Generasjoner av datamaskiner - historien om utviklingen av datateknologi. Generasjoner av datamaskiner

Introduksjon

1. Første generasjon datamaskiner 1950-1960-tallet

2. Andre generasjon datamaskiner: 1960-1970-tallet

3. Tredje generasjon datamaskiner: 1970-1980-tallet

4. Fjerde generasjon datamaskiner: 1980-1990-tallet

5. Femte generasjon datamaskiner: 1990-i dag

Konklusjon

Introduksjon

Siden 1950 har de designteknologiske og programvarealgoritmiske prinsippene for konstruksjon og bruk av datamaskiner blitt radikalt oppdatert hvert 7.-10. år. I denne forbindelse er det legitimt å snakke om generasjoner av datamaskiner. Konvensjonelt kan hver generasjon tildeles 10 år.

Datamaskiner har kommet en lang evolusjonær vei når det gjelder elementbasen (fra lamper til mikroprosessorer) så vel som i betydningen av fremveksten av nye evner, som utvider omfanget og arten av bruken deres.

Inndelingen av datamaskiner i generasjoner er en svært betinget, løs klassifisering av datasystemer i henhold til graden av utvikling av maskinvare og programvare, samt metoder for kommunikasjon med datamaskinen.

Den første generasjonen datamaskiner inkluderer maskiner laget på begynnelsen av 50-tallet: vakuumrør ble brukt i kretsene. Det var få kommandoer, kontrollene var enkle, og RAM-kapasiteten og ytelsesindikatorene var lave. Ytelsen er omtrent 10-20 tusen operasjoner per sekund. Utskriftsenheter, magnetbånd, hullkort og hullpapirbånd ble brukt til inn- og utdata.

Den andre generasjonen datamaskiner inkluderer de maskinene som ble designet i 1955-65. De brukte både vakuumrør og transistorer. RAM ble bygget på magnetiske kjerner. På dette tidspunktet dukket det opp magnetiske trommer og de første magnetiske skivene. Det har dukket opp såkalte høynivåspråk, som gjør det mulig å beskrive hele beregningssekvensen i en visuell, lett forståelig form. Et stort sett med bibliotekprogrammer har dukket opp for å løse ulike matematiske problemer. Andregenerasjonsmaskiner var preget av programvareinkompatibilitet, noe som gjorde det vanskelig å organisere store informasjonssystemer, så på midten av 60-tallet skjedde det en overgang til å lage datamaskiner som var programvarekompatible og bygget på en mikroelektronisk teknologisk base.

Tredje generasjon datamaskiner. Dette er maskiner laget etter 60-tallet som har en enkelt arkitektur, dvs. programvarekompatibel. Multiprogrammeringsmuligheter har dukket opp, dvs. samtidig kjøring av flere programmer. Tredje generasjons datamaskiner brukte integrerte kretser.

Fjerde generasjon datamaskiner. Dette er den nåværende generasjonen av datamaskiner utviklet etter 1970. 4. generasjons maskiner ble designet for å effektivt bruke moderne høynivåspråk og forenkle programmeringsprosessen for sluttbrukeren.

Når det gjelder maskinvare, er de preget av bruken av store integrerte kretser som en elementær base og tilstedeværelsen av høyhastighets lagringsenheter med tilfeldig tilgang med en kapasitet på flere MB.

Fjerde generasjons maskiner er multi-prosessor, multi-maskin komplekser som kjører på ekstern strøm. minne og generelt felt ekst. enheter. Ytelsen når titalls millioner operasjoner per sekund, minne - flere millioner ord.

Overgangen til femte generasjon datamaskiner har allerede begynt. Den består i en kvalitativ overgang fra databehandling til kunnskapsbehandling og i å øke de grunnleggende parametrene til en datamaskin. Hovedvekten vil ligge på «intelligens».

Til dags dato er den faktiske "intelligensen" demonstrert av de mest komplekse nevrale nettverkene under nivået til en meitemark, men uansett hvor begrenset mulighetene til nevrale nettverk er i dag, kan mange revolusjonerende oppdagelser være rett rundt hjørnet.

1. Første generasjon datamaskiner 1950-1960-tallet

Logiske kretser ble opprettet ved hjelp av diskrete radiokomponenter og elektroniske vakuumrør med en filament. Tilfeldig tilgangsminneenheter brukte magnetiske trommer, akustiske ultralydkvikksølv og elektromagnetiske forsinkelseslinjer og katodestrålerør (CRT). Stasjoner på magnetbånd, hullkort, hullbånd og plug-in brytere ble brukt som eksterne lagringsenheter.

Programmeringen av denne generasjonen av datamaskiner ble utført i det binære tallsystemet på maskinspråk, det vil si at programmene var strengt fokusert på en spesifikk modell av maskinen og "døde" sammen med disse modellene.

På midten av 1950-tallet dukket det opp maskinorienterte språk som symbolske kodespråk (SCL), som gjorde det mulig å bruke deres forkortede verbale (bokstav)notasjon og desimaltall i stedet for binær notasjon av kommandoer og adresser. I 1956 ble det første programmeringsspråket på høyt nivå for matematiske problemer opprettet - Fortran-språket, og i 1958 - det universelle programmeringsspråket Algol.

Datamaskiner, som starter fra UNIVAC og slutter med BESM-2 og de første datamaskinmodellene "Minsk" og "Ural", tilhører den første generasjonen datamaskiner.

2. Andre generasjon datamaskiner: 1960-1970-tallet

Logiske kretser ble bygget på diskrete halvleder- og magnetiske elementer (dioder, bipolare transistorer, toroidale ferrittmikrotransformatorer). Trykte kretser (kort laget av foliegetinax) ble brukt som design og teknologisk grunnlag. Blokkprinsippet for maskindesign har blitt mye brukt, som lar deg koble et stort antall forskjellige eksterne enheter til hovedenhetene, noe som gir større fleksibilitet i bruken av datamaskiner. Klokkefrekvensene til elektroniske kretser har økt til hundrevis av kilohertz.

Eksterne stasjoner på hardmagnetiske disker1 og disketter begynte å bli brukt - et mellomnivå av minne mellom magnetbåndstasjoner og RAM.

I 1964 dukket den første dataskjermen opp - IBM 2250. Det var en monokrom skjerm med en 12 x 12 tommers skjerm og en oppløsning på 1024 x 1024 piksler. Den hadde en bildefrekvens på 40 Hz.

Kontrollsystemer laget på grunnlag av datamaskiner krevde høyere ytelse fra datamaskiner, og viktigst av alt, pålitelighet. Feildeteksjons- og korrigeringskoder og innebygde kontrollkretser har blitt mye brukt i datamaskiner.

Andre generasjons maskiner var de første som implementerte batchbehandling og fjernbehandlingsmoduser for informasjon.

Den første datamaskinen som delvis brukte halvlederenheter i stedet for vakuumrør var SEAC-maskinen (Standards Eastern Automatic Computer), opprettet i 1951.

På begynnelsen av 60-tallet begynte halvledermaskiner å bli produsert i USSR.

3. Tredje generasjon datamaskiner: 1970-1980-tallet

I 1958 oppfant Robert Noyce den lille integrerte silisiumkretsen, som kunne huse dusinvis av transistorer på et lite område. Disse kretsene ble senere kjent som Small Scale Integrated circuits (SSI). Og allerede på slutten av 60-tallet begynte integrerte kretser å bli brukt i datamaskiner.

De logiske kretsene til 3. generasjons datamaskiner var allerede helt bygget på små integrerte kretser. Klokkefrekvensene til elektroniske kretser har økt til flere megahertz. Forsyningsspenningen (enheter av volt) og strømmen som forbrukes av maskinen har gått ned. Påliteligheten og hastigheten til datamaskiner har økt betydelig.

Random access-minner brukte mindre ferrittkjerner, ferrittplater og magnetiske filmer med en rektangulær hystereseløkke. Diskstasjoner har blitt mye brukt som eksterne lagringsenheter.

Ytterligere to nivåer av lagringsenheter har dukket opp: ultra-random access-minneenheter på triggerregistre, som har enorm hastighet, men liten kapasitet (ti titalls tall), og høyhastighets cache-minne.

Siden den utbredte bruken av integrerte kretser i datamaskiner, kan teknologiske fremskritt innen databehandling observeres ved å bruke den velkjente Moores lov. En av grunnleggerne av Intel, Gordon Moore, oppdaget en lov i 1965 som gikk ut på at antall transistorer i en brikke dobles hvert 1,5 år.

På grunn av den betydelige kompleksiteten til både maskinvaren og den logiske strukturen til 3. generasjons datamaskiner, begynte de ofte å bli kalt systemer.

Dermed var de første datamaskinene i denne generasjonen modeller av IBM-systemer (en rekke IBM 360-modeller) og PDP (PDP 1). I Sovjetunionen, i samarbeid med landene i Rådet for gjensidig økonomisk bistand (Polen, Ungarn, Bulgaria, Øst-Tyskland, etc.), begynte modeller av Unified System (EU) og systemet med små datamaskiner (SM) å bli produsert.

I tredjegenerasjons datamaskiner er det lagt stor vekt på å redusere kompleksiteten i programmering, effektiviteten av programkjøring i maskiner og forbedre kommunikasjonen mellom operatøren og maskinen. Dette sikres av kraftige operativsystemer, avansert programmeringsautomatisering, effektive programavbruddssystemer, tidsdelingsdriftsmodi, sanntidsdriftsmodi, multiprogramdriftsmodi og nye interaktive kommunikasjonsmodi. En effektiv videoterminalenhet for kommunikasjon mellom operatøren og maskinen har også dukket opp - en videomonitor eller skjerm.

Mye oppmerksomhet rettes mot å øke påliteligheten og påliteligheten til datamaskindrift og lette vedlikeholdet. Pålitelighet og pålitelighet sikres ved utstrakt bruk av koder med automatisk feildeteksjon og korrigering (Hamming korreksjonskoder og sykliske koder).

Den modulære organiseringen av datamaskiner og den modulære konstruksjonen av deres operativsystemer har skapt store muligheter for å endre konfigurasjonen av datasystemer. I denne forbindelse har et nytt konsept for "arkitektur" til et datasystem dukket opp, som definerer den logiske organiseringen av dette systemet fra brukerens og programmererens synspunkt.

4. Fjerde generasjon datamaskiner: 1980-1990-tallet

En revolusjonerende begivenhet i utviklingen av datateknologi av tredje generasjon maskiner var etableringen av store og veldig store integrerte kretser (Large Scale Integration - LSI og Very Large Scale Integration - VLSI), en mikroprosessor (1969) og en personlig datamaskin. Siden 1980 begynte nesten alle datamaskiner å bli laget på grunnlag av mikroprosessorer. Den mest populære datamaskinen har blitt en personlig datamaskin.

Novruzlu Elnura 10 a

1. Elektronisk datamaskin (datamaskin)

2.1. Jegdatamaskingenerering

2.2. IIdatamaskingenerering

2.3. IIIdatamaskingenerering

2.4. IV datamaskingenerering

2.5. V datamaskingenerering

3. Datamaskingenerering (tabell)

Liste over brukt litteratur

1. GENERASJON DATAMASKIN

Generasjon	år	Elementbase	Opptreden	Volum av OP	I/O-enheter	Programvare	Eksempler på datamaskiner
		Elektrisk lampe	10-20 tusen operasjoner på 1 s.	2 KB	Utstansede bånd Hullkort	Maskinkoder	UNIVAC,MESM, BESM, PIL
	c 1955	Transistor		2 – 32 KB			"Tradis" BESM-6
	c 1966	Integrert krets (IC)	1-10 millioner operasjoner på 1 s.	64 KB	Multiterminalsystemer	OS	BESM-6
	c 1975		1-100 millioner operasjoner på 1 s.	1-64 KB	PC-nettverk	Databaser og databanker	Kornett UKSC
	siden 90-tallet av det 20. århundre.					Ekspertsystemer

Nedlasting:

Forhåndsvisning:

MBOU Astrakhan ungdomsskole nr. 52

ABSTRAKT om emnet:

"ELEKTRONISK DATAMASKIN"

Forberedt

10. klasse elev

Novruzlu Elnura

Sjekket av informatikk- og IKT-lærer

Komissarova I.M.

Astrakhan, 2013

Side

Elektronisk datamaskin (datamaskin) 3
Elektronisk utvikling av datateknologi

I generasjon datamaskin 3
II generasjons datamaskiner 4-5
III generasjon datamaskiner 5-7
IV generasjon av datamaskiner 7-8
V-generasjons datamaskiner 8-10

Datamaskingenerering (tabell) 11
Referanser 12

ELEKTRONISK DATAMASKIN (DATAMASKIN)

En elektronisk datamaskin (datamaskin) er en høyhastighets datamaskin som løser matematiske og logiske problemer med stor nøyaktighet når man utfører flere titusenvis av operasjoner per sekund. Det tekniske grunnlaget for en datamaskin er elektroniske kretser. En datamaskin har en lagringsenhet (minne) designet for å motta, lagre og sende ut informasjon, en aritmetisk enhet for operasjoner på tall og en kontrollenhet. Hver maskin har et spesifikt kommandosystem.

ELEKTRONISK STAPP AV DATAMASKINER UTVIKLING

I generasjon av datamaskiner

Det er generelt akseptert at den første generasjonen datamaskiner dukket opp under andre verdenskrig etter 1943, selv om den første arbeidsrepresentanten bør betraktes som V-1 (Z1)-maskinen til Konrad Zuse, demonstrert for venner og slektninger i 1938. Det var den første elektroniske (bygget på hjemmelagde analoger av reléer) maskinen, lunefull å bruke og upålitelig i beregninger. I mai 1941, i Berlin, presenterte Zuse Z3-bilen, noe som vakte glede blant spesialister. Til tross for en rekke mangler, var det den første datamaskinen som under andre omstendigheter kunne blitt en kommersiell suksess. Imidlertid anses de første datamaskinene for å være den engelske Colossus (1943) og den amerikanske ENIAC (1945). ENIAC var den første vakuumrørdatamaskinen.

Karaktertrekk

Elementbase –elektronvakuumrør.
Sammenkobling av elementer –wire montert installasjon.
Dimensjoner – Datamaskinen er laget i form av enorme skap.
Opptreden -10-20 tusen operasjoner per sekund.
Driften er vanskelig på grunn av hyppig svikt i vakuumrør.
Programmering – maskinkoder.
RAM – opptil 2 KB.
Datainngang og -utgang ved hjelp avhullkort, hulltape.

II generasjon datamaskiner

Den andre generasjonen datamaskiner er overgangen til en transistorelementbase, fremveksten av de første minidatamaskinene. Prinsippet om autonomi er videreutviklet - det er allerede implementert på nivået til individuelle enheter, som kommer til uttrykk i deres modulære struktur. I/O-enheter er utstyrt med egne kontrollenheter (kalt kontrollere), som gjorde det mulig å frigjøre den sentrale kontrollenheten fra å administrere I/O-operasjoner. Forbedring og reduksjon i kostnadene for datamaskiner førte til en reduksjon i de spesifikke kostnadene for datamaskintid og dataressurser i totalkostnaden for en automatisert løsning på et databehandlingsproblem, samtidig som kostnadene ved programutvikling (dvs. programmering) falt nesten ikke, og hadde i noen tilfeller en tendens til å øke. Dermed var det en trend mot effektiv programmering, som begynte å bli realisert i andre generasjon datamaskiner og utvikles til i dag. Utviklingen starter på grunnlag av biblioteker av standardprogrammer for integrerte systemer som har egenskapen portabilitet, dvs. fungerer på datamaskiner av forskjellige merker. De mest brukte programvareverktøyene er tildelt i programvaren for å løse problemer av en bestemt klasse. Teknologien for å kjøre programmer på en datamaskin blir forbedret: spesielle programvareverktøy blir laget - systemprogramvare. Hensikten med å lage systemprogramvare er å fremskynde og forenkle prosessorens overgang fra en oppgave til en annen. De første batchbehandlingssystemene dukket opp, som ganske enkelt automatiserte lanseringen av det ene programmet etter det andre og dermed økte prosessorens belastningsfaktor. Batchbehandlingssystemer var prototypen til moderne operativsystemer; de ble de første systemprogrammene designet for å administrere databehandlingsprosessen. Under implementeringen av batchbehandlingssystemer ble det utviklet et formalisert oppgavekontrollspråk, ved hjelp av hvilket programmereren informerte systemet og operatøren om hvilket arbeid han ønsket å utføre på datamaskinen. En samling av flere oppgaver, vanligvis i form av en kortstokk med hullkort, kalles en oppgavepakke. Dette elementet er fortsatt i live: de såkalte MS DOS batch (eller kommando)-filene er ikke annet enn pakker med oppgaver (utvidelsen i navnet bat er en forkortelse for det engelske ordet batch, som betyr pakke). Andre generasjons innenlandske datamaskiner inkluderer Promin, Minsk, Hrazdan og Mir.

Karaktertrekk

Elementbase –halvlederelementer (transistorer).
Sammenkobling av elementer –trykte kretskort og overflatemontering.
Dimensjoner – .
Opptreden -100-500 tusen operasjoner per sekund.
Utnyttelse - datasentremed en spesiell stab av servicepersonell dukket det opp en ny spesialitet - dataoperatør.
Programmering –i algoritmiske språk, fremveksten av OS.
RAM - 2 – 32 KB.
Introdusert tidsdelingsprinsippet.
Introdusert mikroprogramkontrollprinsipp.
Feil - programvareinkompatibilitet.

III generasjon datamaskiner

Utviklingen på 60-tallet av integrerte kretser - hele enheter og sammenstillinger av titalls og hundrevis av transistorer laget på en enkelt halvlederkrystall (det som nå kalles mikrokretser) førte til opprettelsen av 3. generasjons datamaskiner. Samtidig dukket det opp halvlederminne, som fortsatt brukes i personlige datamaskiner som operativt minne. Bruken av integrerte kretser har i stor grad økt egenskapene til datamaskiner. Nå har den sentrale prosessoren muligheten til å arbeide parallelt og kontrollere en rekke perifere enheter. Datamaskiner kunne behandle flere programmer samtidig (prinsippet om multiprogrammering). Som et resultat av implementeringen av multiprogrammeringsprinsippet ble det mulig å jobbe i tidsdelingsmodus i en interaktiv modus. Brukere fjernt fra datamaskinen fikk muligheten, uavhengig av hverandre, til raskt å samhandle med maskinen. I løpet av disse årene fikk datamaskinproduksjonen en industriell skala. IBM, som hadde blitt en leder, var den første som implementerte en familie av datamaskiner - en serie datamaskiner som var fullstendig kompatible med hverandre, fra de minste, på størrelse med et lite skap (de hadde aldri gjort noe mindre da), til de kraftigste og dyreste modellene. Den vanligste i disse årene var System/360-familien fra IBM. Fra og med 3. generasjons datamaskiner har utviklingen av serielle datamaskiner blitt tradisjonell. Selv om maskiner i samme serie var svært forskjellige fra hverandre i egenskaper og ytelse, var de informasjonsmessig, programvare- og maskinvarekompatible. For eksempel produserte CMEA-landene datamaskiner av en enkelt serie ("ES EVM") "ES-1022", "ES-1030", "ES-1033", "ES-1046", "ES-1061", "ES -1066” osv. Ytelsen til disse maskinene nådde fra 500 tusen til 2 millioner operasjoner per sekund, mengden RAM nådde fra 8 MB til 192 MB. Datamaskiner av denne generasjonen inkluderer også "IVM-370", "Elektronikk - 100/25", "Elektronikk - 79", "SM-3", "SM-4", etc. For dataserien, programvaren (operativsystemer , programmeringsspråk på høyt nivå, applikasjonsprogrammer osv.). Den lave kvaliteten på elektroniske komponenter var det svake punktet til tredje generasjons sovjetiske datamaskiner. Derav det konstante etterslepet bak vestlig utvikling når det gjelder hastighet, vekt og dimensjoner, men, som SM-utviklerne insisterer på, ikke i funksjonalitet. For å kompensere for dette etterslepet ble det utviklet spesielle prosessorer som gjorde det mulig å bygge høyytelsessystemer for spesifikke oppgaver. Utstyrt med en spesiell Fourier-transformasjonsprosessor ble SM-4 for eksempel brukt til radarkartlegging av Venus. Tilbake på begynnelsen av 60-tallet dukket de første minidatamaskinene opp - små datamaskiner med lav effekt som var rimelige for små firmaer eller laboratorier. Minidatamaskiner representerte det første skrittet mot personlige datamaskiner, prototyper av disse ble utgitt først på midten av 70-tallet. Den velkjente familien av PDP-minidatamaskiner fra Digital Equipment fungerte som prototypen for den sovjetiske SM-serien med maskiner. I mellomtiden vokste antallet elementer og forbindelser mellom dem som passet i en mikrokrets stadig, og på 70-tallet inneholdt integrerte kretser allerede tusenvis av transistorer. Dette gjorde det mulig å kombinere de fleste datakomponentene til en enkelt liten del – noe Intel gjorde i 1971, og ga ut den første mikroprosessoren, som var beregnet på skrivebordskalkulatorer som nettopp hadde dukket opp. Denne oppfinnelsen var bestemt til å skape en ekte revolusjon i det neste tiåret - tross alt er mikroprosessoren hjertet og sjelen til den moderne personlige datamaskinen. Men det er ikke alt - virkelig, overgangen til 60- og 70-tallet var en skjebnesvanger tid. I 1969 ble det første globale datanettverket født – embryoet til det vi nå kaller Internett. Og i samme 1969 dukket Unix-operativsystemet og C-programmeringsspråket opp samtidig, noe som hadde en enorm innvirkning på programvareverdenen og fortsatt opprettholder sin ledende posisjon.

Karaktertrekk

Elementbase –integrerte kretser.
Sammenkobling av elementer – trykte kretskort.
Dimensjoner – Datamaskinen er laget i form av identiske stativer.
Opptreden -1-10 mil. operasjoner per sekund.
Utnyttelse - datasentre, visningsklasser, en ny spesialitet - systemprogrammerer.
Programmering –algoritmiske språk, OS.
RAM - 64 KB.
Aktuelt prinsippet om tidsdeling, prinsippet om modularitet, prinsippet for mikroprogramkontroll, prinsippet om trunking.
Utseende magnetiske disker, skjermer, plottere.

IV generasjon datamaskiner

Fra midten av 1970-tallet har dessverre det ryddige bildet av generasjonsskifte blitt forstyrret. Det er færre og færre grunnleggende innovasjoner innen informatikk. Fremskritt går hovedsakelig langs veien for å utvikle det som allerede er oppfunnet og oppfunnet - først og fremst ved å øke kraften og miniatyriseringen av elementbasen og selve datamaskinene. Perioden siden 1975 anses generelt for å være fjerde generasjon datamaskiner. Deres elementære base var store integrerte kretser (LSI. Opptil 100 tusen elementer er integrert i en krystall). Hastigheten til disse maskinene var titalls millioner operasjoner per sekund, og RAM nådde hundrevis av MB. Mikroprosessorer (1971 av Intel), mikrodatamaskiner og personlige datamaskiner dukket opp. Det ble mulig å bruke kraften til forskjellige maskiner i fellesskap (koble maskiner til en enkelt datanode og jobbe med tidsdeling). Imidlertid er det en annen mening - mange tror at prestasjonene i perioden 1975-1985. ikke stor nok til å regnes som en likestilt generasjon. Tilhengere av dette synspunktet kaller dette tiåret å tilhøre "tredje og en halv" generasjon datamaskiner. Og bare siden 1985, da super-storskala integrerte kretser (VLSI) dukket opp. Krystallen til en slik krets kan romme opptil 10 millioner elementer. Leveårene til selve fjerde generasjon, som fortsatt lever i dag, bør være regnet.

1. retning - opprettelsen av superdatamaskiner - komplekser av multiprosessormaskiner. Hastigheten til slike maskiner når flere milliarder operasjoner per sekund. De er i stand til å behandle enorme mengder informasjon. Dette inkluderer kompleksene ILLIAS-4, CRAY, CYBER, Elbrus-1, Elbrus-2 osv. Multiprosessor datakomplekser (MCC) Elbrus-2 ble aktivt brukt i Sovjetunionen i områder som krever et stort volum av beregninger, før alt i forsvarsindustrien. Elbrus-2 datasystemer ble operert ved Space Flight Control Center og ved kjernefysiske forskningssentre. Til slutt var det Elbrus-2-kompleksene som har blitt brukt i missilforsvarssystemet og ved andre militære anlegg siden 1991.

2. retning - videreutvikling på grunnlag av LSI og VLSI mikrodatamaskiner og personlige datamaskiner (PC). De første representantene for disse maskinene er Apple, IBM - PC (XT, AT, PS /2), Iskra, Elektronika, Mazovia, Agat, ES-1840, ES-1841, etc. Fra denne generasjonen begynte datamaskiner å bli kalt datamaskiner overalt. Og ordet "datamatisering" har kommet godt inn i hverdagen vår. Takket være fremveksten og utviklingen av personlige datamaskiner (PC-er), blir datateknologi virkelig utbredt og tilgjengelig for publikum. En paradoksal situasjon oppstår: til tross for at personlige datamaskiner og minidatamaskiner fortsatt henger etter store maskiner i alle henseender, skylder brorparten av innovasjoner - grafiske brukergrensesnitt, nye perifere enheter, globale nettverk - deres utseende og utvikling til nettopp denne "useriøse" teknologien. . Store datamaskiner og superdatamaskiner har selvfølgelig ikke dødd ut og fortsetter å utvikle seg. Men nå dominerer de ikke lenger dataarenaen slik de en gang gjorde.

Karaktertrekk

Elementbase –store integrerte kretser (LSI).
Sammenkobling av elementer – trykte kretskort.
Dimensjoner – kompakte datamaskiner, bærbare datamaskiner.
Opptreden -10-100 millioner operasjoner per sekund.
Utnyttelse - multiprosessor- og multimaskinsystemer, alle databrukere.
Programmering –databaser og databanker.
RAM - 2-5 MB.
Telekommunikasjonsdatabehandling, integrering i datanettverk.

V generasjon datamaskiner

Femte generasjons datamaskin er fremtidens datamaskin. Utviklingsprogrammet for den såkalte femte generasjonen av datamaskiner ble tatt i bruk i Japan i 1982. Det ble antatt at innen 1991 skulle det opprettes fundamentalt nye datamaskiner, fokusert på å løse problemer med kunstig intelligens. Ved hjelp av Prolog-språket og innovasjoner innen datadesign, var det planlagt å komme nær å løse et av hovedproblemene til denne grenen av informatikk - problemet med å lagre og behandle kunnskap. Kort sagt, for femte generasjons datamaskiner ville det ikke være behov for å skrive programmer, men det ville være nok å forklare på "nesten naturlig" språk hva som kreves av dem. Det antas at deres elementære base ikke vil være VLSI, men enheter skapt på grunnlag av dem med elementer av kunstig intelligens. For å øke minnet og hastigheten vil fremskritt innen optoelektronikk og bioprosessorer bli brukt. Femte generasjons datamaskiner er stilt med helt andre oppgaver enn under utviklingen av alle tidligere datamaskiner. Hvis utviklerne av datamaskiner fra 1. til 4. generasjon ble møtt med oppgaver som å øke produktiviteten innen numeriske beregninger, oppnå stor minnekapasitet, så er hovedoppgaven til utviklerne av 5. generasjons datamaskiner å skape kunstig intelligens av maskinen (evnen til å trekke logiske konklusjoner fra de presenterte fakta), utviklingen av "intellektualisering" av datamaskiner - eliminerer barrieren mellom mann og datamaskin.

Dessverre gjentok det japanske femtegenerasjons dataprosjektet den tragiske skjebnen til tidlig forskning innen kunstig intelligens. Mer enn 50 milliarder yen med investeringer ble kastet bort, prosjektet ble avbrutt, og de utviklede enhetene viste seg ikke å ha høyere ytelse enn den tidens masseproduserte systemer. Forskningen som er utført i løpet av prosjektet og erfaringene som er oppnådd innen kunnskapsrepresentasjon og parallelle slutningsmetoder har i stor grad bidratt til fremskritt innen kunstig intelligens-systemer generelt. Allerede nå er datamaskiner i stand til å oppfatte informasjon fra håndskrevet eller trykt tekst, fra skjemaer, fra den menneskelige stemmen, gjenkjenne brukeren med stemmen og oversette fra ett språk til et annet. Dette gjør at alle brukere kan kommunisere med datamaskiner, også de som ikke har spesialkunnskaper på dette området. Mange av fremskrittene som kunstig intelligens har gjort, blir brukt i industrien og næringslivet. Ekspertsystemer og nevrale nettverk brukes effektivt til klassifiseringsoppgaver (SPAM-filtrering, tekstkategorisering, etc.). Genetiske algoritmer tjener samvittighetsfullt mennesker (brukes for eksempel til å optimalisere porteføljer i investeringsaktiviteter), robotikk (industri, produksjon, hverdagsliv - overalt hvor den har lagt sin kybernetiske hånd), samt multiagentsystemer. Andre områder av kunstig intelligens sover heller ikke, for eksempel distribuert kunnskapsrepresentasjon og problemløsning på Internett: Takket være dem kan vi i løpet av de neste årene forvente en revolusjon på en rekke områder av menneskelig aktivitet.

Programvare

Eksempler på datamaskiner

siden 1946

Elektrisk lampe

10-20 tusen operasjoner på 1 s.

2 KB

Utstansede bånd

Hullkort

Maskinkoder

UNIVAC, MESM, BESM, STRELA

siden 1955

Transistor

100-1000 tusen operasjoner på 1 s.

2 – 32 KB

Magnettape, magnetiske trommer

Algoritmiske språk, operativsystemer

"Tradis"

M-20

IBM-701

BESM-6

siden 1966

Integrert krets (IC)

1-10 millioner operasjoner på 1 s.

64 KB

Multiterminalsystemer

EC-1030

IBM-360

BESM-6

siden 1975

Storskala integrert krets (LSI)

1-100 millioner operasjoner på 1 s.

1-64 KB

PC-nettverk

Databaser og databanker

IBM-386

IBM-486

Kornett

UKSC

siden 90-tallet av det 20. århundre.

Very Large Scale Integrated Circuit (VLSI)

Mer enn 100 millioner operasjoner på 1 sekund.

Optiske og laserenheter

Ekspertsystemer

4. LISTE OVER BRUKTE REFERANSER

http://evm-story.narod.ru/#P0

http://www.wikiznanie.ru/ru-wz/index.php/EVM

Tiden med elektroniske datamaskiner begynte på 40-tallet av det 20. århundre og er assosiert med arbeidet til slike teoretikere og utøvere av datateknologi som Alan Turing (Storbritannia), Konrad Zuse (Tyskland), Claude Shannon, John Atanasoff, Howard Aiken, Presper Eckert, John von Neumann (USA) og andre vitenskapsmenn og ingeniører.

I 1943, etter ordre fra den amerikanske marinen, med økonomisk og teknisk støtte fra IBM under ledelse av G. Aiken, ble den første universelle digitale datamaskinen, Mark 1, opprettet. Den nådde 17 m lang og mer enn 2,5 m høyde. Elektromekaniske releer ble brukt som koblingsenheter; data ble lagt inn på hullbånd i desimaltallsystemet. Denne maskinen kunne addere og subtrahere 23-sifrede tall på 0,3 sekunder, multiplisere to tall på 3 sekunder, og ble brukt til å beregne banen til artillerigranater.

