أجهزة الكمبيوتر الجيل الثالث والرابع. أجيال من الآلات الحاسوبية. أجهزة الكمبيوتر التناظرية والرقمية. تاريخ الحوسبة: الجيل الرابع

30.01.2019

الجيل الثالث من أجهزة الكمبيوتر () في عام 1960، الأول دوائر متكاملة(داعش) والتي أصبحت منتشرة على نطاق واسع بسبب صغر حجمها ولكن قدراتها الهائلة. IC عبارة عن بلورة سيليكون تبلغ مساحتها حوالي 10 مم 2. يمكن لدائرة متكاملة واحدة أن تحل محل عشرات الآلاف من الترانزستورات. تقوم بلورة واحدة بنفس العمل الذي تقوم به إنياك بوزن 30 طنًا. ويحقق الكمبيوتر الذي يستخدم IC أداءً في العمليات في الثانية الواحدة.

وهذا يحسن كفاءة التجارة والصناعة. وهو يدعم تسجيل المكالمات ويقوم بإعداد الفواتير لك. تداول كل نوع كمبيوتر التداولتم استخدامه بنجاح. بحث علميفي كل علم بحثتصبح اقتصادية من حيث الوقت والطاقة والمال. يتم تحليل البيانات الضخمة بسرعة كبيرة. الجهاز الطبي يتحكم في الحوسبة. يتم جمع المعلومات باستخدام جهاز كمبيوتر من القمر الصناعي الفضائي. النشر. باستخدام الكمبيوتر يتم ذلك بسرعة واقتصادية.

تتم أعمال التصميم أيضًا بواسطة الكمبيوتر. يتم الحفاظ على جودة النشر على الكمبيوتر. تتم أعمال الاستيراد والتصدير عبر الإنترنت. صناعة السينما وقد أثر هذا على صناعة السينما مثل الرسوم المتحركة؛ تمليك، الخ. يتم استخدام أسلوب الوسائط المتعددة في إنتاج الأفلام باستخدام الكمبيوتر. كاريكاتيريتم تطويرها بواسطة أجهزة الكمبيوتر. التعليم يستخدم الكمبيوتر على نطاق واسع في مجال التعليم، وفي الوقت الحاضر يتطور مجال مستقل لعلوم الكمبيوتر.


في عام 1964، أعلنت شركة IBM عن إنشاء ستة نماذج من عائلة IBM 360 (System360)، والتي أصبحت أول أجهزة كمبيوتر من الجيل الثالث. آلات الجيل الثالث هي عائلات من الآلات ذات بنية واحدة، أي. متوافق مع البرامج. يستخدمون الدوائر المتكاملة، والتي تسمى أيضًا الدوائر الدقيقة، كقاعدة عنصرية.

في كل مرحلة الكمبيوتر إلزامي. الدراسة عن بعديستخدم الكمبيوتر للتعلم كنهج متعدد الوسائط. يجعل الكمبيوتر عملية التعلم للمعلمين ممكنة من خلال إشراك حواس الطلاب السمعية والبصرية. يتم تعريف اللغة على أنها وسيلة للتعبير عن الأفكار. يتواصل جميع الأشخاص في هذا العالم مع بعضهم البعض باستخدام اللغة. وبالمثل، يحتاج الكمبيوتر أيضًا إلى وسيلة تعبير للتواصل مع الآخرين.

يقوم الكمبيوتر بتنفيذ التعليمات التي يعطيها المبرمج لأداء مهمة محددة. لأداء مهمة محددة، يقوم المبرمج بإعداد سلسلة من التعليمات المعروفة باسم التعليمات المبرمجة. يسمى البرنامج المكتوب للكمبيوتر برنامجًا. يتم تنفيذ التعليمات واحدة تلو الأخرى وتؤدي في النهاية إلى النتيجة المرجوة.






تتمتع أجهزة الجيل الثالث بأنظمة تشغيل متقدمة. لديهم قدرات برمجة متعددة، أي. التنفيذ المتزامن لعدة برامج. بدأ نظام التشغيل أو الجهاز نفسه يتولى العديد من مهام إدارة الذاكرة والأجهزة والموارد.

دعونا نتحدث عن هذا بالتفصيل. عندما ينظر شخص ما إلى برمجة جهاز كمبيوتر، فإن التعليمات تعطى له بلغة يسهل عليه فهمها. وكانت هذه اللغة لغة الآلة. إذا كان الرمز يشير إلى وجود نبضة كهربائية والرقم 0 يشير إلى عدم وجود نبضة كهربائية. إن كتابة مبرمج بلغة الآلة أمر مرهق وصعب للغاية ولا يتم ذلك إلا على يد الخبراء. يتم توفير كافة التعليمات والبيانات المدخلة إلى الكمبيوتر في شكل رقمي، وتحديدا في شكل ثنائي.

على مدى السنوات الخمسين الماضية، تم بذل الجهود جهد رائعللقضاء على الصعوبات المرتبطة باستخدام لغة الآلة. وكان هذا هو السبب الرئيسي للنمو الهائل لصناعة الكمبيوتر. اللغات مستوى عالتُعرف أيضًا باسم اللغات الموجهة نحو الإجراءات.


ومن أمثلة أجهزة الجيل الثالث عائلات IBM-360، وIBM-370، وES EVM (نظام الكمبيوتر الموحد)، وSM EVM (عائلة أجهزة الكمبيوتر الصغيرة)، وما إلى ذلك. وتتراوح سرعة الآلات ضمن هذه العائلة من عدة عشرات الآلاف إلى ملايين العمليات في الثانية الواحدة. سعة ذاكرة الوصول العشوائييصل إلى عدة مئات الآلاف من الكلمات.

كانت لغة التجميع أسهل في الاستخدام مقارنة بلغة الآلة لأنها خففت على المبرمج عبء تذكر العملية - الرموز ومواقع الذاكرة. على الرغم من وجود لغات التجميع مساعدة عظيمةكمبرمج، استمر البحث عن لغات أفضل أقرب إلى اللغة الإنجليزية التقليدية.

