Elementarna osnova: definicija, klasifikacija, značilnosti

Elementarna računalniška baza se imenuje njihova glavna elektronska komponenta. Ta komponenta je odvisna od generacije računalnikov. Generacije računalniških elementov pojasnjujejo zgodovino razvoja računalnika, ki temelji na razvijajočih se tehnologijah. Z vsako novo generacijo računalniških vezij so njihove velikosti postale vse bolj miniaturne, hitrost obdelave podatkov se je podvojila, pomnilnik postal več, udobje in zanesljivost pa sta se izboljšala. Časovnica, določena za vsako generacijo, je pomembna za razumevanje elementarne osnove računalnika. Vendar ni dokončno opredeljena in se šteje za precej pogojno. Generacije elementne baze dejansko temeljijo na razvijajoči se tehnologiji čipov in ne na določenem časovnem okviru.


Prva generacija računalnikov

Pet generacij računalnikov je označenih z električnim tokom, ki teče:
  • v vakuumskih ceveh;
  • v tranzistorjih;
  • v integriranih vezjih;
  • v mikroprocesorskih čipih;
  • v inteligentnih napravah, ki so sposobne umetne inteligence.
  • Prva generacija računalnikov se je pojavila v 1940-1950. Računalniki prve generacije so bili dejansko prvi univerzalni in pristni digitalni računalniki. Zdi se, da zamenjujejo elektromehanske sisteme, ki so bili prepočasni za dodeljevanje nalog. Prvi računalniški generatorji so uporabljali vakuumske cevi za preklapljanje. Zatesnjeno steklo je omogočilo tok skozi žice iz navojevna kovinske plošče.

    Kako so prvi računalniki delovali

    Elementarna računalniška baza, cevi, so bile izdelane iz hermetičnih steklenih posod, ki so bile razporejene z žarnico. V sistemu ni bilo gibljivih delov. Osnovna osnova prve generacije so bile svetilke, ki so se imenovale diode in triode. Vhod in izhod sta bila izvedena z luknjanimi karticami, magnetnimi bobni, pisalnimi stroji in bralniki žepnih kartic. Sistemski vmesnik je bil izveden z uporabo pluginov in strojnega jezika.


    Osnovno bazo računalnika prve generacije je bilo težko uporabljati. Naprave so priključile električne kroge tako, da so priključile številne kable. Nato so uporabili posebne udarne kartice in čakali nekaj ur, da bi dobili rezultat za katero koli obliko računanja. Prvi računalniki so bili tako veliki, da so zasedli celo sobo. Skrbniškega jezika in programske opreme operacijskega sistema še vedno ni bilo. Sistemi lahko rešujejo le en problem naenkrat. Ti stroji so bili zasnovani za operacije na nizki ravni, programiranje pa je bilo izvedeno samo z binarnimi števkami 0 in 1.

    ENIAC - najmočnejši izmed prvih računalnikov

    Eden od najvidnejših računalnikov v tem obdobju je bil ENIAC (elektronski numerični integrator). in računalnik), ki sta ga zasnovala in zgradila inženir John McClie in John Presper Eckert z Univerze v Pensilvaniji. Njegovo zbirko je izdelala ekipa petdesetih ljudi. ENIAC je bil 1000 krat hitrejši od prejšnjih elektromehanskih računalnikov, vendar je bil pri reprogramiranju veliko počasnejši. Med drugimENIAC je bil uporabljen za preučevanje zmogljivosti termonuklearnega orožja, balističnega topniškega orožja in termičnih motorjev za vžig, včasih pa tudi zaradi vremenskih napovedi. Ti sistemi so bili velikega obsega in so zasedli celotne prostore z veliko električne energije, zaradi česar so postali vir neznosne toplote.