To år tidligere, i Tyskland, under ledelse av K. Zuse, ble den elektromekaniske Z-3 datamaskinen, basert på det binære tallsystemet, laget. Denne maskinen var betydelig mindre enn Aikens maskin og mye billigere å produsere. Den ble brukt til beregninger knyttet til design av fly og missiler. Men dens videre utvikling (spesielt ideen om å overføre til vakuum-vakuumrør) fikk ikke støtte fra den tyske regjeringen.

I Storbritannia, på slutten av 1943, gikk Colossus-datamaskinen i drift, som inneholdt rundt 2000 vakuumrør i stedet for elektromekaniske releer. Matematikeren A. Turing deltok aktivt i utviklingen av den med sine ideer om formalisering av beskrivelsen av beregningsproblemer. Men denne maskinen var svært spesialisert: den ble designet for å tyde tyske koder ved å prøve forskjellige alternativer. Behandlingshastigheten nådde 5000 tegn per sekund.

Den første universale digitale datamaskinen med rør anses å være ENIAC (Electronic Numerical Integrator and Computer), som ble opprettet i 1946 etter ordre fra det amerikanske forsvarsdepartementet under ledelse av P. Eckert. Den inneholdt mer enn 17 000 vakuumrør og arbeidet med desimalregning. Når det gjelder størrelsen (omtrent 6 m i høyden og 26 m i lengden), var maskinen mer enn dobbelt så stor som Mark-1, men hastigheten var mye større - opptil 300 multiplikasjonsoperasjoner per sekund. Beregninger ble utført på denne datamaskinen for å bekrefte den grunnleggende muligheten for å lage en hydrogenbombe.

Den neste modellen (1945-1951) fra de samme utviklerne, EDVAC-maskinen (Electronic Discrete Variable Automatic Computer), hadde et mer romslig internminne der det var mulig å skrive ikke bare data, men også et program. Kodesystemet var allerede binært, noe som gjorde det mulig å redusere antallet vakuumrør betydelig.

Den talentfulle matematikeren D. von Neumann tok del i denne utviklingen som konsulent. I 1945 publiserte han en "Foreløpig rapport om EDVAC-maskinen", der han beskrev ikke bare den spesifikke maskinen, men også klarte å skissere den formelle, logiske organiseringen av datamaskinen, identifisere og detaljere nøkkelkomponentene i det som nå kalles «von Neumann-arkitekturen» (fig. 1).

Utgangspunktet for historien til vår innenlandske datateknologi anses å være 1948, da ansatte ved Energy Institute of USSR Academy of Sciences Isaac Brook og Bashir Rameev mottok et forfattersertifikat for oppfinnelsen "Automatic Digital Computer". I samme 1948, ved Institute of Electrical Engineering ved Academy of Sciences of the Ukrainian SSR, under ledelse av akademiker Sergei Lebedev, begynte arbeidet med et prosjekt for å lage en MESM - en liten elektronisk regnemaskin.

I perioden fra 1948 til 1952. prototyper ble det laget enkeltkopier av datamaskiner som, akkurat som i USA, ble brukt samtidig både for å utføre spesielt viktige beregninger (ofte klassifisert) og for å feilsøke design og teknologiske løsninger.
Ris. 1 - Arkitektur av "von Neumann-maskinen"

Deretter ble det utført arbeid innen dataskaping i flere retninger.

For eksempel, prosjekter S.A. Lebedeva. MESM, som ble tatt i bruk i desember 1951, ble den første operative datamaskinen i USSR. I 1953 ble S.A. Lebedev ble direktør for Moscow Institute of Precision Mechanics and Computer Technology (ITM og VT) og ledet utviklingen av en serie kjente BESM (store elektroniske regnemaskiner): fra BESM-1 til BESM-6. Hver maskin i denne serien på tidspunktet for opprettelsen var den beste i klassen for stormaskin.

BESM-1 (1953) hadde 5000 vakuumrør og utførte 8...10 tusen operasjoner per sekund. Funksjonen var introduksjonen av operasjoner på flyttall, og ga et bredt spekter av tall som ble brukt. På BESM-1 ble tre typer RAM med en kapasitet på 1024 39-bits ord testet i reell drift:

på elektroakustiske kvikksølvrør (forsinkelseslinjer); denne typen minne ble brukt i EDSAC og EDVAC;
på katodestrålerør (potensialoskoper);
på ferrittmagnetiske kjerner.

Eksternt minne ble laget på magnetiske trommer og magnetbånd.

En spesiell plass i historien om utviklingen av innenlandsk datateknologi er okkupert av BESM-6, masseprodusert siden 1967 i 17 år. Arkitekturen implementerte prinsippet om parallellisering av databehandlingsprosesser, og ytelsen - 1 million operasjoner per sekund - var rekord på midten av 60-tallet. BESM-6 produserte de første fullverdige operativsystemene, kraftige oversettere og et verdifullt bibliotek med standard subrutiner som implementerer numeriske metoder for å løse ulike problemer, alle innenlands produsert.

På slutten av 60-tallet ble rundt 20 typer datamaskiner til generell bruk produsert i vårt land - BESM-serien (Moskva, S.A. Lebedev), Ural (Penza, B.I. Rameev), Dnepr, Mir (Kiev, V.M. Glushkov), Minsk ( Minsk, V. Przhiyalkovsky) og andre, samt spesialiserte kjøretøy hovedsakelig for forsvarsavdelingen. Forresten, i motsetning til Vesten, hvor "fremskrittsmotorene" innen datateknologi ikke bare var militæret, men også representanter for næringslivet, i USSR var de bare militæret. Men gradvis begynte forskere, bedriftsledere og tjenestemenn å innse datamaskinens rolle i landets økonomi og det presserende behovet for å utvikle en ny generasjon maskiner.

Spørsmålet oppsto om overgangen til databransjen. I desember 1969, på regjeringsnivå, ble det besluttet å velge IBM S/360-serien med maskiner som industriell standard for den enhetlige serien av universelle datamaskiner (EC-datamaskiner). Den første bilen i denne serien, ES-1020, ble utgitt i 1971.
Produksjonen av EF-datamaskiner ble etablert i fellesskap med andre sosialistiske land innenfor rammen av CMEA (Council for Mutual Economic Assistance). Mange forskere motsatte seg kopiering av IBM-systemer, men kunne ikke tilby noe tilbake som en enkelt standard.
Selvfølgelig vil det ideelle alternativet være å implementere IBMs arkitekturprinsipper i samarbeid med selskapet selv, og ikke fra familien for nesten fem år siden, men fra de mest moderne modellene, og i kombinasjon med omfattende støtte for egen utvikling. Men staten hadde ikke nok midler til alt, og de gikk med et enklere alternativ. Dermed begynte nedgangen til den innenlandske dataindustrien.
La oss merke seg at etterslepet bak Vesten ikke skyldtes beslutningen om å kopiere IBM-maskiner. Den teknologiske basen for produksjon av elementer som datamaskiner ble bygget på begynte å ligge bak den globale i et alarmerende tempo. Jo flere midler som måtte investeres i utviklingen av mikroelektronikk, desto vanskeligere var det å opprettholde det nødvendige nivået. Etterslepet i elementbasen, tregheten i den sentraliserte økonomien, mangelen på konkurranse, utviklernes og produsentenes avhengighet av tjenestemenn i statens plankomité gjorde det ikke mulig å gjenta datarevolusjonen som fant sted i årene med opprettelsen av EU i Vesten.

Hvis vi tar dens elementære base som hovedkarakteristikken til en datamaskin, kan fire generasjoner skilles i historien om deres utvikling (tabell).
Tabell - Hovedkarakteristika for datamaskiner av ulike generasjoner

Generasjon	1	2	3	4
Periode, år	1946 -1960	1955-1970	1965-1980	1980-i dag vr.
Elementbase	Vakuum-rør	Halvlederdioder og transistorer	Integrerte kretser	Svært storskala integrerte kretser
Arkitektur	Von Neumann arkitektur	Multiprogram modus	Lokale datanettverk, delte datasystemer	Multiprosessorsystemer, personlige datamaskiner, globale nettverk
Opptreden	10 – 20 tusen op/s	100-500 tusen op/s	Omtrent 1 million op/s	Titalls og hundrevis av millioner op/s
Programvare	Maskinspråk	Operativsystemer, algoritmiske språk	Operativsystemer, dialogsystemer, datagrafikksystemer	Applikasjonspakker, databaser og kunnskap, nettlesere
Eksterne enheter	Inndataenheter fra hullbånd og hullkort,	ATsPU, fjernskrivere, NML, NMB	Videoterminaler, HDD-er	NGMD, modemer, skannere, laserskrivere
applikasjon	Regneproblemer	Tekniske, vitenskapelige, økonomiske oppgaver	ACS, CAD, vitenskapelige og tekniske oppgaver	Ledelsesoppgaver, kommunikasjon, opprettelse av arbeidsstasjoner, tekstbehandling, multimedia
Eksempler	ENIAC, UNIVAC (USA); BESM - 1,2, M-1, M-20 (USSR)	IBM 701/709 (USA) BESM-4, M-220, Minsk, BESM-6 (USSR)	IBM 360/370, PDP -11/20, Cray -1 (USA); EU 1050, 1066, Elbrus 1.2 (USSR)	Cray T3 E, SGI (USA), PCer, servere, arbeidsstasjoner fra ulike produsenter

Hva kaller vi femte generasjons datamaskiner?
For tiden jobbes det med flere fundamentalt forskjellige områder:

en optisk datamaskin der alle komponenter vil bli erstattet av deres optiske motstykker (optiske repeatere, fiberoptiske kommunikasjonslinjer, minne basert på holografiske prinsipper;
en molekylær datamaskin, hvis driftsprinsipp vil være basert på evnen til noen molekyler til å være i forskjellige tilstander;
en kvantedatamaskin som består av komponenter på subatomær størrelse og som opererer etter kvantemekanikkens prinsipper.

Den grunnleggende muligheten for å lage slike datamaskiner har blitt bekreftet både av teoretisk arbeid og av driftskomponentene til lagrings- og logiske kretser.

Forelesning nr. 4.1. Generasjoner av datamaskiner.

Første generasjon datamaskiner.

Andre generasjon datamaskiner.

Tredje generasjon datamaskiner.

Fjerde generasjon datamaskiner.

Femte generasjon datamaskiner.

Super datamaskin.

Spørsmål til selvtest.

Første generasjon datamaskiner. 1948-1958.

Uten å ta hensyn til datamaskinens elementære base, kan man si at den første datamaskinen ble utviklet av Alan Turing "Spike", utviklet tilbake i 1943. Denne maskinen var ment å tyde tyske hemmelige meldinger fra andre verdenskrig. Dette var et av de første forsøkene på å lage en universell programmerbar maskin.

Komponentbasen til førstegenerasjons datamaskiner er vakuumrør. De var ment å løse vitenskapelige og tekniske problemer. Slike maskiner var eid av militære avdelinger og statlige institusjoner. Kostnadene deres var så høye at selv store selskaper ikke kunne kjøpe dem. Disse maskinene var enorme i størrelse og veide rundt 5 - 30 tonn, og okkuperte et område på flere hundre kvadratmeter.

Datakraft var bare noen få tusen operasjoner per sekund. For eksempel krevde operasjoner som addisjon og subtraksjon flere sekunder. Divisjon og multiplikasjon tok opptil flere titalls sekunder. Men det tok mer enn ett minutt å beregne en logaritme eller en trigonometrisk funksjon. Sammenlignet med vår tids datamaskiner tok det mindre enn et sekund!

Den grunnleggende basen til datamaskiner av denne generasjonen var: elektromekaniske releer, som raskt brøt sammen og skapte mye støy, som i et produksjonsverksted; elektronvakuumrør hvis levetid ikke oversteg flere måneder. Det var titusenvis av dem i bilen. Dermed brøt noe hver dag.

Første generasjons datamaskiner var fullt programmerbare maskiner. Dette er det som skilte dem fra å legge til maskiner og kalkulatorer. Men programmering på slike datamaskiner var ganske vanskelig. Fordi Det var ingen høynivåspråk og det var ingen lavnivåspråk (assembly) heller. Alle instruksjoner til datamaskinen ble gitt i maskinkode.

Representant for den første generasjonen datamaskiner.

Sekundgenerasjondatamaskin. 1959 – 1967.

Halvledere ble den grunnleggende basen til andre generasjon. Transistorer erstattet upålitelige vakuumrør. Transistorer reduserte datamaskiner betydelig i størrelse og pris. Og ikke rart. En transistor kan erstatte flere dusin vakuumrør. Samtidig har varmeproduksjonen gått betydelig ned og strømforbruket har også gått ned, og driftshastigheten har blitt høyere. Hvis vi sammenligner biler fra første og andre generasjon, så det i eksemplet slik ut:

Mark-1 var en førstegenerasjons datamaskin som okkuperte et stort rom. Høyden er 2,5 m og lengde 17 m og den kostet 500 tusen dollar.

PDP-8 er en andre generasjons datamaskin. Størrelsen på et kjøleskap, og samtidig koster det bare 20 tusen dollar.

Med bruken av andre generasjons datamaskiner har omfanget av deres anvendelse utvidet. Fra statlige og militære institusjoner begynte de å dukke opp i private organisasjoner og institusjoner. Hovedsakelig på grunn av reduksjonen i kostnadene for maskiner og utvikling av programvare. Vi begynte å lage spesiell systemprogramvare. Batch informasjonsbehandlingssystemer dukket opp. Forgjengere til operativsystemer. Som var ment å kontrollere dataprosessen.

Representant for andre generasjon datamaskiner.

Tredje generasjons datamaskiner. 1968 – 1973.

Integrerte kretser har blitt den grunnleggende basen for tredje generasjons datamaskiner. En integrert krets er en krets produsert på en halvlederbrikke og plassert i en pakke. Noen ganger kalles en integrert krets en mikrokrets eller brikke.

De første mikrokretsene dukket opp i 1958. To ingeniører oppfant dem nesten samtidig, uten å vite om hverandre. Dette er Jack Kilby og Robert Noyce.

Alle tidligere generasjonselementer er produsert på samme underlag og i samme IC-pakke. Bruker de samme teknologiske operasjonene. Arbeidsområdet til brikken er overflaten mellom krystallen og metallet, som avsettes ved hjelp av sputterteknologi. Dette skjer i et vakuum når atomer av ett materiale bombarderer atomer av et annet.

Tredje generasjons datamaskiner kan bli funnet om bord på et fly, skip, ubåt eller satellitt. Håndgripelige frukter av mikrominiatyrisering. Disse maskinene ble kalt minidatamaskiner. Og til tross for at alfanumeriske skjermer dukket opp i andre generasjon maskiner. På den tredje fikk de endelig fotfeste. Og de ble en integrert del av datamaskinen.

Minnet til datamaskiner av denne generasjonen har økt betydelig. Magnetiske disker begynte å bli brukt som eksternt minne. Den magnetiske diskstasjonen representerte flere disker som roterte på en spindel. Diskene var plassert i kort avstand fra hverandre. Mellom dem var det en blokk med hoder. Som ble plassert samtidig. Dette gjorde det mulig å lese og skrive samtidig til flere disker samtidig. Kapasiteten til slike stasjoner ble målt i millioner av byte. Dette var et betydelig skritt sammenlignet med hullkort og magnetbånd.

IBM-360. Sovjetiske designere så opp til denne datamaskinen da de lagde Unified Series.

4. Fjerde generasjon datamaskiner. 1974 – 1982.

Storskala integrerte kretser (LSI) fungerte som et nytt stadium for utviklingen av datamaskiner. Elementbasen til fjerde generasjons datamaskiner er LSI. Den raske utviklingen av elektronikk har gjort det mulig å plassere tusenvis av halvledere på én brikke. Denne miniatyriseringen førte til fremveksten av rimelige datamaskiner. Små datamaskiner kan passe på ett skrivebord. Det var i løpet av disse årene begrepet "Personlig datamaskin" ble født. Store, dyre monstre forsvinner. Flere dusin brukere jobbet samtidig på en slik datamaskin gjennom terminaler. Nå. Én person - én datamaskin. Bilen har blitt virkelig personlig.

En viktig overgang fra minidatamaskiner til mikrodatamaskiner var opprettelsen av mikroprosessoren. Takket være LSI ble det mulig å plassere alle hovedelementene til sentralprosessoren på én brikke. Den første mikroprosessoren var Intel-4004, opprettet i 1971.

Altair-8800 regnes som en av de første fjerdegenerasjons personlige datamaskinene. Laget på grunnlag av Intel-8080 mikroprosessor. Utseendet stimulerte veksten av perifere enheter og kompilatorer på høyt nivå.

Personlige datamaskiner.

5. Femtegenerasjondatamaskin. 1982 – i dag.

Femte generasjon datamaskiner er et statlig program i Japan for utvikling av datateknologi og kunstig intelligens. Hvis vi snakker om tidligere generasjoner, er den første rørdatamaskiner, den andre er transistorer, den tredje er integrerte kretser, den fjerde er mikroprosessorer. Men den femte generasjonen er ikke relatert til denne graderingen. Som tidligere generasjoner. Femte generasjon datamaskiner er navnet på «handlingsplanen» for utviklingen av IT-bransjen. Og til tross for at femte generasjon er basert på mikroprosessorer som den fjerde, dvs. de har en felles grunnstoffbase. Det er nemlig etter dette kriteriet at datamaskiner deles inn i generasjoner. Likevel er dagens datamaskiner klassifisert som femte generasjon.

Japan startet sitt store program på begynnelsen av 1980-tallet. Målet deres er ikke å endre den grunnleggende basen til datamaskiner. Og for å endre og forbedre tekniske tilnærminger, programmeringsmetoder og utvikle den vitenskapelige retningen innen kunstig intelligens. Japan investerte en halv milliard amerikanske dollar for å starte prosjektet. På den tiden var den ikke så teknisk utviklet som USA og Europa. Det japanske departementet for internasjonal handel og industri har satt seg et klart mål – å bli en leder. Det var på den tiden begrepet "femte generasjon datamaskiner" ble født. Femte generasjons datamaskiner må oppnå superledning og må integrere et stort antall prosessorer på ett underlag.

Grunnleggende krav til 5. generasjons datamaskiner: Opprettelse av et utviklet menneske-maskin-grensesnitt (talegjenkjenning, bildegjenkjenning); Utvikling av logisk programmering for å skape kunnskapsbaser og kunstig intelligenssystemer; Opprettelse av ny teknologi i produksjon av datautstyr; Oppretting av nye dataarkitekturer og datasystemer.

Nye tekniske muligheter innen datateknologi burde ha utvidet spekteret av oppgaver som skal løses og gjort det mulig å gå videre til oppgavene med å skape kunstig intelligens. En av komponentene som er nødvendige for å skape kunstig intelligens er kunnskapsbaser (databaser) innen ulike områder av vitenskap og teknologi. Oppretting og bruk av databaser krever høyhastighets databehandlingssystemer og en stor mengde minne. Generelle datamaskiner er i stand til å utføre høyhastighetsberegninger, men er ikke egnet for å utføre høyhastighetssammenligning og sorteringsoperasjoner på store mengder poster, vanligvis lagret på magnetiske disker. For å lage programmer som fyller, oppdaterer og jobber med databaser, ble det laget spesielle objektorienterte og logiske programmeringsspråk som gir de største mulighetene sammenlignet med konvensjonelle prosedyrespråk. Strukturen til disse språkene krever en overgang fra tradisjonell von Neumann-dataarkitektur til arkitekturer som tar hensyn til kravene til oppgavene med å skape kunstig intelligens.

Super datamaskin.

Begrepet "superdatamaskin" er rent amerikansk, født av kjærlighet til de to ordene "super" og "datamaskin" (som i sovjettiden ble forsiktig maskulert av ordet datamaskin; som et resultat er et annet begrep brukt "superdatamaskin" bemerkelsesverdig for dens eklektisisme). I hodet til vanlige mennesker kan en datamaskin gjøre alt, en superdatamaskin kan gjøre enda mer. I tradisjonene til russisk vitenskap, som ikke er ødelagt av dataressurser, er en kjærlighet til å utvikle modeller og formler som gir estimerte resultater på en lysbilderegel, og nøyaktige resultater på en kalkulator, innpodet fra studentdagene. Amerikanere har en tendens til å stole på brute force: det er lettere å få én datamaskin til å prøve hele settet med løsninger enn å be ti matematikere finne en måte å avkorte søket når problemet kan løses for hånd.

Hva en "superdatamaskin" er, hvordan dens implisitte definisjon har endret seg siden midten av 70-tallet diskuteres i detalj i en artikkel av Konstantin Prokshin. La oss bare merke oss at vi, som et synonym nærmere det russiske språket, vil bruke konseptet system med høy ytelse, det vil si et system laget ikke for å løse brukte kontorproblemer eller til og med lagre store DBMS-er, men spesielt for massive beregninger. Men fra et implementeringssynspunkt er det ingen forskjell mellom de to IBM RS/6000 SP-systemene, hvorav det ene kjører ERP-systemet, og det andre beregner resultatene av en virtuell kollisjonstest av en ny bil. Vi er imidlertid interessert i markedet for datamaskiner som gjør beregninger. Og veldig raskt.

På en gang tapte USSR konkurransen innen superdatamaskiner. Hvis den berømte BESM-6, opprettet på 60-tallet, var en av de mest (om ikke den mest) raskeste datamaskinene i verden, så satte Sovjetunionen på 70-tallet, under Crays storhetstid, en kurs for utviklingen av en ES-datamaskin, klonet fra en allerede utdatert på den tiden, IBM 360-arkitekturen. Den opprinnelige utviklingen fortsatte, men svakheten til elementbasen begynte å ta sitt toll, noe som egentlig ikke tillot Elbrus-prosjektet å komme lenger enn Elbrus-2, som på slutten av 80-tallet var sammenlignbar i ytelse med en svært kraftig personlig datamaskin. "Elbrus-3.1", utgitt i 1990, hadde en vektoroperasjonsytelse på omtrent 500 megaflops, og en RAM-kapasitet på opptil 8 millioner 64-bits ord (det vil si 64 megabyte). Fram til 1995 ble det kun laget 4 eksemplarer av slike maskiner.

TIL Det er ikke tilfeldig at "Infobusiness" tar opp temaet superdatamarkedet; nylig har det vært minst to viktige hendelser på dette området, som tvang ikke bare spesialiserte, men også massepublikasjoner til å snakke om seg selv.

Først, 7. september, stemte det amerikanske senatet for å lette betraktelig på restriksjonene for eksport av høyytelsessystemer. Siden 1979 har den nedre terskelen for datamaskinytelse som er forbudt å bli eksportert fra USA til visse land økt stadig. Jo lengre datamaskiner eksisterte, desto mer absurde var forbudene: nye prosessorer for de vanligste stasjonære systemene falt under dem til forskjellige tider. Med ankomsten av muligheten til å lage relativt rimelige klynger på en offentlig tilgjengelig elementbase, ble begrensningene mer og mer absurde, noe som var drivkraften til denne avslapningen, som for øvrig ble drevet lobbyvirksomhet av de største amerikanske produsentene av datamaskiner og komponenter. Mens problemet ble skrevet inn, skjedde tragedien i New York, men les om hva superdatamaskiner har med dette å gjøre i Igor Gordienkos spalte. Vi merker oss her at planer om å oppheve eksportrestriksjoner sannsynligvis vil bli revidert.

Den andre grunnen som tvang oss til å vende oss til superdatamaskin-emnet er at det i begynnelsen av august ble kunngjort opprettelsen av en russisk superdatamaskin MVS-1000M med en toppytelse på 1 teraflop. Det er mulig at dette var en av faktorene som bidro til USAs beslutning om å lette eksportrestriksjonene. Poenget er ikke bare at Russland skal produsere sine egne i stedet for å kjøpe amerikanske superdatamaskiner, men også at de kan dekke etterspørselen i Øst-Europa og den tredje verden. Det er ingen tilfeldighet at Litauen er blant de "første belte"-landene (for flere detaljer, se materialet av Alexander Chachava).