تم تصميم كل لغة عالية المستوى لتلبية بعض المتطلبات الأساسية لها أنواع محددةمشاكل. ولكن تم إجراء المزيد من التطورات في كل لغة لتوسيع فائدتها لأغراض مختلفة. لقد غزت معظم الأنشطة البشرية. في الوقت الحاضر، يعتمد جميع سكان العالم بشكل مباشر أو غير مباشر على استخدام أجهزة الكمبيوتر، كما هو الحال في مكاتب البنوك والمراكز والمكاتب، العيادات الطبيةأو المستشفيات والمصانع والمؤسسات الصناعية والإدارية والمكاتب والمختبرات وغيرها الكثير.





لأول مرة، تم استخدام الدوائر المتكاملة واسعة النطاق (LSIs)، والتي كانت تعادل تقريبًا في الطاقة الدوائر المتكاملة. وقد أدى ذلك إلى انخفاض تكلفة إنتاج أجهزة الكمبيوتر. وفي عام 1980، أصبح من الممكن وضع المعالج المركزي لجهاز كمبيوتر صغير على شريحة بحجم ¼ بوصة. تم استخدام LSIs بالفعل في أجهزة الكمبيوتر مثل Illiak وElbrus وMacintosh. وتبلغ سرعة هذه الآلات آلاف الملايين من العمليات في الثانية. زادت سعة ذاكرة الوصول العشوائي إلى 500 مليون بت. أنه في مثل هذه الآلات يتم تنفيذ عدة تعليمات في وقت واحد على عدة مجموعات من المعاملات. من وجهة نظر هيكلية، فإن آلات هذا الجيل عبارة عن مجمعات متعددة المعالجات ومتعددة الآلات تعمل عليها ذكريات مشتركهوالمجال العام الأجهزة الخارجية. سعة ذاكرة الوصول العشوائي حوالي 1 – 64 ميجابايت.

الجيل الاول

استخدمت أجهزة الكمبيوتر من الجيل الأول البصل للمعالجة. قدمها المشغلون، خاصة من خلال الثقوب. تتكون هذه الحواسيب من أنابيب مفرغةلقد أنتجوا الكثير وكان عمرهم قصيرًا نسبيًا، وكانوا كبيرًا وثقيلًا. لقد ولدوا قدرًا كبيرًا من الطاقة، وكان الجهد الكهربي في الأنابيب 300 فولت، وكانت إمكانية الذوبان عالية.

المؤسسات الصناعية والإدارية والمكاتب والمختبرات والمراكز. وهذه الأشياء الرائعة التي اخترعناها، كما نقدمها الآن، هي نتيجة تسلسل سنتعرف عليه خلال هذه الدراسة. ولمعرفة المزيد عن هذه الأحداث سنعرضها في هذه الدراسة أجيال مختلفةالتي شهدها العالم منذ زمن طويل، ومن الضروري أن نذكر العصور والشخصيات، والتي بفضل مساهماتها القيمة في الوقت المناسب يسمى وجود الحمل اليوم عصر الكمبيوتروهو بلا شك نتيجة لتطور طويل لن يتوقف أبدًا.


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 المركزية، وفي عام 1979 شركة آي بي إمقررت تجربة يدها في سوق أجهزة الكمبيوتر الشخصية من خلال إنشاء أول أجهزة كمبيوتر شخصية - كمبيوتر IBM الشخصي.

دخل المشغلون البرامج وخاصة باستخدام الثقوب. كانت أجهزة الكمبيوتر البصلية هذه أكبر بكثير وتولد طاقة أكبر من معاصريها. على الرغم من أجهزة الكمبيوتر باهظة الثمن مع وصول محدودوسرعان ما اعتمدتها الشركات الخاصة والعامة. التوافق المحدود للترانزستور.

الدوائر المتكاملة، توافق الأجهزة، البرمجة المتعددة، الحاسوب الصغير.

ظهرت أجهزة الكمبيوتر من الجيل الثالث مع تطور نظام متكامل يضم الآلاف من أجهزة الكمبيوتر مكونات الكترونيةفي صورة مصغرة. أصبحت أجهزة الكمبيوتر مرة أخرى أصغر حجمًا، وأسرع، وتنتج حرارة أقل، وأكثر كفاءة في استخدام الطاقة.


الكمبيوتر الشخصي - جهاز كمبيوتر مصمم خصيصًا للعمل في وضع المستخدم الفردي. مظهر كمبيوتر شخصيترتبط ارتباطًا مباشرًا بولادة الكمبيوتر الصغير. في كثير من الأحيان يتم استخدام مصطلحات الكمبيوتر الشخصي والكمبيوتر الصغير بالتبادل. الكمبيوتر الشخصي - سطح المكتب أو حاسوب محمول، والذي يستخدم المعالج الدقيق باعتباره وحدة المعالجة المركزية الوحيدة التي تؤدي جميع العمليات المنطقية والمنطقية عمليات حسابية. وتصنف هذه الحواسيب ضمن حواسيب الجيل الرابع والخامس.

ووفقا لهذا المشروع، الذي أضيفت فيه الدول الأكثر تقدما من الناحية التكنولوجية حتى لا تتخلف عن الركب، فإن الميزة الرئيسية ستكون التطبيق. لديهم أيضًا القدرة على التواصل مع الأشخاص الطبيعيين واكتساب القدرة على اتخاذ القرارات بناءً على العمليات القائمة على الذكاء الاصطناعي.

يتم تخزين المعلومات في أجهزة مغناطيسية بصرية بسعة عشرات الجيجابايت؛ تم تعيينه كمعيار لتخزين الفيديو و؛ تتزايد سعة تخزين البيانات بشكل كبير، مما يسمح لك بالتخزين معلومات اكثرفي واحدة من هذه الكتل مما كانت عليه في الإسكندرية.


بالإضافة إلى أجهزة الكمبيوتر المحمولة، تشمل أيضًا أجهزة الكمبيوتر الشخصية الصغيرة أجهزة كمبيوتر الجيب– أجهزة الكمبيوتر المحمولة. الميزات الرئيسية لجهاز الكمبيوتر هي تنظيم الناقل للنظام، والتوحيد العالي للأجهزة و برمجة، تستهدف مجموعة واسعة من المستهلكين. مع تطور تكنولوجيا أشباه الموصلات، زاد الكمبيوتر الشخصي، بعد أن تلقى مكونات إلكترونية مدمجة، من قدرته على الحساب والتذكر.

ومع ذلك، بغض النظر عن هذه "المعجزات" التكنولوجيا الحديثة، فإن الفجوة التي ينتهي فيها الطرف الخامس والجيل السادس لا تبرز. شخصياً لم نشاهد التنفيذ الكامل لما تم تقديمه في المشروع الياباني بسبب فشل الذكاء الاصطناعي ربما بشكل لحظي.

غاية الذكاء الاصطناعيهو تزويد أجهزة الكمبيوتر بـ "الذكاء البشري" والقدرة على البحث عن الأسباب. هناك عامل أساسي آخر وهو قدرة الكمبيوتر على التعرف على الأنماط وتسلسلات المعالجة التي تم العثور عليها مسبقًا، والتي تسمح للكمبيوتر بتذكر النتائج السابقة ودمجها في المعالجة، في جوهرها، سوف يتعلم الكمبيوتر منها تجربتي الخاصة، سيستخدم بيانات الإدخال الخاصة به للحصول على إجابة من خلال التفكير وتخزين هذه النتائج لمهام المعالجة واتخاذ القرار اللاحقة.


والتحسين برمجةجعل العمل مع أجهزة الكمبيوتر أسهل للأشخاص الذين لديهم فهم ضعيف جدًا لتكنولوجيا الكمبيوتر. المكونات الرئيسية: لوحة الذاكرة وذاكرة الوصول العشوائي الإضافية (RAM)؛ لوحة رئيسيةمع المعالج الدقيق ( المعالج المركزي) ومكان لذاكرة الوصول العشوائي. واجهه المستخدم لوحة الدوائر المطبوعة; واجهة لوحة القيادة؛ جهاز محرك أقراص (مع سلك) يسمح لك بقراءة البيانات وكتابتها عليها الأقراص المغناطيسية; المغناطيسي القابل للإزالة أو الأقراص المرنةلتخزين المعلومات خارج الكمبيوتر؛ لوحة لإدخال النص والبيانات.

لقد تم بالفعل تطوير تقنيات هذا الجيل أو أنها في طور التنفيذ. في هذه الدراسة عن أجيال أجهزة الكمبيوتر، أدركنا مدى التقدم الذي أحرزته، ومع التقدم الذي شهدته، وصلنا إلى مستوى عالٍ جدًا من التكنولوجيا التي خدمتنا في العديد من المجالات مثل التعليم وغيره.

تهدف الأبحاث الحالية إلى زيادة سرعة وقدرة أجهزة الكمبيوتر، مع التركيز على تحسين تكنولوجيا الدوائر المتكاملة وتطوير مكونات تبديل أسرع. لقد تم بناء دوائر متكاملة كبيرة تحتوي على عدة ملايين من المكونات على شريحة واحدة.


معرفة وظائفأجهزة الكمبيوتر، يمكنك التفكير في آفاق تطويرها. هذه ليست مهمة مجزية للغاية، خاصة في العلاقات. معدات الحاسوبلأنه لا يوجد أي مجال آخر يحدث مثل هذه التغييرات الهامة في مثل هذه الفترات القصيرة من الزمن. ومع ذلك، فإن جوهر تطوير تكنولوجيا الكمبيوتر هو كما يلي: أولا، يتوصل الناس إلى شيء معين نسبيا منطقة جديدةاستخدام أجهزة الكمبيوتر، ولكن لتنفيذ هذه الأفكار الجديدة، هناك حاجة إلى بعض القدرات الجديدة لأجهزة الكمبيوتر الممكّنة تقنيًا. وبمجرد تطوير هذه التقنيات الجديدة وتنفيذها، تصبح المجالات الجديدة التالية لتطبيقات أجهزة الكمبيوتر، وما إلى ذلك، واضحة على الفور، وبالتالي، تتغلغل أجهزة الكمبيوتر في حياتنا أكثر فأكثر.

أصبحت أجهزة الكمبيوتر هي الأداة الرئيسية التي يستخدمها وهي بالفعل جزء لا يتجزأ من كل واحد منا وسيتعين عليك دراسة كل تلك التي كانت في السابق معقدة وحديثة التقنيات الحديثة. استخدمت أجهزة الكمبيوتر من الجيل الأول البصل للتحقق من المعلومات. كانت أجهزة الكمبيوتر ذات المصابيح الكهربائية هذه أكبر بكثير وتولد حرارة أكثر من النماذج الحديثة.

سمح اختراع الترانزستور بنشوء جيل جديد من أجهزة الكمبيوتر التي كانت أسرع وأصغر حجمًا واحتياجاتها قليلة للتهوية. ومع ذلك، ظلت التكلفة تشكل جزءًا كبيرًا من ميزانية الشركة. استخدمت أجهزة كمبيوتر الجيل الثاني أيضًا شبكات من النوى المغناطيسية بدلاً من الأسطوانات الدوارة للتخزين الأساسي.


وفي المستقبل، يمكن الافتراض أنه سيكون هناك المئات من النشطاء أجهزة الكمبيوتر، وتتبع حالتنا وموقعنا، وإدراك معلوماتنا وإدارتها بسهولة الأجهزة المنزلية. لن يكونوا في "قذيفة" واحدة مشتركة، حيث يتم ترتيبها الآن في جهاز تحكم عن بعد قابل للبرمجة جهاز التحكمالمعدات الموجودة في غرفتك - تلفزيون، VCR، نظام الصوت. فيما يتعلق بأجهزة الكمبيوتر هذا النوعيمكن صياغة آفاق التطوير بهذه الطريقة: سوف تصبح أكثر مصغرة ومحمولة وستكون لها تكلفة منخفضة، أي أنها سوف تصبح أكثر سهولة. بالفعل في بداية القرن الحادي والعشرين، حدث تغيير في الأساس بيئة المعلومات- سوف يتلقى الناس معظم المعلومات ليس من خلال القنوات التقليدية– الإذاعة والتليفزيون والمطبوعات ومن خلال شبكات الكمبيوتر.

كما تحسنت برامج الكمبيوتر. ظهرت أجهزة الكمبيوتر من الجيل الثالث مع تطور الدوائر المتكاملة، والتي تحتوي على آلاف المكونات الإلكترونية المدمجة في شكل مصغر. أصبحت أجهزة الكمبيوتر مرة أخرى أصغر حجمًا وأسرع وأقل حرارة وأكثر كفاءة في استخدام الطاقة.

لقد بدأوا في استخدام وسائط التخزين المغناطيسية مثل الأشرطة المغناطيسية. هناك تحسينان في تكنولوجيا الكمبيوتر يمثلان البداية الجيل الرابع: استبدال الذاكرة بأنوية مغناطيسية لرقائق السيليكون ووضع العديد من المكونات الأخرى على الشريحة.


تتوسع مجالات استخدام أجهزة الكمبيوتر باستمرار، ويحدد كل منها اتجاهًا محددًا جديدًا في تطوير تكنولوجيا الكمبيوتر. في المستقبل، ستكون جميع مجمعات وأنظمة الحوسبة، من أجهزة الكمبيوتر إلى أجهزة الكمبيوتر الشخصية، عبارة عن مكونات واحدة شبكة الكمبيوتر. مع مثل هذا الهيكل الموزع المعقد، غير محدود تقريبًا الإنتاجيةوسرعة نقل المعلومات في الطبيعة، يتم تنفيذ هذه الوظائف من قبل الدماغ البشري، الذي يتكون من أكثر من 10 مليار خلية عصبية - الخلايا العصبية. إن نمذجة الخلايا العصبية هي أساس الحواسيب العصبية، والتي يجري تطويرها بالفعل. في بداية القرن الحادي والعشرين، يمكننا أن نتوقع أن يكون كوكبنا "مغطى" بشبكة من أجهزة الكمبيوتر المبنية على بنية عصبية موزعة ولها معالجات دقيقة مع اتصالات مدمجة.

وقد تميز هذا الجيل من أجهزة الكمبيوتر بالتقدم التكنولوجي الكبير الذي تحقق على مدى فترة طويلة جداً وقت قصير. ووفقا لهذا المشروع، الذي أضيفت إليه دول أكثر تقدما من الناحية الفنية لمواكبة اليابان، فإن السمة الرئيسية ستكون استخدام الذكاء الاصطناعي.

تعمل المئات من المعالجات الدقيقة المتجهة في نفس الوقت، وشبكات العالم، وسوف تستمر في النمو بشكل هائل. قطعة صغيرة من السيليكون أو بعض المواد شبه الموصلة الأخرى الموجودة داخل الدائرة المتكاملة. الشريحة نفسها مرادفة للدائرة المتكاملة.


تخرج آلان تورينج من جامعة كامبريدج عام 1935. في هذا الوقت، كان اهتمام العديد من علماء الرياضيات يتركز على الأعمال المخصصة للأسس المنطقية التي يقوم عليها هذا العلم الأكثر صرامة الذي عرفته البشرية. أ. تمكن تورينج من تحديد مفهوم "الخوارزمية". كتوضيح، اقترح تصميمًا افتراضيًا معينًا - آلة، والتي سرعان ما حصلت على اسم "آلة تورينج". قام باختراعه في عام 1937. وبدأ تصميمه حياته الثانية بعد ظهور أجهزة الكمبيوتر، حيث يعتبر مفهوم الخوارزمية أمرًا أساسيًا. منذ عام 1951، شارك تورينج بنشاط في المشاكل النظريةالبرمجة، بنيت المترجمين لأجهزة الكمبيوتر الجديدة. قدم تورينج مفهوم المكدس إلى الاستخدام العلمي وقدم مساهمات كبيرة في تكنولوجيا البرمجة.

نظام من الدوائر المترابطة المخزنة في قرص صغير أو رقاقة من السيليكون. المعدات الإلكترونية التي تتلقى التعليمات على شكل برامج لحلها المهام المختلفةباستخدام الخوارزميات. غالبية أجهزة الكمبيوتر الحديثةرقمية.

وهي تتمتع الآن بإنتاجية عالية يمكن مقارنتها بالحواسيب الصغيرة أو أجهزة الكمبيوتر التي تستخدمها مراكز الأبحاث وبشكل عام. نظرًا لأن استخدامه أصبح أكثر انتشارًا، فقد تغير أيضًا وأعيد اختراعه ليقدم الأفضل دائمًا أفضل تجربةيستخدم. وفي المقال التالي سنتحدث عن أجيال أجهزة الكمبيوتر وكيف تغيرت عبر التاريخ.


أمريكي من أصل مجري، وهو ابن مصرفي في بودابست. عمل في ألمانيا لفترة قصيرة. في عام 1930 هاجر إلى الولايات المتحدة الأمريكية. في عام 1944، نشر نيومان، بالتعاون مع الخبير الاقتصادي أو. مورجنسترن، كتابًا بعنوان "نظرية الألعاب والسلوك الاقتصادي"، والذي جلب للمؤلفين شهرة عالمية. في الوقت نفسه، في الأربعينيات، تحت تأثير الاحتياجات العسكرية، كان تصميم أجهزة الكمبيوتر يتطور بنشاط. إن حساب المسار المحتمل للطائرة في بضع ثوانٍ هو أمر يتجاوز قدرة أي شخص. مع بداية الحرب، كانت هناك الكهروميكانيكية والتتابع الآلات الحاسبة، فهم أيضًا لم يعملوا بالسرعة الكافية. لعدة سنوات، عمل العلماء الأمريكيون على إنشاء جهاز كمبيوتر للتحكم في الدفاع الجوي الساحلي. السيارة كانت تسمى ENIAC. انخرط نيومان في هذا العمل في وقت متأخر جدًا. وسرعان ما أدرك أن إينياك لديه عيب - فهو يفتقر إلى جهاز لتذكر وتخزين الأوامر، ولكن لم يكن هناك وقت لتغيير هيكل الجهاز. ينظم نيومان تطوير جهاز كمبيوتر جديد وفي عام 1946، جنبا إلى جنب مع G. Goldstein و A. Berks، ينشر تقريرا عن العمل المنجز. تم تصنيف العمل على إينياك، وتم تهديد نيومان بتهمة الكشف عن أسرار عسكرية. لكن كل شيء سار على ما يرام، لأن عقل نيومان العبقري كان ضروريًا أيضًا في المشروع الذري الأمريكي. في عام 1949، تم اختراع آلة نيومان EDVAC (الإلكترونية الكمبيوتر الآلي، العمل مع المتغيرات المنفصلة). لقد كان بمثابة بداية عصر الكمبيوتر. وفي وقت لاحق، تم تسمية أجهزة الكمبيوتر ذات التنفيذ المتسلسل للأوامر في البرنامج بأجهزة الكمبيوتر ذات بنية فون نيومان.


ولد منشئ علم التحكم الآلي المستقبلي ونشأ في عائلة إنسانية. كان والده أستاذا للغات السلافية في جامعة هارفارد. نشأ الصبي ضعيفًا نوعًا ما منذ طفولته وكان يعاني من قصر النظر وطبيعة متضاربة. ومن غير المرجح أن تكون القدرات الرياضية الاستثنائية، التي تجلت في وقت مبكر جدًا، قد جعلت طفولته أكثر سعادة. في سن الرابعة عشرة، تخرج وينر من الكلية، وفي الثامنة عشرة حصل على درجة الدكتوراه من جامعة هارفارد عن أطروحته حول المنطق الرياضي. لقد درست الرياضيات لمدة عامين في أوروبا، مع مدرسين لامعين - النجمين العالميين برتراند راسل وديفيد هيلبرت. خلال الحرب العالمية الثانية، كان على وينر أن يتعامل مع مشكلة الحسابات الباليستية. لقد زاد حجم العمليات الحسابية عدة مرات، وتم تقليل الوقت اللازم لإجرائها إلى بضع ثوانٍ. الأنظمة الكهروميكانيكية والتتابع التي كانت موجودة في بداية الحرب أجهزة العدتبين أنها بطيئة جدا. شارك N. Wiener في تطوير جهاز كمبيوتر للتحكم في الدفاع الجوي الساحلي مع J. von Neumann وغيره من علماء الرياضيات البارزين.

ظهور أجهزة الكمبيوتريعد هذا أحد العلامات المهمة للثورة العلمية والتكنولوجية الحديثة. استخدام واسعوقد أدت أجهزة الكمبيوتر إلى حقيقة أن كل شيء عدد أكبربدأ الناس في التعرف على الأساسيات تكنولوجيا الكمبيوتروأصبحت البرمجة تدريجياً عنصراً من عناصر الثقافة. أولاً أجهزة الكمبيوتر الإلكترونيةظهرت في النصف الأول من القرن العشرين. يمكنهم أن يفعلوا أكثر من ذلك بكثير الآلات الحاسبة الميكانيكية، والتي أضافت وطرحت وضربت فقط. هذه كانت الآلات الإلكترونيةقادرة على حل المشاكل المعقدة.


الجيل الأول من أجهزة الكمبيوتر

ينقسم تطور أجهزة الكمبيوتر إلى عدة فترات. تختلف أجيال الكمبيوتر في كل فترة عن بعضها البعض قاعدة العنصرو برمجة. الجيل الأول (1945-1954) - تشغيل الكمبيوتر أنابيب مفرغةآه (مثل تلك الموجودة على أجهزة التلفاز القديمة). هذا عصور ما قبل التاريخ، عصر ظهور تكنولوجيا الحوسبة.

كانت معظم آلات الجيل الأول عبارة عن أجهزة تجريبية وتم تصميمها لاختبار بعض المبادئ النظرية. لقد أصبح وزن وحجم ديناصورات الكمبيوتر هذه، والتي غالبًا ما تتطلب مباني منفصلة لأنفسها، أسطورة منذ فترة طويلة. تم إدخال الأرقام في الأجهزة الأولى باستخدام البطاقات المثقوبة التحكم في البرمجياتتم تنفيذ تسلسل العمليات، على سبيل المثال، في ENIAC، كما هو الحال في الآلات الحسابية والتحليلية، باستخدام المقابس وحقول التنضيد. على الرغم من أن طريقة البرمجة هذه تطلبت الكثير من الوقت لإعداد الآلة، أي توصيل كتل فردية من الآلة في مجال التنضيد (patchboard)، إلا أنها مكنت من تنفيذ "قدرات" العد الخاصة بـ ENIAC وبالتالي اختلفت بشكل إيجابي من طريقة برنامج الشريط المثقوب، المميز لآلات الترحيل، كان الجنود المخصصون لهذه الآلة الضخمة يندفعون حولها باستمرار، وعربات صرير مملوءة حتى أسنانها بالأنابيب الإلكترونية. بمجرد أن احترق مصباح واحد على الأقل، نهض ENIAC على الفور، وبدأت الضجة: كان الجميع يبحثون على عجل عن المصباح المحترق وغير موثوق به للغاية - فقد تم اعتبار هذا الاستبدال المتكرر للمصابيح على النحو التالي: دفئها وتوهجها يجذب العث الذي طار داخل السيارة وتسبب في ذلك. دائرة مقصورة. إذا كان هذا صحيحًا، فسيصبح مصطلح "الأخطاء" الذي يشير إلى الأخطاء في برامج وأجهزة الكمبيوتر معنى جديد. بمجرد أن تعمل جميع الأنابيب، يمكن للموظفين الهندسيين ضبط ENIAC على المهمة عن طريق تغيير توصيلات 6000 سلك يدويًا. كان لا بد من تبديل كل هذه الأسلاك مرة أخرى عند ظهور مهمة أخرى.

كان أول كمبيوتر من الجيل الأول يتم إنتاجه بكميات كبيرة هو كمبيوتر UNIVAC (الكمبيوتر التلقائي العالمي). المطورون: جون ماوكلي وج. بروسبر إيكرت. وكان أول الإلكترونية حاسوب رقمي هدف عام. UNIVAC، الذي بدأ في عام 1946 واكتمل في عام 1951، كان لديه وقت إضافة قدره 120 ميكروثانية، ووقت الضرب -1800 ميكروثانية، ووقت القسمة 3600 ميكروثانية. يمكن لـ UNIVAC تخزين 1000 كلمة و12000 رقم مع أوقات وصول تصل إلى 400 ميكروثانية كحد أقصى. كان الشريط المغناطيسي يحمل 120 ألف كلمة و1440000 رقم. تم إجراء الإدخال / الإخراج من الشريط الممغنط والبطاقات المثقوبة والمثقاب. وقد تم تقديم النسخة الأولى منه إلى مكتب الإحصاء الأمريكي.

تتكون برامج أجهزة كمبيوتر الجيل الأول بشكل أساسي من إجراءات قياسية.

آلات هذا الجيل: "ENIAC"، "MESM"، "BESM"، "IBM-701"، "Strela"، "M-2"، "M-3"، "Ural"، "Ural-2"، " "مينسك" -1"، "مينسك-12"، "إم-20"، إلخ.
احتلت هذه السيارات مساحة كبيرة، يستخدم الكثير من الكهرباء ويتكون من جدا عدد كبيرالأنابيب الإلكترونية. على سبيل المثال، تتكون آلة ستريلا من 6400 أنبوب مفرغ و60 ألف قطعة من الثنائيات شبه الموصلة. لم يتجاوز أدائها 2-3 آلاف عملية في الثانية، ولم تتجاوز ذاكرة الوصول العشوائي 2 كيلو بايت. فقط الجهاز M-2 (1958) كان لديه 4 كيلو بايت من ذاكرة الوصول العشوائي وسرعة 20 ألف عملية في الثانية.

أساسي تحديدالكمبيوتر "أورال-1"

هيكل الأمر أحادي البث.

نظام الأرقام ثنائي.

طريقة تمثيل الأرقام هي بالنقطة الثابتة والنقطة العائمة باستخدام البرامج القياسية.

سعة البت هي 35 رقمًا ثنائيًا (10.5 علامة عشرية) ورقمًا واحدًا لعلامة الرقم.

نطاق الأرقام الممثلة: من 1 إلى 10-10.5.

وقت التنفيذ للعمليات الفردية:

أ) الانقسامات - 20 ميكروثانية؛

ب) التطبيع - 20 مللي ثانية؛

ج) عمليات أخرى - 10 مللي ثانية.

عدد الفرق 29 .

خصائص الذاكرة:

سعة ذاكرة الوصول العشوائي (RAM) على الأسطوانة المغناطيسية - 1024 رقمًا أو أمرًا مكونًا من ستة وثلاثين بت ؛

سعة NML - ما يصل إلى 40.000 رقم مكون من ستة وثلاثين بت أو 8000 أمر.

جهاز الإدخال موجود على شريط فيلم مثقوب بعرض 35 مم.

الإخراج - جهاز الطباعة. سرعة الطباعة - 100±10 أرقام في الدقيقة.

الآلة مبنية على خلايا قياسية ذات مصباح واحد.

تشغيل الجهاز من شبكة ثلاثية الطور التيار المتناوبالجهد 220 فولت ± 10%، التردد 50 هرتز.

استهلاك الطاقة 7.5 كيلو واط.

المساحة المحتلة 50 متر مربع م.

الجيل الثاني من أجهزة الكمبيوتر (1959 - 1967)

كانت القاعدة الأولية لآلات هذا الجيل هي أجهزة أشباه الموصلات. تم تصميم الآلات لحل العديد من المشكلات العلمية والتقنية التي تتطلب عمالة مكثفة، بالإضافة إلى التحكم فيها العمليات التكنولوجيةفي الانتاج. ظهور عناصر أشباه الموصلات في الدوائر الإلكترونيةزيادة كبيرة في سعة ذاكرة الوصول العشوائي والموثوقية وسرعة الكمبيوتر. انخفضت الأبعاد والوزن واستهلاك الطاقة. مع ظهور آلات الجيل الثاني، توسع نطاق استخدام تكنولوجيا الكمبيوتر الإلكترونية بشكل كبير، ويرجع ذلك أساسًا إلى تطوير البرمجيات. كما ظهرت آلات متخصصة، على سبيل المثال، أجهزة الكمبيوتر لحل المشكلات الاقتصادية، وإدارة عمليات الإنتاج، وأنظمة نقل المعلومات، وما إلى ذلك. تشمل أجهزة الكمبيوتر من الجيل الثاني ما يلي:

  • أجهزة كمبيوتر M-40,-50 لأنظمة الدفاع الصاروخي؛
  • الأورال -11، -14، -16 - أجهزة كمبيوتر للأغراض العامة تركز على حل مشاكل التخطيط الهندسي والفني والاقتصادي؛
  • مينسك -2، -12، -14 لحل المشكلات الهندسية والعلمية والتصميمية ذات الطبيعة الرياضية والمنطقية؛
  • تم تصميم مينسك-22 لحل مشاكل التخطيط العلمي والتقني والاقتصادي؛
  • BESM-3 -4، -6 آلات للأغراض العامة تهدف إلى حل المشكلات المعقدة للعلوم والتكنولوجيا ؛
  • آلة M-20، -220، -222 للأغراض العامة، تركز على حل المشكلات الرياضية المعقدة؛
  • MIR-1 هو كمبيوتر رقمي إلكتروني صغير مصمم لحل المشكلات مدى واسعالمسائل الرياضية الهندسية والتصميمية،
  • "نايري" هي آلة ذات أغراض عامة مصممة لحل مجموعة واسعة من المسائل الهندسية والعلمية والتقنية، بالإضافة إلى بعض أنواع التخطيط الاقتصادي والمسائل المحاسبية والإحصائية؛
  • Ruta-110 كمبيوتر صغير للأغراض العامة؛

    وعدد من أجهزة الكمبيوتر الأخرى.

    تبلغ سرعة أجهزة الكمبيوتر BESM-4 وM-220 وM-222 حوالي 20-30 ألف عملية في الثانية وذاكرة الوصول العشوائي 8K و16K و32K على التوالي. من بين أجهزة الجيل الثاني، يبرز BESM-6، حيث تبلغ سرعته حوالي مليون عملية في الثانية وذاكرة الوصول العشوائي من 32 كيلو إلى 128 كيلو (تستخدم معظم الأجهزة شريحتين من الذاكرة يبلغ كل منهما 32 كيلو بايت).

    تتميز هذه الفترة بالاستخدام الواسع النطاق للترانزستورات ودوائر الذاكرة المتقدمة على النوى. الكثير من الاهتمامبدأت في تكريس الاهتمام لإنشاء برامج النظام والمترجمين وأدوات الإدخال والإخراج. في نهاية هذه الفترة، ظهر مترجمون عالميون وفعالون للغاية للغات كوبول وفورتران ولغات أخرى.

    تم بالفعل تحقيق وقت وصول قدره 1x10-6 ثوانٍ، على الرغم من أن معظم عناصر الكمبيوتر لا تزال متصلة بواسطة الأسلاك.

    تم استخدام أجهزة الكمبيوتر في هذه الفترة بنجاح في المجالات المتعلقة بمعالجة مجموعات من البيانات وحل المشكلات التي تتطلب عادة عمليات روتينية في المصانع والمؤسسات والبنوك. هؤلاء آلات الحوسبةعملت على المبدأ تجهيز الدفعاتبيانات. في الأساس، قاموا بنسخها الطرق اليدويةمعالجة البيانات. الميزات الجديدة المقدمة أجهزة الكمبيوتر، لم يتم استخدامها عمليا.

    وخلال هذه الفترة ظهرت مهنة عالم الكمبيوتر، وبدأت العديد من الجامعات في توفير الفرص التعليمية في هذا المجال.

    الجيل الثالث من أجهزة الكمبيوتر (1968 - 1973)

    القاعدة الأساسية للكمبيوتر هي الدوائر المتكاملة الصغيرة (SIC). الآلات كانت مخصصة ل استخدام شائعالخامس مناطق مختلفةالعلوم والتكنولوجيا (الحسابات، وإدارة الإنتاج، والأجسام المتحركة، وما إلى ذلك). بفضل الدوائر المتكاملة، كان من الممكن تحسين الخصائص التقنية والتشغيلية لأجهزة الكمبيوتر بشكل كبير. على سبيل المثال، تتمتع أجهزة الجيل الثالث، مقارنة بأجهزة الجيل الثاني، بكمية أكبر من ذاكرة الوصول العشوائي (RAM) وأداء متزايد وموثوقية متزايدة وتقليل استهلاك الطاقة والبصمة والوزن. في اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية في السبعينيات تلقوا مزيد من التطوير ACS. تم وضع أسس نظام معالجة البيانات على مستوى الدولة وبين الدول والذي يغطي الدول الأعضاء في CMEA (مجلس المساعدة الاقتصادية المتبادلة). تحت التطوير أجهزة الكمبيوتر المركزيةالجيل الثالث من الاتحاد الأوروبي، متوافق مع بعضهما البعض (متوسط ​​و أداء عاليأجهزة كمبيوتر الاتحاد الأوروبي)، ومع أجهزة الكمبيوتر الأجنبية من الجيل الثالث (IBM-360، وما إلى ذلك - الولايات المتحدة الأمريكية). يشارك متخصصون من اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية في تطوير أجهزة الكمبيوتر ES. الجمهورية الشعبيةبلغاريا (HRB)، والجمهورية الشعبية المجرية (HPR)، والجمهورية الشعبية البولندية (PPR)، وجمهورية تشيكوسلوفاكيا الاشتراكية السوفياتية (CSSR) وجمهورية ألمانيا الديمقراطية (GDR). في الوقت نفسه، يتم إنشاء أجهزة كمبيوتر متعددة المعالجات وشبه التناظرية في اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية، ويتم إنتاج أجهزة كمبيوتر صغيرة "Mir-31"، و"Mir-32"، و"Nairi-34". للتحكم في العمليات التكنولوجية، تم إنشاء أجهزة كمبيوتر من سلسلة ASVT M-6000 وM-7000 (التي طورها V.P. Ryazanov وآخرون). يتم تطوير وإنتاج أجهزة الكمبيوتر الصغيرة المكتبية دوائر متكاملة M-180، "إلكترونيات -79، -100، -125، -200"، "إلكترونيات DZ-28"، "إلكترونيات NTs-60"، إلخ.

    وتضمنت أجهزة الجيل الثالث جهاز الكمبيوتر Dnepr-2 النظام الموحد(EC-1010، EC-1020، EC-1030، EC-1040، EC-1050، EC-1060 والعديد من تعديلاتها المتوسطة - EC-1021، وما إلى ذلك)، MIR-2، "Nairi-2" و عدد اخر .

    ميزة مميزةهذه الفترة كان هناك انخفاض حاد في أسعار المعدات. وقد تم تحقيق ذلك بشكل رئيسي من خلال استخدام الدوائر المتكاملة. عادي توصيلات كهربائيةبمساعدة الأسلاك تم بناؤها في الدائرة الدقيقة. هذا جعل من الممكن الحصول على قيمة وقت وصول تصل إلى 2x10 -9 ثانية. خلال هذه الفترة، ظهرت محطات عمل سهلة الاستخدام في السوق، والتي سهلت إلى حد كبير، من خلال الشبكات، القدرة على الحصول على أوقات الوصول القصيرة المرتبطة عادةً سيارات كبيرة. ارتبط المزيد من التقدم في تطوير تكنولوجيا الكمبيوتر بالتطور ذاكرة أشباه الموصلاتوشاشات LCD و الذاكرة الإلكترونية. وفي نهاية هذه الفترة كان هناك طفرة تجارية في مجال تكنولوجيا الإلكترونيات الدقيقة.

    إن زيادة إنتاجية أجهزة الكمبيوتر والأنظمة المتعددة الآلات الناشئة جعلت من الممكن من حيث المبدأ تنفيذ مثل هذه المهام الجديدة، والتي كانت معقدة للغاية وغالباً ما أدت إلى مشاكل غير قابلة للحلمعهم تنفيذ البرامج. بدأوا يتحدثون عن "أزمة البرمجيات". ثم ظهروا طرق فعالةتطوير البرمجيات. خلق جديد منتجات البرمجياتأصبح الآن يعتمد بشكل متزايد على أساليب التخطيط والتخطيط طرق خاصةبرمجة.

    ترتبط هذه الفترة بالتطور السريع لأجهزة الكمبيوتر في الوقت الحقيقي. لقد ظهر اتجاه مفاده أنه في مهام التحكم، إلى جانب أجهزة الكمبيوتر الكبيرة، يوجد أيضًا مكان لاستخدام الآلات الصغيرة. وهكذا، اتضح أن الكمبيوتر الصغير يتعامل بشكل جيد للغاية مع وظائف التحكم في المنشآت الصناعية المعقدة، حيث يفشل الكمبيوتر الكبير في كثير من الأحيان. أنظمة معقدةوتنقسم عناصر التحكم إلى أنظمة فرعية، يستخدم كل منها حاسوبًا صغيرًا خاصًا به. يتم تعيين جهاز كمبيوتر كبير في الوقت الفعلي لمهام التخطيط (المراقبة). النظام الهرميلغرض تنسيق إدارة الأنظمة الفرعية ومعالجة البيانات المركزية حول الكائن.

    كانت برامج أجهزة الكمبيوتر الصغيرة في البداية بدائية تمامًا، ولكن بحلول عام 1968 ظهرت أول أنظمة تشغيل تجارية في الوقت الفعلي ولغات برمجة عالية المستوى وأنظمة متقاطعة تم تطويرها خصيصًا لها. كل هذا يضمن توافر الآلات الصغيرة لمجموعة واسعة من التطبيقات. من الصعب اليوم العثور على صناعة لا يتم فيها استخدام هذه الآلات بنجاح بشكل أو بآخر. وظائفهم في الإنتاج متنوعة للغاية. نعم، يمكنك تحديد أنظمة بسيطةجمع البيانات، ومناضد الاختبار الآلي، وأنظمة التحكم في العمليات. ويجب التأكيد على أن حاسوب التحكم يدخل الآن بشكل متزايد في مجال معالجة البيانات التجارية، حيث يتم استخدامه لحل المشاكل التجارية.

    بدأ استخدام أجهزة الكمبيوتر الصغيرة لحل المشكلات الهندسية المتعلقة بالتصميم. تم إجراء التجارب الأولى لإظهار مدى فعالية استخدام أجهزة الكمبيوتر كأدوات تصميمية.

    تطبيق الموزعة أنظمة الحوسبةكان الأساس لتطبيق اللامركزية في حل المشكلات المتعلقة بمعالجة البيانات في المصانع والبنوك والمؤسسات الأخرى. وفي الوقت نفسه، تتميز هذه الفترة بالنقص المزمن في الكوادر المدربة في مجال الحاسبات الإلكترونية. وينطبق هذا بشكل خاص على المهام المتعلقة بتصميم أنظمة الحوسبة الموزعة وأنظمة الوقت الحقيقي.

    الجيل الرابع من أجهزة الكمبيوتر (1974 - 1982)

    القاعدة الأساسية للكمبيوتر هي الدوائر المتكاملة الكبيرة (LSI). كان الهدف من هذه الآلات هو زيادة إنتاجية العمل بشكل كبير في مجالات العلوم والإنتاج والإدارة والرعاية الصحية والخدمات والحياة اليومية. تساعد الدرجة العالية من التكامل على زيادة كثافة التعبئة والتغليف للمعدات الإلكترونية وتحسين موثوقيتها، مما يؤدي إلى زيادة أداء الكمبيوتر وتقليل تكلفته. كل هذا له تأثير كبير على البنية المنطقية(هندسة) الكمبيوتر وبرامجه. يصبح الارتباط بين هيكل الجهاز وبرمجياته أقرب بشكل خاص نظام التشغيل(أو مراقب) - مجموعة من البرامج التي تنظم العمل المستمرالآلات دون تدخل بشري. يتضمن هذا الجيل أجهزة كمبيوتر EC: ES-1015، -1025، -1035، -1045، -1055، -1065 ("الصف 2")، -1036، -1046، -1066، SM-1420، -1600، -1700، الجميع حواسيب شخصية("إلكترونيات MS 0501"، "إلكترونيات-85"، "إيسكرا-226"، EC-1840، -1841، -1842، وما إلى ذلك)، بالإضافة إلى الأنواع والتعديلات الأخرى. يتضمن كمبيوتر الجيل الرابع أيضًا معالجات متعددة مجمع الحوسبة"البروس". يتمتع "Elbrus-1KB" بسرعة تصل إلى 5.5 مليون عملية فاصلة عائمة في الثانية، وسعة ذاكرة وصول عشوائي (RAM) تصل إلى 64 ميجابايت. يتمتع Elbrus-2 بأداء يصل إلى 120 مليون عملية في الثانية، وسعة ذاكرة وصول عشوائي تصل إلى 144 ميجابايت أو 16 كلمة MSword (كلمة 72 بت)، وأقصى إنتاجية لقنوات الإدخال/الإخراج تبلغ 120 ميجابايت/ثانية.