    Univerzalni avtomatski računalnik

    UNIVAC (univerzalni avtomatski računalnik) so ustvarili vsi isti inženirji - John McClie in John Presper Eckert. Računalnik je bil prvi v isti dobi, ki je bil zasnovan za komercialne namene, poleg vojaške uporabe. S svojo osnovno bazo je precej dobro manipuliral z abecedami in številkami in jih je ameriško Census Bureau uporabilo za prenos splošnega prebivalstva. Kasneje so ga uporabili za pripravo poročil o prodaji podjetij in celo za napovedovanje rezultatov predsedniških volitev leta 1952. Za razliko od več kot 17.000 ENIAC vakuumskih cevi, je UNIVAC uporabljal nekaj več kot 5000 žarnic. Prav tako je bil dvakrat bolj verjeten kot njegov predhodnik. Prodanih je bilo več kot 46 teh računalnikov.

    Računalniki druge generacije: 1950-1960

    Računalniki druge generacije so bili računalniki, v katerih so namesto vakuumskih žarnic uporabili tranzistorje. To je bila osnovna osnova druge generacije. Novi računalniki so bili na več načinov boljši od svojih predhodnikov zaradi relativno majhne velikosti, hitrosti in nižjih stroškov. Tranzistorji so gradniki skoraj vsakega mikročipa in so bolj zanesljivi,energetsko učinkovite in sposobne hitrejše in boljše prevajanje električne energije kot vakuumske cevi.
    Tako kot cevi je bila osnovna baza računalnika druge generacije, ki je vključevala tranzistorje, stikala ali elektronska polkna, ki so bila uporabljena za ojačitev ali nadzor toka ali za vklop ali izklop električnih signalov. Transistorji se imenujejo polprevodniki, ker vsebujejo elemente, ki se nahajajo med vodniki in izolatorji.
    Izum polprevodnikov tranzistorjev
    Transistorske polprevodnike so izumili v Bell Laboratories leta 1947 znanstveniki William Shockley, John Bardeen in Walter Bratten, vendar niso bili izdani do sredine 50-ih let. Inženirji in ustvarjalci nove elementne baze so videli prihodnost računalnikov druge generacije, ki izboljšujejo postopke za vhodne in izhodne podatke. Sprva so bili ti procesi podobni najnovejšim modelom računalnikov prve generacije. Delo je bilo precej delovno intenzivno in naporno, ker je vključevalo delo več zaposlenih, ki so nosili punch kartice iz sobe v sobo.

    Paketni sistem za prenos podatkov

    Za pospešitev postopka je bil ustvarjen in izveden serijski sistem. Vključevala je zbiranje več podatkovnih nalog za več luknjanih kartic in njihovo vnašanje v magnetne trakove z uporabo relativno majhnega in poceni sistema. IBM-1401 je bil eden od teh računalnikov. Za njega sta bila uporabljena operacijski sistem IBM-7094 in Fortran Monitor System. Ko je bila obdelava podatkov končana, so bile datoteke prenesene nazaj na magnetni trak. Uporaba manjSistem, na primer, se lahko podatki IBM-1401 natisnejo na nekaj udarnih kartic kot izhodne informacije. To so bili znanilci programske opreme operacijskega sistema.

    Značilnosti računalnikov druge generacije

    Nato se je začel postopek posodabljanja restriktivne binarne strojne kode v jezike, ki so v celoti podpirali simbolično in alfanumerično kodiranje. Programerji so lahko zdaj pisali sestavljavce in jezike na visoki ravni, kot so FORTRAN, COBOL, SNOWBALL in BASIC.
    Zgodnji superračunalniki so bili le nekateri stroji, ki so uporabljali tranzistorje. Primeri teh sistemov so bili UNIVAC LARC univerzalni blok od Sperry Rand (1960) in IBM-7030 Stretch superračunalnik (1961) in mainframe CDC 6600 (1963).

    Tretja generacija računalnikov: 1960-1970

    Elementarna osnova tretje generacije računalniško integriranih vezij in večprogramiranje. Računalniki tretje generacije so namesto tranzistorjev uporabljali integrirano vezje (IC). Izvedba teh računalnikov je bila tudi v skladu z Moorovim zakonom, ki navaja, da se je velikost tranzistorjev zmanjšala tako hitro, da se je njihovo število na shemi podvojilo vsaki dve leti.

