu diferite niveluri de succes până atunci, până în 1944, sub conducerea lui Howard Aiken - matematician american și fizician - la IBM (International Business Machines) masina de compania „Mark-1 nu a fost pornit ", A realizat pentru prima dată ideile lui Babbage (deși dezvoltatorii, aparent, nu erau familiarizați cu acesta). Pentru a reprezenta numerele în ea, s-au folosit elemente mecanice (roți de numărare), pentru control - electromecanice. Una dintre cele mai puternice mașini de releu PBM-1 a fost la începutul anilor '50 a fost construit în Uniunea Sovietică sub conducerea N.I.Bessonova; a efectuat până la 20 de multiplicări pe secundă cu numere binare suficient de lungi.
Cu toate acestea, apariția mașinilor cu releu este întârziată fără speranță și sunt foarte rapid înlocuite cu electronice, mult mai productive și mai fiabile.
Dezvoltarea bazei de calculatoare
După cum sa menționat mai sus, istoria computerelor moderne are cinci generații. În mod condiționat, alocați în mod corespunzător și cinci perioade de dezvoltare a tehnologiei informatice. Este interesant să vedem ce evenimente cheie au avut loc în aceste perioade și ce descoperiri au dus la schimbarea generațiilor de calculatoare.
Începutul anilor 50 - sfârșitul anilor '50.
Apariția și înflorirea computerelor primei generații (bază elementară: lămpi electronice), programare în coduri. În această perioadă a fost inventat un tranzistor.
Aplicarea practică a tranzistorului inventat în 1947 de la sfârșitul anilor 1950 a avut un impact decisiv asupra dezvoltării tehnologiei informatice. Această descoperire a determinat esența celei de-a doua generații de calculatoare - calculatoare bazate pe elemente semiconductoare. Mulți oameni de știință au studiat semiconductorii, dar cele mai cunoscute experimente ale lui William Bedford Shockley în 1947; această dată apare în majoritatea surselor ca dată a invenției tranzistorului. În 1956, pentru munca sa în domeniul tehnologiei semiconductoare, Bedford Shockley a primit Premiul Nobel. Cu toate acestea, utilizarea calculatoarelor cu tuburi a continuat până la începutul anilor 1970.
De la începutul anilor '50, aparatele de iluminat au fost dezvoltate rapid. Această direcție a fost dezvoltată activ în URSS. În 1950, a fost pus în funcțiune computerul MEMSM (Small Electronic Counting Machine), care a produs mai mult de 100 operațiuni pe secundă. Și doi ani mai târziu a apărut computerul BESM (10.000 operațiuni pe secundă). Un eveniment important a avut loc în 1955: sub conducerea designer-șefului G. Amdahl, IBM a dezvoltat primul calculator comercial cu aritmetică plutitoare hardware.
De la sfârșitul anilor 50 începe să introducă tehnologia semiconductorilor. De exemplu, în 1958, computerul M-20 a fost dezvoltat în URSS pe elemente de tub și semiconductori.
Sfârșitul anilor 50 - mijlocul anilor '60.
Producția de mașini de iluminat continuă. Introducerea elementelor semiconductoare începe, apar computerele din a doua generație: computerele s-au diminuat, au apărut așa-numitele mini-calculatoare, au început să se aplice limbi algoritmice.
În 1960, prima mașină de control semiconductor domestic "Dnepr" a fost dezvoltată în URSS. Tehnologiile semiconductoare au permis nu numai creșterea fiabilității, ci și diminuarea semnificativă a dimensiunilor mașinilor. La începutul anilor '60 compania decembrie a dezvoltat primul mini-calculator PDP-1, iar doi ani mai târziu a început să vândă calculatoare PDP-5. În același timp, puterea de calculator a crescut: în 1962, IBM a dezvoltat 7030 pentru laboratorul nuclear din Los Alamos; iar în 1964 Seymour Cray a creat un calculator CDC 6000, care de câțiva ani a fost cel mai productiv calculator din lume. Un an mai târziu, primul supercomputer BESM 6 a apărut în URSS, care avea o capacitate de 1 milion de operațiuni pe secundă. (Cam în aceeași perioadă, IBM a dezvoltat sistemul IBM System 360.) În acest moment am văzut dezvoltarea rapidă a tehnologiei: lansarea celebrelor mașini a început „Minsk-32“, familia „Nairi“ și „Ural“.
Mijlocul anilor 60 - mijlocul anilor '70.
Apariția așa-numitei integrări pe scară mică (circuite integrate) și, în consecință, apariția unor computere de generația a treia. Reducerea suplimentară a dimensiunilor, accesul de la terminalele la distanță. În această perioadă apare primul microprocesor.
Mijlocul anilor 70 - mijlocul anilor '80.
Există computere de generația a patra, bazate pe microprocesoare. Calculatoarele personale câștigă popularitate, producția și consumul în masă au loc. Împreună cu crearea de micro-calculatoare ieftine, se îmbunătățesc sistemele de calcul puternice cu procesoare multiprocesoare.
În 1974, pe baza procesorului Intel 8080 a fost proiectat computerul Altair 8800, pe care unii experți îl numesc primul computer personal în istoria tehnologiei. La un an după lansarea procesorului Intel 8080, Motorola a lansat procesorul pe 8 biți 6800, utilizat pe scară largă.
Un alt eveniment important care a contribuit la difuzarea pe scară largă a viitoarelor calculatoare „acasă“ - apariția v1977, Apple II a Apple Computer Corporation procesor de calculator 6502. Acesta a fost primul prototip al computerului modern multimedia care permite grafice color și sunet.
compania Sun Microsystems, care a făcut de la o contribuție enormă la crearea unui „calculator de rețea“ a fost fondată în 1982. În URSS la începutul anilor '80 a fost lansat producția de mașini UE-1045 au fost mașină CM 14 10 CM-14 20. Pe parcursul acestei perioade, au fost dezvoltarea de interne calculator PC-ul personal „Agat“, care a început-a produs în masă din 1985.
De la mijlocul anilor '80 începe era cea de-a cincea generație de computere. Elementul de bază: scară foarte mare circuite integrate VLSI, o creștere bruscă a puterii de calcul, punerea în aplicare a rețelelor de calculatoare pe scară largă.
Shafrin Yu.A. Tehnologia informației Ч1-М.
Mai multe activități în domeniul informaticii, programării
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: