بعد إنشاء النموذج عام 1949 في إنجلترا إدساكتم إعطاء زخم قوي للتنمية عالميجهاز كمبيوتر حفز ظهور نماذج الكمبيوتر التي شكلت الجيل الأول في عدد من البلدان. على مدى أكثر من 40 عاما من تطوير تكنولوجيا الكمبيوتر، ظهرت عدة أجيال من أجهزة الكمبيوتر، لتحل محل بعضها البعض. كان الدافع وراء ظهور أجيال جديدة هو توسيع نطاق وتطوير أساليب تطبيقها، الأمر الذي يتطلب VT أكثر إنتاجية وأرخص وموثوقية، فضلا عن ظهور جديد التقنيات الإلكترونية. بما أن الكمبيوتر عبارة عن نظام يتكون من التقنية و برمجة، ثم تحت جيلومن الطبيعي أن نفهم نماذج الكمبيوتر التي تتميز بنفس التقنية حلول البرمجيات(قاعدة العناصر، البنية المنطقية، البرمجيات). وفي الوقت نفسه، في عدد من الحالات، من الصعب للغاية تصنيف VT حسب الجيل، لأن الخط بينهما يصبح غير واضح بشكل متزايد من جيل إلى جيل.

تم استخدام أجهزة الكمبيوتر من الجيل الأول كقاعدة للعنصر أنابيب مفرغةوالتتابع. وكانت أجهزة الكمبيوتر هذه ضخمة، وعتيقة، ومكلفة للغاية، ولا يمكن شراؤها إلا من قبل الشركات الكبرى والحكومات.

كانت مجموعة التعليمات محدودة، وكانت دوائر الجهاز المنطقي الحسابي وجهاز التحكم بسيطة للغاية. تم تنفيذ ذاكرة الوصول العشوائي على زحافات، في وقت لاحق على النوى الفريت. تم استخدام الأشرطة المثقوبة والبطاقات المثقوبة والأشرطة المغناطيسية وأجهزة الطباعة للإدخال والإخراج. كان الأداء، كقاعدة عامة، في حدود 5 - 30 ألف عملية حسابية في الثانية. لقد تميزت بالموثوقية المنخفضة وأنظمة التبريد المطلوبة.

لم يكن هناك عمليا أي برامج. تمت كتابة برامج أجهزة الكمبيوتر هذه بلغة جهاز معين. تتطلب عملية البرمجة مهارة كبيرة ومعرفة جيدة بهندسة الكمبيوتر ومكوناتها قدرات البرمجيات. في البدايه هذه المرحلةتم استخدام البرمجة في أكواد الكمبيوتر (رمز الآلة)، ثم ظهرت الأكواد الآلية والمجمعات، والتي تعمل إلى حد ما على أتمتة عملية مهام البرمجة. كانت عملية البرمجة أشبه بفن، تمارسه دائرة ضيقة جدًا من علماء الرياضيات ومهندسي الكهرباء والفيزيائيين.

كقاعدة عامة، تم استخدام أجهزة الكمبيوتر من الجيل الأول لإجراء الحسابات العلمية والتقنية اللازمة للتنبؤ بالطقس وحل المشكلات الطاقة النوويةإلخ.

أظهرت تجربة أجهزة الجيل الأول وجود فجوة كبيرة بين الوقت المستغرق في تطوير البرامج ووقت الحساب. بدأ التغلب على هذه المشكلات من خلال التطوير المكثف لأدوات برمجة الأتمتة، وإنشاء أنظمة برامج الخدمة التي تبسط العمل على الجهاز وتزيد من كفاءة استخدامه. وهذا بدوره مطلوب تغيرات مذهلةفي بنية أجهزة الكمبيوتر، بهدف تقريبها من المتطلبات التي نشأت عن تجربة تشغيل أجهزة الكمبيوتر.

من المقبول عمومًا أن الجيل الثاني يشمل الآلات المصممة في الفترة من 1955 إلى 1965. على قاعدة عنصر أشباه الموصلات. أتاحت تقنية العناصر الجديدة زيادة موثوقية VT بشكل كبير، وتقليل حجمها واستهلاكها للطاقة، وزيادة الإنتاجية بشكل كبير إلى مئات الآلاف من العمليات في الثانية. وقد مكن ذلك من إنشاء أجهزة كمبيوتر ذات قدرات منطقية وإنتاجية أكبر، مما ساهم في توسيع نطاق تطبيقات الكمبيوتر لحل مشاكل التخطيط الاقتصادي وإدارة عمليات الإنتاج وما إلى ذلك.

تم بناء ذاكرة الوصول العشوائي (RAM) لجهاز الكمبيوتر من الجيل الثاني على النوى المغناطيسية. في هذا الوقت، بدأ نطاق المعدات ذات الصلة في التوسع (أجهزة الإدخال / الإخراج، الذاكرة الخارجية، وما إلى ذلك)، وظهرت أجهزة عالية الأداء للعمل مع الأشرطة المغناطيسية، والطبول المغناطيسية والأقراص المغناطيسية الأولى.

نظام التشغيل - الجزء الأكثر أهمية برمجةالكمبيوتر، المصمم لأتمتة تخطيط وتنظيم معالجة البرامج، وإدارة المدخلات والمخرجات والبيانات، وتخصيص الموارد، وإعداد البرامج وتصحيح الأخطاء، وعمليات الصيانة المساعدة الأخرى.

يتميز الجيل الثاني بعدد من التقدمية الحلول المعماريةومواصلة تطوير تكنولوجيا البرمجة. أولاً، يوفر مزيجًا من العمليات الوظيفية (وضع مشاركة الوقت) ووضع البرمجة المتعددة. يتميز تطوير البرمجيات بإنشاء مجمعات كبيرة متقدمة تعمل على زيادة مستوى الاتصال بالكمبيوتر، ولكنها في الأساس لغات موجهة نحو الآلة مستوى منخفض. تتميز نهاية الخمسينيات ببداية مرحلة أتمتة البرمجة، مما أدى إلى ظهور لغات البرمجة المترجم التجاري، FACT، MathMatic، وأخيرا ظهور عدد من اللغات عالية التوجه نحو حل المشكلات. لغات برمجة المستوى (HLP): فورتران (1957)، وهي اللغة الأولى في هذا الفصل، ألغول-60، آكي-400، الخ. مزيد من التطويركان مكون برنامج VT هو إنشاء مكتبات متطورة البرامج القياسيةفي مختلف لغات البرمجة و لأغراض مختلفةوالشاشات والمرسلون لإدارة أوضاع تشغيل الكمبيوتر وتخطيط موارده، مما أرسى أساسًا متينًا لمفهوم أنظمة تشغيل الجيل التالي.

في إطار الجيل الثاني، أصبح التمييز بين أجهزة الكمبيوتر إلى أجهزة صغيرة ومتوسطة وكبيرة واضحًا بشكل متزايد، مما جعل من الممكن توسيع نطاق تطبيق أجهزة الكمبيوتر بشكل كبير والبدء في إنشاء الأنظمة الآليةإدارة المؤسسات (ACS) والصناعات بأكملها (OACS) و العمليات التكنولوجية(آبس).

تميزت أجهزة الجيل الثاني بعدم توافق البرامج، مما جعل من الصعب تنظيمها بشكل كبير نظم المعلومات. لذلك، في منتصف الستينيات. لقد كان هناك انتقال إلى إنشاء أجهزة كمبيوتر متوافقة مع البرامج ومبنية على قاعدة تكنولوجية إلكترونية دقيقة.

ويرتبط الجيل الثالث بظهور أجهزة كمبيوتر ذات قاعدة عنصرية تعتمد على الدوائر المتكاملة (IC). قدمت التكنولوجيا الجديدة قدرًا أكبر من الموثوقية وقابلية التصنيع والسرعة تكنولوجيا الكمبيوترمع انخفاض كبير في أبعادها. ومع ذلك، لم تكن التكنولوجيا الجديدة وحدها هي التي تحدد ظهور جيل جديد من أجهزة الكمبيوتر - فأجهزة كمبيوتر الجيل الثالث، كقاعدة عامة، تشكل سلسلة من النماذج المتوافقة مع البرامج من الأسفل إلى الأعلى وتتمتع بقدرات تزيد من نموذج إلى آخر. في الوقت نفسه، أتاحت هذه التكنولوجيا تنفيذ بنيات منطقية أكثر تعقيدًا لأجهزة الكمبيوتر ومعداتها الطرفية، مما أدى إلى توسيع القدرات الوظيفية والحاسوبية للكمبيوتر بشكل كبير.

معظم معيار مهمتعد الاختلافات بين أجهزة الكمبيوتر من الجيل الثاني والثالث تطورًا كبيرًا في بنية الكمبيوتر التي تلبي متطلبات كل من المهام التي يتم حلها والمبرمجين الذين يعملون عليها. أصبحت أنظمة التشغيل (OS) جزءًا من أجهزة الكمبيوتر، وظهرت إمكانيات البرمجة المتعددة؛ بدأ نظام التشغيل أو أجهزة الكمبيوتر في تولي العديد من المهام المتعلقة بإدارة الذاكرة وأجهزة الإدخال والإخراج والموارد الأخرى.

أصبح البرنامج الذي يضمن عمل الكمبيوتر في أوضاع التشغيل المختلفة أكثر قوة بشكل ملحوظ. يظهر الأنظمة المتقدمةإدارة قواعد البيانات (DBMS)، وأنظمة التشغيل الآلي عمل التصميم(أنظمة CAD) لأغراض مختلفة، ويجري تحسين أنظمة التحكم الآلي، وأنظمة التحكم في العمليات، وما إلى ذلك؛ اهتمام كبيريركز على إنشاء الحزم برامج التطبيقات(الشراكة بين القطاعين العام والخاص) لأغراض مختلفة. جديدة لا تزال في الظهور والتطور. اللغات الموجودةوأنظمة البرمجة، والتي يصل عددها بالفعل إلى حوالي 3000. وقد وجد أن الاستخدام الأكثر انتشارًا لأجهزة كمبيوتر الجيل الثالث هو الأساس الفنيإنشاء أنظمة معلومات كبيرة وكبيرة جدًا. وقد لعب إنشاء برنامج (DBMS) دورًا مهمًا في حل هذه المشكلة، والذي يضمن إنشاء وصيانة قواعد البيانات وبنوك البيانات لأغراض مختلفة. مجموعة متنوعة من أدوات الحوسبة والبرمجيات، وكذلك المعدات الطرفية، وضعت على جدول الأعمال قضايا الاختيار الفعال للبرامج وأدوات الحوسبة لتطبيقات معينة.

إن الأساس التصميمي والتكنولوجي لأجهزة كمبيوتر الجيل الرابع عبارة عن دوائر متكاملة واسعة النطاق (LSI) ودوائر متكاملة واسعة النطاق (VLSI)، تم إنشاؤها على التوالي في السبعينيات والثمانينيات. تحتوي هذه الدوائر المتكاملة بالفعل على آلاف وعشرات ومئات الآلاف من الترانزستورات على بلورة واحدة (شريحة). وفي الوقت نفسه، تم استخدام تقنية LSI جزئيًا في مشاريع الجيل السابق (IBM/360، ES COMPUTER series-2، وما إلى ذلك).

إن المعيار المفاهيمي الأكثر أهمية الذي يمكن من خلاله فصل أجهزة كمبيوتر الجيل الرابع عن أجهزة كمبيوتر الجيل الثالث هو أن الأول قد تم تصميمه مع توقع وجود الاستخدام الفعالبرامج الحاسوب الحديثة وتبسيط عملية البرمجة لها المستخدم النهائي. من حيث الأجهزة فهي تتميز استخدام واسعتكنولوجيا IC وأجهزة التخزين عالية السرعة.

يمكن تقسيم أسطول جميع أجهزة الجيل الرابع إلى خمس فئات رئيسية: الحواسيب الصغيرة والحواسيب الشخصية (PCs)، والحواسيب الصغيرة، أجهزة كمبيوتر خاصة، كمبيوتر فائق الأغراض للأغراض العامة. في المقابل، على سبيل المثال، يمكن تقسيم أجهزة الكمبيوتر ذات الأغراض العامة إلى صغيرة ومتوسطة وكبيرة وفقًا لعدد من الخصائص (الأداء وحجم التشغيل وما إلى ذلك). تسمح الفئات الأخرى من أجهزة الكمبيوتر أيضًا بتصنيف أكثر تفصيلاً.

يجب أن تتضمن السمة المميزة لأجهزة الكمبيوتر من الجيل الرابع أيضًا إنشاء شبكات معلومات وحوسبة كبيرة توحد فئات وأنواع مختلفة من أجهزة الكمبيوتر، بالإضافة إلى أنظمة معلومات وذكاء متطورة لأغراض مختلفة. على النقيض من الأجيال الثلاثة الأولى من تكنولوجيا الكمبيوتر، سيكون من الأصح وصف أجهزة كمبيوتر الجيل الرابع من خلال ثلاثة مؤشرات رئيسية: (1) قاعدة العناصر (VLSI)، (2) الاستخدام الشخصي (PC)، و (3) غير العمارة التقليدية (الكمبيوتر العملاق).

قاعدة العنصرلقد أتاح الاعتماد على VLSI تحقيق نجاح كبير في التصغير وزيادة الموثوقية والإنتاجية، مما سمح بإنشاء أجهزة كمبيوتر صغيرة وصغيرة تتفوق في قدراتها على أجهزة الكمبيوتر المتوسطة والكبيرة من الجيل السابق وبتكلفة أقل بكثير. لقد شهدت بنية تكنولوجيا الكمبيوتر أيضًا تغييرات كبيرة، وتم تحقيق زيادة في التعقيد أيضًا بفضل قاعدة العناصر. أتاحت تقنية إنتاج المعالجات المعتمدة على LSI وVLSI إمكانية التخلص من السيطرة على إنتاج أجهزة الكمبيوتر من قبل الدولة وشركات التطوير الكبيرة، مما يتيح الفرصة لأي شخص لديه معرفة ومهارات معينة لإنشاء أجهزة الكمبيوتر الخاصة به بسهولة تامة امتلاك معدات الكمبيوتر في المنزل، الأمر الذي جعلها أقرب بشكل كبير إلى المستخدم الشامل وتسريع وتيرة ثورة الكمبيوتر والمعلوماتية الجماعية للمجتمع.

كما لوحظ بالفعل، فإن حدود الانتقال من جيل واحد من أجهزة الكمبيوتر إلى جيل آخر أصبحت غير واضحة بشكل متزايد. وهكذا، تم استخدام تقنية LSI والمعالجات الدقيقة، والتي تعتبر إلى جانب تقنية VLSI، إحدى الخصائص الرئيسية للجيل الرابع، أيضًا في المرحلة النهائية من الجيل الثالث. ينطبق ما ورد أعلاه أيضًا على تاريخ إنشاء أجهزة الكمبيوتر العملاقة، والتي تحدد إلى حد كبير وجه الجيل الرابع. تتميز أجهزة الكمبيوتر من هذه الفئة بالأداء العالي (على الأقل عملية/ثانية) والهندسة المعمارية غير التقليدية. إن تطوير أجهزة الكمبيوتر العملاقة مدفوع بالحاجة إلى حل المشكلات المعقدة التي تتطلب الكثير من الوقت ولا يمكن معالجتها وسائل الحوسبةفئات أخرى. وتشمل هذه المشاكل العديد من مشاكل الفيزياء الرياضية وعلم الكونيات وعلم الفلك والنمذجة أنظمة معقدةإلخ. إلى جانب هذا، هناك رغبة طبيعية تمامًا في الحصول على جهاز كمبيوتر به الاداء العالي- لقد كان تسريع الحساب على وجه التحديد هو الذي أدى إلى إنشاء تكنولوجيا الكمبيوتر بشكل عام.

وأخيرا، فإن معالجة معلومات الاتصالات، التي بدأت في الجيل السابق، تشهد تطورا قويا في الجيل الرابع، ويرجع ذلك في المقام الأول إلى تحسن جودة قنوات الاتصال باستخدام الاتصالات الفضائيةوأيضًا بسبب وجود أسطول كبير من أجهزة الكمبيوتر الشخصية. إن إنشاء عدد من شبكات المعلومات والكمبيوتر الوطنية والعابرة للحدود الوطنية، وفي المقام الأول الإنترنت، جعل من الممكن الحديث عن بداية الحوسبة مجتمع انسانيبشكل عام، عندما تختفي جميع العوائق أمام التواصل البشري والحصول على المعلومات المتراكمة لدى البشرية. يحصل مستخدم الكمبيوتر الشخصي على الفرصة ليس فقط للوصول إلى الموارد شبكة المعلوماتولكن أيضًا لتنظيم أي مستوى من نظام الاتصال بين المشتركين في الشبكة البعيدة (المراسلات والاجتماعات المؤتمرات العلميةإلخ.). نظرًا لأن أجهزة الكمبيوتر القوية تلعب وستستمر في لعب دور تحويل مهم في الشبكات، فغالبًا ما تتم مناقشة مشكلات الشبكة جنبًا إلى جنب مع المشكلات المتعلقة بأجهزة الكمبيوتر العملاقة.

وُلد الجيل الخامس في أعماق الجيل الرابع، وتتحدد معالمه إلى حد كبير من خلال نتائج عمل اللجنة اليابانية بحث علميفي مجال الحاسبات الخامسالجيل، صدر عام 1981. وكان لتقرير اللجنة صدى كبير في العالم العلمي، على الرغم من طابعه الوطني. شرع المؤلفون في وضع الخطوط العريضة لخطة معلوماتية تهدف إلى تسهيل الحل المشاكل الأكثر إلحاحاالمجتمع الياباني. نظرًا لمستوى التنمية العالي الذي تتمتع به اليابان، فهي بلا شك محل اهتمام بقية العالم ولها تأثير كبير على التنمية المعلوماتية الحاسوبية في جميع الدول المتقدمة . وفقا لهذا المشروع، وأجهزة الكمبيوتر وأنظمة الحوسبة الخامسأجيال إلى جانب المزيد أداء عاليوالموثوقية بتكلفة أقل، مقدمة بالكامل من قبل VLSI وغيرها أحدث التقنيات، يجب أن تلبي المتطلبات الوظيفية الجديدة نوعيًا التالية:

1. ضمان سهولة استخدام أجهزة الكمبيوتر من خلال التنفيذ أنظمة فعالةإدخال/إخراج المعلومات عن طريق الصوت والمرئية؛ معالجة المعلومات التفاعلية باستخدام اللغات الطبيعية؛ قدرات التعلم والإنشاءات النقابية والاستنتاجات المنطقية (الفكرحاسوب).

2. تبسيط عملية إنشاء البرمجيات عن طريق أتمتة تجميع البرامج حسب مواصفات المتطلبات الأولية اللغات الطبيعية; تحسين مساعد أدواتوواجهة المطورين مع أدوات الحوسبة.

3. تحسين الخصائص الرئيسية وأداء VT لتلبية مختلف المهام الاجتماعية; يحسن النسبالتكاليف والنتائج والسرعة والخفة والاكتناز لأجهزة الكمبيوتر؛ ضمان تنوعها، عالية القدرة على التكيفللتطبيقات و مصداقيةفي عملية.

يعتمد بناء معظم أجهزة الكمبيوتر على ما يلي: المبادئ العامة، صاغها العالم الأمريكي جون فون نيومان عام 1945.

مبدأ التحكم في البرنامج. يعتمد هذا المبدأ على تمثيل خوارزمية حل أي مشكلة على شكل برنامج حسابي. الخوارزمية هي مجموعة محدودة من التعليمات التي تحدد حل المشكلة من خلال تطبيق عدد محدود من العمليات.

ويترتب على ذلك المبدأ أن البرنامج يتكون من مجموعة من الأوامر التي ينفذها المعالج تلقائيا واحدة تلو الأخرى في تسلسل معين.

يتم استرداد البرنامج من الذاكرة باستخدام عداد البرنامج. يقوم سجل المعالج هذا بزيادة عنوان التعليمات التالية المخزنة فيه بشكل تسلسلي حسب طول التعليمات. وبما أن أوامر البرنامج موجودة في الذاكرة واحدة تلو الأخرى، يتم بالتالي تنظيم سلسلة من الأوامر من خلايا الذاكرة الموجودة بشكل تسلسلي.

إذا كان من الضروري، بعد تنفيذ الأمر، الانتقال ليس إلى الأمر التالي، ولكن إلى أمر آخر، يتم استخدام أوامر القفز المشروطة أو غير المشروطة، والتي تدخل رقم خلية الذاكرة التي تحتوي على الأمر التالي في عداد الأوامر. يتوقف جلب الأوامر من الذاكرة بعد الوصول إلى أمر "الإيقاف" وتنفيذه. وبذلك يقوم المعالج بتنفيذ البرنامج تلقائيا دون تدخل بشري.

مبدأ تجانس الذاكرة.يتم تخزين البرامج والبيانات في نفس الذاكرة. ولذلك، فإن الكمبيوتر لا يميز بين ما تم تخزينه في خلية ذاكرة معينة - رقم أو نص أو أمر. يمكنك تنفيذ نفس الإجراءات على الأوامر كما في البيانات.

يفتح خط كاملفرص. على سبيل المثال، يمكن أيضًا معالجة البرنامج أثناء تنفيذه، مما يسمح لك بوضع قواعد للحصول على بعض أجزائه في البرنامج نفسه (هذه هي الطريقة التي يتم بها تنظيم تنفيذ الدورات والإجراءات الفرعية في البرنامج).

علاوة على ذلك، يمكن الحصول على أوامر من أحد البرامج كنتائج من تنفيذ برنامج آخر. تعتمد أساليب الترجمة على هذا المبدأ، وهو ترجمة نص البرنامج من لغة برمجة عالية المستوى إلى لغة جهاز معين.

مبدأ الاستهداف.من الناحية الهيكلية، تتكون الذاكرة الرئيسية من خلايا مُعاد ترقيمها؛ أي خلية متاحة للمعالج في أي وقت. وهذا يعني القدرة على تسمية مناطق الذاكرة بحيث يمكن الوصول إلى القيم المخزنة فيها لاحقًا أو تغييرها أثناء تنفيذ البرنامج باستخدام الأسماء المخصصة.

أجهزة الكمبيوتر المبنية على هذه المبادئ هي من نوع فون نيومان أو النوع الكلاسيكي. ولكن هناك أجهزة كمبيوتر تختلف اختلافًا جوهريًا عن أجهزة كمبيوتر فون نيومان. بالنسبة لهم، على سبيل المثال، قد لا يتم تحقيق مبدأ التحكم في البرنامج، أي. يمكنهم العمل بدون "عداد البرنامج" الذي يشير إلى الأمر الذي يتم تنفيذه حاليًا للبرنامج. للوصول إلى متغير مخزن في الذاكرة، لا تحتاج أجهزة الكمبيوتر هذه إلى إعطائه اسمًا. تسمى أجهزة الكمبيوتر هذه أجهزة كمبيوتر غير فون نيومان.

يتكون الكمبيوتر، المبني على المبادئ التي حددها نيومان، من الكتل الرئيسية التالية:

· أجهزة الإدخال والإخراج.

· جهاز التخزين؛

· جهاز حسابي منطقي.

· أجهزة التحكم.

إن دائرة الكمبيوتر التي تلبي المبادئ المذكورة أعلاه منطقيًا تتبع الطبيعة التسلسلية للتحويلات التي يقوم بها الشخص وفقًا لخوارزمية (برنامج) معينة. ويرد في الشكل 8 رسم تخطيطي عام لأجهزة كمبيوتر الجيل الأول.

أرز. 8 المخطط الهيكليأجهزة الكمبيوتر من الجيل الأول والثاني
(عمارة فون نيومان)

يحتوي أي جهاز كمبيوتر على أجهزة إدخال معلومات، حيث يقوم المستخدمون بإدخال البرامج الخاصة بالمهام التي يتم حلها والبيانات الخاصة بهم في الكمبيوتر. أولاً، يتم تخزين المعلومات المدخلة كلياً أو جزئياً في ذاكرة الوصول العشوائي (RAM)، ومن ثم نقلها إلى جهاز تخزين خارجي (ESD) مخصص تخزين طويل المدىمعلومة.

تم تصميم جهاز التحكم (CU) لتنفيذ البرامج تلقائيًا من خلال تنسيق تشغيل جميع أجهزة الكمبيوتر الأخرى بالقوة. تظهر دوائر إشارة التحكم في الشكل بخطوط متقطعة. يتم فك تشفير الأوامر المستمدة من ذاكرة الوصول العشوائي (RAM) بواسطة وحدة التحكم: يتم تحديد رمز العملية التي يجب تنفيذها بعد ذلك وعناوين المعاملات المشاركة في هذه العملية.

علم الحساب جهاز منطقي(ALU) ينفذ العمليات الحسابية و العمليات المنطقيةعلى البيانات.

كانت أجهزة الكمبيوتر الأولى تتمتع بمركزية قوية للتحكم، ومعايير موحدة لتنسيقات الأوامر والبيانات، وبناء "صارم" لدورات أداء العمليات الفردية، وهو ما يمكن تفسيره إلى حد كبير الإعاقاتقاعدة العنصر المستخدمة فيها.

في أجهزة الكمبيوتر من الجيل الثالث، أصبح الهيكل أكثر تعقيدًا بسبب الفصل بين عمليات إدخال وإخراج المعلومات وعملية المعالجة (الشكل 9).

أرز. 9 رسم تخطيطي لجهاز كمبيوتر من الجيل الثالث

تسمى وحدة ALU ووحدة التحكم المقترنة بإحكام بالمعالجات. في هيكل الكمبيوتر ظهرت أجهزة إضافيةوالتي أصبحت تعرف باسم: معالجات الإدخال والإخراج، وأجهزة التحكم في تبادل المعلومات، وقنوات الإدخال والإخراج (I/O). هناك اتجاه نحو اللامركزية في الإدارة والعمل الموازي الأجهزة الفرديةمما جعل من الممكن زيادة سرعة الكمبيوتر ككل بشكل حاد.

في حواسيب شخصية، التي تنتمي إلى أجهزة الكمبيوتر من الجيل الرابع، حدث تغيير إضافي في الهيكل (الشكل 10).

أرز. 10 مخطط كتلة لجهاز الكمبيوتر

يتم ضمان اتصال جميع الأجهزة بجهاز واحد باستخدام ناقل مشترك يتكون من خطوط البيانات والعناوين وإشارات التحكم والطاقة. نظام واحدلقد أدت اتصالات الأجهزة إلى تبسيط الهيكل بشكل كبير، مما جعله أكثر لامركزية.

يتكون قلب الكمبيوتر من المعالج والذاكرة الرئيسية (RAM). ربط الجميع الأجهزة الخارجيةيتم توفير (VnU) من خلال المحولات المناسبة - أجهزة مطابقة السرعة لأجهزة التزاوج أو وحدات التحكم - أجهزة خاصةالسيطرة على المعدات الطرفية. تلعب وحدات التحكم دور قنوات الإدخال / الإخراج. تشمل الأجهزة الخاصة جهاز توقيت - جهاز قياس الوقت وجهاز التحكم. الوصول المباشرإلى الذاكرة (الكفاءة) - جهاز يوفر الوصول إلى OP، متجاوزًا المعالج.

تعد طريقة تشكيل هيكل جهاز الكمبيوتر معيارًا منطقيًا وطبيعيًا إلى حد ما من هذه الفئةحاسوب.

لقد جلبت اللامركزية في البناء والإدارة إلى الحياة مثل هذه العناصر المعيار المشتركالهياكل أجهزة الكمبيوتر الحديثة:

· نمطية البناء.

· الخط الرئيسي.

· التسلسل الهرمي للإدارة.

تفترض نمطية البناء تخصيصًا في هيكل الكمبيوتر لأجهزة مستقلة بدرجة كافية وكاملة وظيفيًا وهيكليًا. التصميم المعياري للكمبيوتر يجعله نظام مفتوحقادرة على التكيف والتحسين. ويمكن توصيل أجهزة إضافية بالكمبيوتر، مما يؤدي إلى تحسين أدائه الفني والاقتصادي. يصبح من الممكن زيادة قوة الحوسبة، وتحسين الهيكل عن طريق استبدال الأجهزة الفردية بأجهزة أكثر تقدمًا، وتغيير وإدارة تكوين النظام، وتكييفه مع ظروف التطبيق المحددة وفقًا لمتطلبات المستخدم.

تفترض اللامركزية في الإدارة وجود تنظيم هرمي لهيكل الكمبيوتر. يحدد جهاز التحكم الخاص بالمعالج الرئيسي أو المركزي فقط تسلسل عمل الوحدات التابعة وتهيئتها، وبعد ذلك تستمر في العمل وفقًا البرامج الخاصةإدارة. يتم عرض نتائج العمليات المطلوبة من قبلهم "في التسلسل الهرمي" للتنسيق الصحيح لجميع الأعمال. يمكن للوحدات التابعة بدورها استخدام حافلات خاصة أو طرق سريعة لتبادل المعلومات. أدى التوحيد والتوحيد إلى ظهور التسلسل الهرمي للإطارات والتخصص. نظرًا للاختلافات في سرعات تشغيل الأجهزة الفردية، ظهر ما يلي في هياكل أجهزة الكمبيوتر:

· نظام الحافلات- للتفاعل بين الأجهزة الرئيسية؛

· الحافلات المحلية- لتسريع تبادل بيانات الفيديو؛

الحافلة الطرفية – للاتصال "البطيء" الأجهزة الطرفية.

المبدأ الهرميلا يقتصر البناء والإدارة على بنية الكمبيوتر ككل فحسب، بل تتميز أيضًا بأنظمتها الفرعية الفردية. على سبيل المثال، تم بناء نظام ذاكرة الكمبيوتر باستخدام نفس المبدأ.

جعلت اللامركزية في التحكم بالكمبيوتر وبنيته من الممكن الانتقال إلى أوضاع أكثر تعقيدًا ومتعددة البرامج. وفي الوقت نفسه، يمكن للكمبيوتر معالجة العديد من برامج المستخدم في نفس الوقت.

في أجهزة الكمبيوتر التي تحتوي على معالج واحد، تكون المعالجة متعددة البرامج واضحة. تفترض العمل الموازيالأجهزة الفردية المشاركة في الحوسبة المهام المختلفةالمستخدمين.

على جهاز كمبيوتر أو أنظمة الحوسبةمع معالجات معالجة متعددة، وبرمجة متعددة، يمكن أن يكون العمل أعمق. تحكم تلقائىتتضمن الحوسبة زيادة تعقيد البنية من خلال تضمين الأنظمة والكتل في تركيبها التي تفصل عمليات الحوسبة المختلفة عن بعضها البعض، مما يلغي إمكانية التداخل والأخطاء المتبادلة.

كما ترون، فإن تاريخ نصف قرن من تطور تكنولوجيا الكمبيوتر لم يقدم مجموعة واسعة جدًا من هياكل الكمبيوتر الأساسية. جميع الهياكل المعطاة لا تتجاوز بنية فون نيومان الكلاسيكية. هم متحدون بما يلي العلامات التقليدية:

· يتكون قلب الحاسوب من معالج حاسوبي مكمل بقنوات لتبادل المعلومات والذاكرة.

· التنظيم الخطي لخلايا الذاكرة بجميع أنواعها حجم ثابت;

· معالجة خلايا الذاكرة على مستوى واحد، ومحو الاختلافات بين جميع أنواع المعلومات.

لغة الآلة الداخلية منخفضة المستوى، والتي تحتوي على الأوامر العمليات الأوليةتحويلات المعاملات البسيطة؛

· ثابت إدارة مركزيةالعمليات الحسابية؛

· قدرات بدائية إلى حد ما لأجهزة الإدخال والإخراج.

يهتم المستخدم، كقاعدة عامة، بالمجموعات التالية من خصائص الكمبيوتر التي تحدد هيكله:

· الخصائص التقنية والتشغيلية للكمبيوتر (السرعة والأداء، ومؤشرات الموثوقية، والتشغيلية و ذاكرة خارجية, أبعاد، تكلفة الأجهزة والبرامج، وميزات التشغيل، وما إلى ذلك)؛

· خصائص وتكوين الوحدات الوظيفية للتكوين الأساسي للكمبيوتر. إمكانية توسيع تكوين الأجهزة والبرامج؛ إمكانية تغيير الهيكل.

· تكوين برامج الكمبيوتر و خدمات(نظام التشغيل أو البيئة، حزم البرامج التطبيقية، أدوات البرمجة الآلية).

واحدة من أهمها الخصائص التقنيةالكمبيوتر هي سرعته التي تتميز بعدد الأوامر التي ينفذها الكمبيوتر في الثانية الواحدة. نظرًا لأن أوامر الكمبيوتر تتضمن عمليات تختلف في مدة التنفيذ وفي احتمالية استخدامها، فمن المنطقي وصفها إما بمتوسط ​​سرعة الكمبيوتر، أو بالسرعة القصوى (للعمليات "الأقصر" لـ "التسجيل" "للتسجيل" نوع). حديث آلات الحوسبةلديهم جدا أداء عاليمن حيث الأداء، ويقاس بعشرات ومئات الملايين من العمليات في الثانية.

حقيقيأو الأداء الفعال، التي يوفرها الكمبيوتر، تكون أقل بكثير، ويمكن أن تختلف بشكل كبير اعتمادًا على فئة المشكلات التي يتم حلها. مقارنة الأداء أنواع مختلفةأجهزة الكمبيوتر التي تختلف بشكل حاد عن بعضها البعض في خصائصها لا تقدم تقديرات موثوقة. لذلك، في كثير من الأحيان، بدلا من خاصية الأداء، يتم استخدام الخاصية المرتبطة إنتاجية- مقدار العمل الذي يؤديه الكمبيوتر لكل وحدة زمنية. على سبيل المثال، يمكنك تحديد هذه المعلمة من خلال عدد المهام المنجزة لكل وقت محدد. ومع ذلك، فإن المقارنة بين أنواع مختلفة من أجهزة الكمبيوتر بناءً على هذه الخاصية يمكن أن تسبب أيضًا صعوبات. لأن تقييم الأداء أجهزة كمبيوتر مختلفةأنه مهم مهمة عملية، على الرغم من أن صياغة السؤال هذه ليست صحيحة تمامًا، فقد تم اقتراح خصائص الأداء النسبية للاستخدام. على سبيل المثال، اقترحت إنتل إجراء اختبار لتقييم المعالجات يسمى مؤشر iCOMP (أداء Intel المقارن للمعالجات الدقيقة). عند تحديده، يتم أخذ أربعة جوانب رئيسية للأداء في الاعتبار: العمل مع الأعداد الصحيحة والفاصلة العائمة والرسومات والفيديو. تحتوي البيانات على تمثيل 16 و32 بت. تشارك كل من المعلمات الثمانية في الحساب بمعامل الترجيح الخاص بها، والذي يحدده متوسط ​​النسبة بين هذه العمليات في المشكلات الحقيقية.

آخر أهم خاصيةجهاز كمبيوتر سعة التخزين. يتم قياس سعة الذاكرة بعدد الوحدات الهيكلية للمعلومات التي يمكن أن تكون في الذاكرة في نفس الوقت. يتيح لك هذا المؤشر تحديد مجموعة البرامج والبيانات التي يمكن وضعها في الذاكرة في نفس الوقت.

أصغر وحدة هيكلية للمعلومات هي قليل- واحد رقم ثنائي. عادة، تقدر سعة الذاكرة بأكثر من وحدات كبيرةالقياسات – بايت (البايت يساوي ثمانية بتات). وحدات القياس التالية هي 1 كيلو بايت، 1 ميجا بايت، 1 جيجا بايت.

تتميز عادة بشكل منفصل سعة ذاكرة الوصول العشوائيو سعة الذاكرة الخارجية. هذا المؤشر مهم جدا لتحديد أي باقات البرامج المحوسبةويمكن معالجة تطبيقاتها في وقت واحد في الجهاز.

تعتمد سعة الذاكرة الخارجية على نوع الوسائط. وبذلك تكون سعة القرص المرن الواحد 1.44 ميجابايت. سعة قرص صلبيمكن أن تصل إلى عدة مئات من الجيجابايت، وتبلغ سعة القرص المضغوط (CD ROM) مئات الميجابايت (640 ميجابايت وما فوق)، وما إلى ذلك. مصداقية- هي قدرة الكمبيوتر، في ظل ظروف معينة، على أداء الوظائف المطلوبة لفترة زمنية معينة (معيار ISO ( منظمة عالميةالمعايير) 23 82/14-78). تم تضمين الموثوقية العالية للكمبيوتر في عملية إنتاجه.

الكمبيوتر الحديث هو نظام مبني على هذا الأساس الرقائق الإلكترونيةومصممة لتخزين ومعالجة ونقل المعلومات.

تعد أجهزة الكمبيوتر الشخصية (PC) هي الأكثر انتشارًا حاليًا، وبالتالي في المستقبل سنتحدثبالضبط عنهم.

المعداتالكمبيوتر الشخصي - جميع المكونات التي يتكون منها الكمبيوتر أيضًا المعدات المحيطيةومعدات لتنظيم شبكات الكمبيوتر.

بادئ ذي بدء، هذا هو المعالج واللوحة الأم وشريحتها الرئيسية - مجموعة الشرائح التي تحدد بنية الكمبيوتر بالكامل، الأنواع الممكنةالذاكرة الرئيسية، وبطاقات الفيديو، أجهزة القرصوالشاشات والأجهزة الطرفية.

وحدة المعالجة المركزية- شريحة خاصة تقوم بعمليات معالجة المعلومات. يستثني المعالج المركزيالخامس أجهزة الكمبيوتر الحديثةيلعب معالج بطاقة الفيديو دورًا مهمًا.

المعالج المركزي (وحدة المعالجة المركزية - وحدة المعالجة المركزية) عبارة عن جهاز معالجة معلومات يتم التحكم فيه بواسطة برنامج كامل وظيفيًا، ويتم تنفيذه على واحد أو أكثر من VLSI.

تعتمد سرعة جهاز الكمبيوتر الخاص بك إلى حد كبير على المعالج. لديها بنية معقدة (الشكل 11)، وسرعتها العالية الذاكرة العازلة(ذاكرة التخزين المؤقت)، الاستخدامات تقنيات خاصةمعالجة المعلومات.

أرز. أحد عشر رسم تخطيطىالمعالج وفقا للبيانات من إنتل

يمكن تمثيل مبدأ تشغيل المعالج على النحو التالي: معالجة المعلومات تحت سيطرة الوحدة الجلب المسبقيأتي من الذاكرة الرئيسية عبر كتلة الناقل إلى ذاكرة التخزين المؤقت لبيانات المعالج، وأوامر معالجة المعلومات إلى ذاكرة التخزين المؤقت للأوامر. في كتلة فك التشفير، يتم فك تشفير الأمر وتحويله إلى الكود الثنائي، والتي يتم إرسالها إلى كتلة التحكم وإلى ذاكرة التخزين المؤقت للبيانات، مع إعطاء تعليمات حول ما يجب فعله بالأمر المستلم. ينفذ الحساب المنطقي التعليمات الجاهزة للتنفيذ ويخزن النتائج في كتلة تسجيل. بعد ذلك، يتم نقل محتويات السجلات إلى الذاكرة الرئيسية أو الأجهزة الخارجية.

تعتمد سرعة المعالج بشكل أساسي على نوع المعالج وبنيته، بالإضافة إلى سرعة الساعة وحجم ذاكرة التخزين المؤقت.

في أجهزة الكمبيوتر الحديثة شركات مختلفةيتم استخدام معالجات البنى التالية:

CISC – حوسبة مجموعة التعليمات المعقدة – مفهوم تصميم المعالج الذي يتميز بالمجموعة التالية من الخصائص: عدد كبيرأوامر ذات تنسيق وطول مختلفين؛ مقدمة عدد كبير أوضاع مختلفةمعالجة؛ لديه تعليمات معقدة الترميز.

المعالج مع بنية سيسكعليك أن تتعامل مع تعليمات أكثر تعقيدًا ذات طول غير متساوٍ. يمكن تنفيذ تعليمات CISC واحدة بشكل أسرع، ولكن معالجة تعليمات CISC المتعددة بالتوازي أكثر صعوبة.

إن تسهيل تصحيح أخطاء البرامج في المجمع يستلزم ازدحام وحدة المعالجات الدقيقة بالعقد. ولزيادة الأداء، يجب زيادة تردد الساعة ودرجة التكامل، الأمر الذي يستلزم تحسين التكنولوجيا، وبالتالي زيادة تكاليف الإنتاج.

· RISC – حوسبة مجموعة التعليمات المخفضة – معالج مزود بمجموعة تعليمات مخفضة. تم تبسيط نظام الأوامر. جميع الفرق نفس التنسيقمع ترميز بسيط. يتم الوصول إلى الذاكرة باستخدام أوامر التحميل والكتابة؛ أما الأوامر المتبقية فهي من نوع التسجيل. الأمر الذي يدخل وحدة المعالجة المركزية مقسم بالفعل إلى حقول ولا يتطلب فك تشفير إضافي.

يتم تحرير جزء من البلورة لإدراجها مكونات إضافية. درجة التكامل أقل مما كانت عليه في المتغير المعماري السابق، لذلك يُسمح بسرعات ساعة أقل للأداء العالي. يؤدي الأمر إلى تشوش ذاكرة الوصول العشوائي (RAM) بشكل أقل، وتكون وحدة المعالجة المركزية (CPU) أرخص. توافق البرامجالبنى المحددة لا تملك. يعد تصحيح أخطاء برامج RISC أكثر صعوبة. هذه التكنولوجيايمكن تنفيذها في برنامج متوافق مع تقنية CISC (على سبيل المثال، تقنية السلمية الفائقة).

ولأن تعليمات RISC بسيطة، فإنها تتطلب أقل عناصر المنطقمما يقلل في النهاية من تكلفة المعالج. لكن معظم البرامج اليوم تتم كتابتها وتجميعها خصيصًا لمعالجات Intel CISC. لاستخدام بنية RISC، يجب إعادة ترجمة البرامج الحالية وإعادة كتابتها في بعض الأحيان.

· MISC – كمبيوتر مجموعة التعليمات متعدد الأغراض) يجمع بين مزايا البنى المذكورة أعلاه. تتكون قاعدة العنصر من جزأين، إما مصنوعان في أغلفة منفصلة أو مجتمعتين. الجزء الرئيسي هو وحدة المعالجة المركزية RISC، قابلة للتوسيع عن طريق توصيل الجزء الثاني – ROM للتحكم في البرامج الدقيقة. يكتسب النظام خصائص CISC. الأوامر الأساسيةيتم تشغيله على وحدة المعالجة المركزية RISC، ويتم تحويل تعليمات التوسيع إلى عنوان البرنامج الثابت. تقوم وحدة المعالجة المركزية RISC بتنفيذ جميع التعليمات في دورة ساعة واحدة، والجزء الثاني يعادل وحدة المعالجة المركزية مع مجموعة تعليمات معقدة. إن وجود ROM يلغي عيوب RISC، والتي يتم التعبير عنها في حقيقة أنه عند تجميعها من لغة عالية المستوى، يتم إنشاء رمز صغير من المكتبة الميزات القياسيةوالتي تشغل مساحة كبيرة في ذاكرة الوصول العشوائي (RAM). نظرًا لأن البرنامج الثابت قد تم فك تشفيره بالفعل وهو مفتوح للمبرمج، فلا يلزم وجود وقت جلب من ذاكرة الوصول العشوائي (RAM) لفك التشفير.

شرائح(شرائح) - شرائح اللوحة الأملضمان عمل المعالج مع الذاكرة والأجهزة الخارجية. يعتمد اختيار مجموعة الشرائح على المعالج الذي تعمل به ويحدد نوع أجهزة الكمبيوتر الأخرى (ذاكرة الوصول العشوائي وبطاقة الفيديو والقرص الصلب وما إلى ذلك).

اللوحة الأم – لوحة الدوائر المطبوعةالتي يتم تركيب الدوائر الدقيقة والمكونات الأخرى عليها نظام الكمبيوتر. تحتوي اللوحة الأم على شرائح شرائح وموصلات لتوصيل المعالج المركزي وذاكرة الوصول العشوائي والرسومات و كارت الصوتوغيرها من الأجهزة.

هناك عوامل الشكل المختلفة التي تصف ميزات التصميماللوحات الأم. أهم الرقائق الموجودة على اللوحة الأم هي الشمال و الجسور الجنوبيةشرائح. إن مجموعة الشرائح هي التي تحدد، إلى حد كبير، مميزات اللوحة الأم وما هي الأجهزة التي يمكن توصيلها بها.

يحدد الناقل المشترك، إلى جانب المعالج المركزي وجهاز التخزين، أداء الكمبيوتر إلى حد كبير، لأنه يضمن تبادل المعلومات بين الوحدات الوظيفية. تنقسم الحافلة المشتركة إلى ثلاثة إطارات منفصلةيكتب المعلومات المنقولة: ناقل العنوان، ناقل البيانات، ناقل التحكم.

يتميز كل إطار بعرضه ورقمه الموصلات المتوازيةلنقل المعلومات. الى الاخرين معلمة مهمةالناقل هو تردد ساعة الناقل - هذا هو التردد الذي تعمل به وحدة تحكم الناقل عند تشكيل دورات نقل المعلومات.

تم تصميم ناقل العنوان لنقل عنوان خلية الذاكرة أو منفذ الإدخال/الإخراج. يتم تحديد عرض ناقل العنوان الحد الأقصى للمبلغالخلايا التي يمكنها معالجتها مباشرة.

تم تصميم ناقل البيانات لنقل الأوامر والبيانات، ويحدد عرضه إلى حد كبير معدل نقل المعلومات للناقل المشترك. في أجهزة الكمبيوتر الحديثة، يبلغ عرض ناقل البيانات 32-64.

كانت الدوائر المتكاملة واسعة النطاق (LSI) بمثابة مرحلة جديدة في تطوير أجهزة الكمبيوتر. قاعدة العناصر لأجهزة كمبيوتر الجيل الرابع هي LSI. لقد أتاح التطور السريع للإلكترونيات إمكانية وضع آلاف من أشباه الموصلات على شريحة واحدة. أدى هذا التصغير إلى ظهور أجهزة كمبيوتر رخيصة الثمن. يمكن وضع أجهزة الكمبيوتر الصغيرة على مكتب واحد. خلال هذه السنوات وُلد مصطلح "الكمبيوتر الشخصي". وحوش ضخمة ومكلفة تختفي. عمل عشرات المستخدمين مرة واحدة على أحد أجهزة الكمبيوتر هذه من خلال المحطات الطرفية. الآن. شخص واحد - جهاز كمبيوتر واحد. أصبحت السيارة شخصية حقًا.

خصائص حواسيب الجيل الرابع:

• المعالجة المتعددة
• لغات عالية المستوى
• شبكات الحاسب
• الموازي و معالجة تسلسليةبيانات

يعتبر جهاز PDP-8 من شركة DEC أول كمبيوتر صغير. تم إنشاء هذا الجهاز للتحكم مفاعل نووي. لكنها أصبحت مشهورة على انفراد شركات التصنيعوفي أعلى المؤسسات التعليمية. بدأ إنتاجها بكميات كبيرة في عام 1965، وبحلول بداية السبعينيات، تجاوز عدد أجهزة الكمبيوتر هذه 100000 قطعة. كان التحول المهم من الحواسيب الصغيرة إلى الحواسيب الصغيرة هو إنشاء المعالجات الدقيقة. بفضل LSI، أصبح من الممكن وضع جميع العناصر الرئيسية للمعالج المركزي على شريحة واحدة. كان أول معالج دقيق هو Intel-4004، الذي تم إنشاؤه في عام 1971. وكان يحتوي على أكثر من ألفي شبه موصل، والتي تم وضعها على ركيزة واحدة. يوجد جهاز حسابي منطقي وجهاز تحكم في دائرة واحدة متكاملة.

يعتبر Altair-8800 أحد أول أجهزة الكمبيوتر الشخصية من الجيل الرابع. تم إنشاؤه على أساس المعالج الدقيق Intel-8080. حفز مظهره نمو الأجهزة الطرفية والمترجمين رفيعي المستوى.

يمكن تصنيف الدوائر المتكاملة حسب عدد العناصر الموضوعة على الشريحة الواحدة:

• PIC – (دوائر متكاملة بسيطة) تصل إلى 10 عناصر
• MIS – (دوائر متكاملة صغيرة) تصل إلى 100 عنصر
• SIS – (الدوائر المتكاملة المتوسطة) حتى 1000 عنصر
• LSI – (دوائر متكاملة كبيرة) تصل إلى 10000 عنصر
• VLSI – (دوائر متكاملة واسعة النطاق) تصل إلى 1,000,000 عنصر
• UBIS – (دوائر متكاملة كبيرة جدًا) تصل إلى 1,000,000,000 عنصر
• GBIS – (دوائر متكاملة جيجا كبيرة) أكثر من 1,000,000,000 عنصر

كبير دارة متكاملة- سليل محسّن لدائرة متكاملة بسيطة. والذي كان أحد العناصر الرئيسية للجيل السابق. يسمونها كبيرة، ليس لأن الدائرة المتكاملة كبيرة، ولكن لأنها تتمتع بدرجة عالية من التكامل.

عملية التصنيع LSI هي كما يلي. يتم تطبيق طبقة حساسة للضوء من مقاوم الضوء فوق البلورة. والذي يتم إضاءته لاحقًا فوق القالب. وبعد ذلك تظهر السلبية. قم بإزالة تلك المناطق التي تم تعريضها بشكل مفرط. يتم إدخال الشوائب في الفجوات الناتجة في مقاوم الضوء. بعد تلدين البلورة، يتم إجراء عمليات مماثلة باستخدام أقنعة ضوئية مختلفة. كل قالب مسؤول عن التعليم مجموعة معينةعناصر الدائرة المتكاملة. في المرحلة النهائية من تصنيع LSI، يتم استخدام الأقنعة الضوئية التي تشكل مسارات من الألومنيوم لتوصيل الدوائر ذات التكوينات المعقدة. أصبحت LSIs واحدة من أولى المنتجات الإلكترونية التي تم إنتاجها بشكل متسلسل فقط.

وفي وقت لاحق، بدأ إنتاج LSIs التي يتم التحكم فيها بواسطة البرامج. تختلف وظائف هذه الدائرة اعتمادًا على البرنامج، والذي يتم وضعه أيضًا على بلورة منفصلة. يتكون LSI هذا من جزء تشغيلي وبرنامج. يؤدي إدخال برنامج إلى BIS إلى تكوينه لفئة معينة من المهام. يمكن لنفس الدائرة المتكاملة أن تعمل كجهاز حسابي وكجهاز تحكم.

أدى استخدام LSI إلى تحسن كبير في المؤشرات الرئيسية للسرعة والموثوقية. أدت هذه الدرجة العالية من التكامل إلى انخفاض عدد عمليات التثبيت وتقليل عدد الاتصالات الخارجية التي لم تكن موثوقة في البداية. وقد ساهم هذا بشكل كبير في تقليل الحجم والتكلفة والموثوقية.

ومع ذلك، أدى ظهور LSI أيضًا إلى حدوث مشكلات. واحدة من أهمها هي مشكلة تبديد الحرارة. كلما زادت درجة تكامل الدائرة، كلما زاد تبديد الحرارة. مطلوب التبريد المستمر، والذي بدونه سوف ترتفع درجة حرارة الدائرة المتكاملة وتحترق. هناك أيضًا مشاكل: ترابط العناصر والتحكم في المعلمات. وقد بدأ بالفعل استخدام الدوائر المتكاملة الكبيرة في الجيل الثالث. مثال نظام 360.

ومن خلال البحث أمكن إنشاء نماذج للدوائر المتكاملة. والتي تعمل بسرعة تصل إلى عدة مليارات من العمليات في الثانية. أثناء الإنشاء النماذج الأوليةاتضح أنه كان من المستحيل السماح لهم بالدخول الإنتاج بكثافة الإنتاج بكميات ضخمة. اتضح متى التطور الحديثالتكنولوجيا، فإن تحقيق مثل هذه السرعات أمر مستحيل بشكل عام. والمشكلة ليست في الحلول الهندسية. وفي الحاجة إلى تحقيق مواد كيميائية نقية تماما، وتجانس الكريستال، ومستقرة ظروف درجة الحرارة. تفاعل المجالات الكهربائية داخل البلورة.

بالإضافة إلى تغيير القاعدة التقنية للجيل الرابع من أجهزة الكمبيوتر، تغير أيضًا اتجاه إنشاء هذه الأجهزة. لقد تم تصميمها مع أخذ لغات البرمجة عالية المستوى في الاعتبار، ويعتمد الكثير منها على ذلك مستوى الأجهزةتم تصميمها لأنظمة تشغيل محددة.

واحدة من أكثر أجهزة الكمبيوتر الشعبيةالجيل الرابع هو IBM System-370. والتي، على عكس سابقتها، الجيل الثالث من نظام 360، كان لديها المزيد نظام قويالأوامر الدقيقة وإمكانيات كبيرة برمجة منخفضة المستوى. في آلات سلسلة System-370، تم تنفيذه في البرمجيات ذاكرة افتراضية. عندما جزء مساحة القرصتم تخصيصه لاستخدام تخزين البيانات المؤقتة. وهكذا، تمت محاكاة ذاكرة الوصول العشوائي. تم إعطاء المستخدم النهائي انطباعًا بأن الجهاز لديه موارد أكثر مما لديه بالفعل.

الخصائص التقنية لحواسيب الجيل الرابع:

• استخدام نمطية لإنشاء البرمجيات
• متوسط ​​وقت الاستجابةإشارة 0.7 نانوثانية/بوابة
• لأول مرة وحدات نظام التشغيلبدأ تنفيذها على مستوى الأجهزة
• عنصر أساسيلقد أصبحت ذاكرة الوصول العشوائي (RAM) بمثابة أشباه الموصلات. قراءة الكتابة 100-150 نانو ثانية.

إلى الجيل الرابع أجهزة الكمبيوتر السوفيتيةيمكن أن تعزى إلى: EU-1015، EU-1025، EU-1035، EU-1045، EU-1055، EU-1065. أجهزة الكمبيوتر الشخصية التي أصبحت شائعة في الحياة اليومية: Electronics-85، Iskra-226، ES-1840، ES-1841، ES-1842. ينتمي الكمبيوتر متعدد المعالجات Elbrus أيضًا إلى هذا الجيل. تستخدم في محطات الإنتاج والعد الآلي. في وقت لاحق تم استبداله بـ Elbrus-2. القدرة الحاسوبيةكانت هذه السيارة للجيل الرابع كبيرة جدًا. كان لديه حوالي 64 ميغابايت من ذاكرة الوصول العشوائي ويمكنه إجراء ما يصل إلى 5 ملايين عملية فاصلة عائمة في الثانية. عرض النطاقالحافلات تصل إلى 120 ميجا بايت / ثانية.

أجهزة الكمبيوتر من الجيل الرابع هي آلات ذات استخدام واسع النطاق. إنهم قادرون على استبدال أجهزة الكمبيوتر من الجيل السابق في جميع مجالات النشاط البشري. في إدارة العمليات التكنولوجية للمؤسسات والتجارة ، الحسابات الهندسية, مراكز المساعدة، تنظيم المرور، أنظمة الفوترة.

من وجهة نظر هيكلية، فإن آلات هذا الجيل عبارة عن مجمعات متعددة المعالجات ومتعددة الآلات تعمل عليها ذكريات مشتركهوالمجال العام للأجهزة الخارجية. سعة ذاكرة الوصول العشوائي حوالي 1 - 64 ميجابايت.

أدى انتشار أجهزة الكمبيوتر الشخصية بنهاية السبعينيات إلى انخفاض طفيف في الطلب على أجهزة الكمبيوتر الكبيرة وأجهزة الكمبيوتر الصغيرة. وقد أصبح هذا الأمر مصدر قلق بالغ لشركة IBM (International Business Machines Corporation)، وهي شركة تصنيع رائدة. أجهزة الكمبيوتر المركزيةوفي عام 1979، قررت شركة IBM أن تجرب قوتها في سوق أجهزة الكمبيوتر الشخصية من خلال إنشاء أول أجهزة كمبيوتر شخصية.

وفي عام 1981، أصدرت أول حاسوب صغير لها، وهو كمبيوتر IBM الشخصي العمارة المفتوحة، استنادًا إلى المعالج الدقيق Intel 8088 ذو 16 بت. تم تجهيز هذا الكمبيوتر بشاشة عرض نصية أحادية اللون، ومحركين مرنين مقاس 5 بوصات وسعة 160 كيلو بايت، كبش 64 كيلو بايت. باسم شركة آي بي إمقامت Microsoft بتطوير نظام التشغيل الخاص بها لجهاز كمبيوتر IBM الشخصي.

الكمبيوتر الشخصي هو جهاز كمبيوتر مصمم خصيصًا للعمل في وضع المستخدم الفردي. يرتبط ظهور الكمبيوتر الشخصي ارتباطًا مباشرًا بولادة الكمبيوتر الصغير. في كثير من الأحيان المصطلحات " كمبيوتر شخصييتم استخدام "" و"الكمبيوتر الصغير" بالتبادل.

يستخدم الكمبيوتر معالجًا دقيقًا (دائرة متكاملة) باعتباره وحدة المعالجة المركزية الوحيدة التي تقوم بجميع العمليات المنطقية والمنطقية عمليات حسابية. تصنف هذه الحواسيب على أنها أجهزة الكمبيوترالجيل الرابع والخامس. بالإضافة إلى أجهزة الكمبيوتر المحمولة، تشمل أيضًا أجهزة الكمبيوتر الصغيرة المحمولة أجهزة كمبيوتر الجيب- أجهزة الكمبيوتر المحمولة. تتمثل الميزات الرئيسية لجهاز الكمبيوتر في تنظيم ناقل النظام، والتوحيد العالي للأجهزة والبرامج، والتركيز على مجموعة واسعة من المستهلكين.