    Prednosti integriranih vezij

    Polprevodniška IC je vključevala veliko število tranzistorjev, kondenzatorjev in diod. Nato so bili natisnjeni na ločenih delih table. Ročna priključitev kondenzatorjev in diod v tranzistorjih je bila zahtevna in ni bila povsem zanesljiva. Jack Kilby iz Texas Instruments in Robert Noyce iz podjetja Fairchild Corporation sta individualno opredelila prednosti integriranih vezij v letih 1958 in 1959v tem zaporedju. Kilby je svoj IP uredil v Nemčiji, medtem ko je Noyce na silicijevem čipu.
    Prvi sistem, ki uporablja IP, je bil IBM 360, ki je bil uporabljen za opravljanje komercialnih in znanstvenih nalog. Po postavitvi več tranzistorjev na en čip se je poleg zmanjšanja stroškov bistveno povečala tudi hitrost in zmogljivost enega računalnika. Od trenutka svojega izuma se je hitrost IP podvojila vsaki dve leti, kar je dodatno zmanjšalo velikost in stroške računalnikov.

    Uporaba integriranih vezij na sodobnih računalnikih

    Danes skoraj vse elektronske naprave uporabljajo nekatere oblike integriranih vezij, nameščenih na tiskanih vezjih. Za razliko od vezja IC se je interakcija z računalniki izboljšala. Namesto izsekanih kartic za vhodne in izhodne podatke so prikazni podatki vizualni zasloni, uporabljene tipkovnice in izboljšane periferne vhodne naprave. Računalniki zdaj uporabljajo programsko opremo operacijskega sistema za upravljanje opreme in virov, kar je omogočilo, da sistemi hkrati izvajajo različne programe. To se je zgodilo zaradi centraliziranih aplikacij, ki so nadzorovale dodeljevanje pomnilnika. Računalniki so zaradi svoje velikosti in poštene vrednosti na voljo širši javnosti. Ta generacija je začela tudi s konceptom "družine računalnikov", ki je proizvajalce spodbujala, naj pripravijo računalniške komponente, ki so združljive z drugimi sistemi. Primeri teh sistemov so bili superračunalniki Scientific Systems Systems Sigma 7 (1966) in superračunalniki IBM-360(1964) in CDC 8600 (1969).

    Četrta generacija računalnikov: od sedemdesetih do sedanjega

    mikroprocesorja, operacijskega sistema in grafičnega vmesnika - osnovna baza sodobnih računalnikov. Rojstvo mikroprocesorja je bilo hkrati rojstvo mikroračunalnika. To je bilo tudi v skladu z Moorovim zakonom, ki je predvideval eksponentno rast tranzistorja in mikročipa od leta 1965. Intel, njegovi inženirji Ted Hoff, Federico Faggin in Stan Masor so novembra 1971 predstavili prvi procesor Intel 4004 z enim čipom na svetu. Seveda je bil novi mikročip tako močan kot računalnik ENIAC od leta 1946. Četrta generacija in njena elementarna osnova igrajo pomembno vlogo pri ustvarjanju različnih naprav.

    Procesor Intel 4004

    Kmalu so proizvajalci začeli integrirati te mikročipe v svoje nove računalnike. Leta 1973 je Xerox Alto izšel iz PARC. To je bil pravi osebni računalnik, ki je vključeval Ethernet vrata, miško in grafični vmesnik bitne slike, prvi te vrste. Leta 1974 je Intel predstavil 8-bitni splošni mikroprocesor, imenovan "8808". Potem je programer Gary Arlen Kiddall začel ustvarjati programsko opremo, ki temelji na disku, znanem kot "Program za upravljanje mikroračunalnikov" (CPM). Postala je prototip sodobne elementarne osnove računalnika.

    Prvi domači računalnik

    Leta 1981 je International Business Machine predstavil svoj prvi računalnik za dom s procesorjem 4004. Ta je bil znan kot IBM PC. Podjetje sodelujez Billom Gatesom, ki je kupil diskovni operacijski sistem iz računalniškega izdelka Seattle in ga distribuiral iz novega IBM-ovega računalnika. Arhitektura IBM PC-ja je postala standardni tržni model.
    Ustvarjanje operacijskega sistema Windows
    Apple, ki ga je vodil Steve Jobs, je spremenil programsko opremo, ko je leta 1984 Apple Macintosh izdal izboljšan grafični uporabniški vmesnik (grafični uporabniški vmesnik), ki je uporabil idejo vmesnika, izpeljanega iz Xerox PARC . Oba kontrolna programa za mikroračunalnik in diskovni operacijski sistem sta bila operacijska sistema z ukazno vrstico, ko naj bi uporabnik komuniciral z računalnikom s tipkovnico. Po uspehu grafičnega vmesnika Apple je Microsoft leta 1985 integriral različico operacijskega sistema Windows DOS. Windows je bil uporabljen naslednjih 10 let, dokler ni bil ponovno zasnovan kot Windows 95. To je bila originalna programska oprema za operacijski sistem z vsemi potrebnimi pripomočki.

    Pojav Linuxa

    Medtem ko je programska oprema postala običajna in so korporacije začele sprejemati denar za to, je nov gib za programerje lansiral Linux leta 1991. Pod vodstvom Linuxa Torvalds so začeli z brezplačnim odprtokodnim operacijskim sistemom Linux. Poleg Linuxa so bili distribuirani tudi drugi odprtokodni operacijski sistemi in brezplačna programska oprema, ki so služili za pisarniške, omrežne in domače računalnike.

    Distribucija mobilnih naprav

    Leta 1980 in 2000 so postali osebni računalniki in namizni računalnikipogost pojav. Nameščeni so bili v pisarnah, šolah in domovih, njihova cena je postala sprejemljiva, velikost - kompaktna. Programska oprema, ki deluje na teh računalnikih, je postala tudi bolj dostopna. Kmalu so se mikroprocesorji pojavili z monopolizacijo namiznih računalnikov in prešli na druge platforme. Najprej je prišel laptop, nato pa tablete in pametne telefone, konzole, vgrajene sisteme, pametne kartice, ki so postale priljubljene zaradi potrebe po uporabi interneta med vožnjo. Glede na nedavno študijo je bilo 60% vseh digitalnih naprav po vsem svetu mobilnih telefonov.

    Peta generacija računalnikov: sedanja in prihodnja

    Peta generacija Računalniki so zgrajeni na tehnološkem napredku, pridobljenem v prejšnjih generacijah računalnikov. Sodobni inženirji upajo na izboljšanje interakcije med ljudmi in strojem z uporabo človeške inteligence in velikih podatkov, zbranih od samega začetka obdobja digitalne tehnologije. Prihajajo iz teorije, koncepta in izvajanja umetne inteligence (AI) in strojnega učenja (ML). AI - to je tisto, kar je osnovna osnova generacije 5. To je realnost, ki je postala mogoča zaradi vzporedne obdelave in superprevodnikov. Računalniške naprave z umetno inteligenco so še v razvoju, vendar se nekatere od teh tehnologij začenjajo pojavljati in uporabljati, na primer, prepoznavanje glasu. AI in ML sta lahko različna, vendar se uporabljata kot zamenljiva za ustvarjanje naprav, ki so dovolj inteligentne za interakcijo z ljudmi, drugimi računalniki,okolje in programi. Bistvo pete generacije bo uporaba teh tehnologij, da bi na koncu ustvarili stroje, ki lahko ravnajo z naravnim jezikom in se odzivajo nanj, ter se lahko učijo in organizirajo sami. Razširjanje računalniških naprav s sposobnostjo samostojnega učenja, odzivanja in interakcije na različne načine, ki temelji na izkušnjah in okolju, je prav tako dalo zagon konceptu interneta stvari (internet stvari). Na svojem vrhuncu in z ustreznimi algoritmi bodo računalniki verjetno pokazali visoko stopnjo učenja, ki presega inteligenco ljudi. Mnogi projekti umetne inteligence se že izvajajo, medtem ko se drugi še razvijajo. Pionirji na tem področju so Google, Amazon, Microsoft, Apple, Facebook in Tesla. Prve izvedbe so se začele z inteligentnimi domačimi napravami, ki so zasnovane za avtomatizacijo in integracijo domačih operacij, avdio in vizualnih naprav ter avtopilotov.

    Sorodne publikacije