Uansett, etableringen av MVS-1000M er et eksempel som tydelig viser at i Russland er det mulig å sette sammen ikke bare personlige datamaskiner, men også høyytelsessystemer. Selvfølgelig krever produksjon av superdatamaskiner en størrelsesorden høyere nivå av spesialistopplæring, men vi vil hevde at utviklingen av teknologier og produksjonen av slike systemer basert på tilgjengelige komponenter og programvare er den samme lovende retningen for utviklingen av den høye -teknologisk industri for landet vårt som eksport av programvareprodukter og offshore-programmering.

Cray Research-datamaskiner har blitt klassikere innen vektor-pipeline-superdatamaskiner. Det er en legende om at den første Cray superdatamaskinen ble satt sammen i en garasje, men denne garasjen var 20 x 20 meter stor, og brettene til den nye datamaskinen ble bestilt fra de beste fabrikkene i USA.

Til klassen superdatamaskiner inkludere datamaskiner som har maksimal ytelse ved utgivelsestidspunktet, eller såkalte 5. generasjons datamaskiner.

De første superdatamaskinene dukket opp allerede blant andre generasjons datamaskiner (1955 - 1964, se andre generasjons datamaskiner); de ble designet for å løse komplekse problemer som krevde høyhastighetsberegninger. Disse er LARC fra UNIVAC, Stretch fra IBM og "CDC-6600" (CYBER-familien) fra Control Data Corporation, de brukte parallelle prosesseringsmetoder (økte antall operasjoner utført per tidsenhet), kommandopipelining (når under utførelse av en kommando den andre leses fra minnet og klargjøres for utførelse) og parallell prosessering ved bruk av en kompleks prosessorstruktur som består av en matrise av dataprosessorer og en spesiell kontrollprosessor som fordeler oppgaver og kontrollerer dataflyten i systemet. Datamaskiner som kjører flere programmer parallelt ved hjelp av flere mikroprosessorer kalles multiprosessorsystemer.

Et særtrekk ved superdatamaskiner er vektorprosessorer utstyrt med utstyr for parallell utførelse av operasjoner med flerdimensjonale digitale objekter - vektorer og matriser. De har innebygde vektorregistre og en parallell prosesseringsmekanisme. Hvis programmereren på en konvensjonell prosessor utfører operasjoner på hver vektorkomponent etter tur, utsteder han vektorkommandoer på en vektorprosessor med en gang

Strukturen til Cray-1-datamaskinen inkluderte:

1. Hovedminne, opptil 1 048 576 ord, delt inn i 16 uavhengige blokker, hver med en kapasitet på 64K ord;

2. Registerminne, bestående av fem grupper hurtigregistre designet for lagring og konvertering av adresser, for lagring og behandling av vektormengder;

3. Funksjonelle moduler, som inkluderer 12 parallelle driftsenheter som brukes til å utføre aritmetiske og logiske operasjoner på adresser, skalar- og vektormengder.

De tolv funksjonelle enhetene til Cray-1-maskinen, som spiller rollen som aritmetisk-logiske omformere, har ikke en direkte forbindelse med hovedminnet. Som med CDC-6000-familien av maskiner, har de kun tilgang til hurtigdriftsregistre som operander velges fra og som resultatene av operasjoner skrives til;

4. En enhet som utfører funksjonene for å kontrollere den parallelle driften av moduler, blokker og enheter til sentralprosessoren;

5. 24 I/O-kanaler, organisert i 6 grupper med en maksimal gjennomstrømning på 500 000 ord per sekund (2 millioner byte per sekund);

6. Tre grupper av operasjonsregistre som er direkte knyttet til aritmetisk-logiske enheter kalles grunnleggende. Disse inkluderer åtte A-registre, bestående av 24 biter hver. A-registre er knyttet til to funksjonelle moduler som utfører addisjon (subtraksjon) og multiplikasjon av heltall. Disse operasjonene brukes primært til adresseoversettelse, basering og indeksering. De brukes også til å organisere sykkeltellere. I noen tilfeller brukes A-registre til å utføre aritmetiske operasjoner på heltall.

Fram til midten av 80-tallet inkluderte listen over de største superdatamaskinprodusentene i verden Sperry Univac og Burroughs. Den første er spesielt kjent for sine stormaskiner UNIVAC-1108 og UNIVAC-1110, som ble mye brukt på universiteter og offentlige organisasjoner.

Etter sammenslåingen av Sperry Univac og Burroughs, fortsatte det kombinerte UNISYS å støtte begge stormaskinlinjene samtidig som de opprettholdt kompatibilitet oppover i hver. Dette er en klar indikasjon på den uforanderlige regelen som støttet utviklingen av stormaskiner - bevaring av funksjonaliteten til tidligere utviklet programvare.

Intel er også kjent i verden av superdatamaskiner. Paragon multiprosessordatamaskiner fra Intel i familien av multiprosessorstrukturer med distribuert minne har blitt like klassiske som datamaskiner fra Cray Research innen vektor-pipeline superdatamaskiner.

Selvtest spørsmål.

Kjennetegn på den første generasjonen datamaskiner.

Kjennetegn på andre generasjons datamaskiner.

Kjennetegn på tredje generasjon datamaskiner.

Kjennetegn på fjerde generasjon datamaskiner.

Kjennetegn på den femte generasjonen datamaskiner.

Kjennetegn på superdatamaskiner.

Introduksjon

1. Første generasjon datamaskiner 1950-1960-tallet

2. Andre generasjon datamaskiner: 1960-1970-tallet

3. Tredje generasjon datamaskiner: 1970-1980-tallet

4. Fjerde generasjon datamaskiner: 1980-1990-tallet

5. Femte generasjon datamaskiner: 1990-i dag

Konklusjon

Introduksjon

1. Første generasjon datamaskiner 1950-1960-tallet

Datamaskiner, som starter fra UNIVAC og slutter med BESM-2 og de første modellene av Minsk- og Ural-datamaskiner, tilhører den første generasjonen datamaskiner.

2. Andre generasjon datamaskiner: 1960-1970-tallet

Eksterne stasjoner på hardmagnetiske disker1 og disketter begynte å bli brukt - et mellomnivå av minne mellom magnetbåndstasjoner og RAM.

I 1964 dukket den første dataskjermen opp - IBM 2250. Det var en monokrom skjerm med en 12 x 12 tommers skjerm og en oppløsning på 1024 x 1024 piksler. Den hadde en bildefrekvens på 40 Hz.

Andre generasjons maskiner var de første som implementerte batchbehandling og fjernbehandlingsmoduser for informasjon.

Den første datamaskinen som delvis brukte halvlederenheter i stedet for vakuumrør var SEAC-maskinen (Standards Eastern Automatic Computer), opprettet i 1951.

På begynnelsen av 60-tallet begynte halvledermaskiner å bli produsert i USSR.

3. Tredje generasjon datamaskiner: 1970-1980-tallet

Random access-minner brukte mindre ferrittkjerner, ferrittplater og magnetiske filmer med en rektangulær hystereseløkke. Diskstasjoner har blitt mye brukt som eksterne lagringsenheter.

På grunn av den betydelige kompleksiteten til både maskinvaren og den logiske strukturen til 3. generasjons datamaskiner, begynte de ofte å bli kalt systemer.

4. Fjerde generasjon datamaskiner: 1980-1990-tallet

Logiske integrerte kretser i datamaskiner begynte å bli opprettet på grunnlag av unipolare felteffekt CMOS-transistorer med direkte forbindelser, som opererer med mindre amplituder av elektriske spenninger (enheter av volt), forbruker mindre strøm enn bipolare, og tillater dermed implementering av mer avansert nanoteknologi (i disse årene - i en skala enheter av mikron).

Den første personlige datamaskinen ble laget i april 1976 av to venner, Steve Jobe (f. 1955), en Atari-ansatt, og Stefan Wozniak (f. 1950), som jobbet hos Hewlett-Packard. Basert på en integrert 8-bits kontroller av en hardloddet krets av et populært elektronisk spill, som jobbet om kveldene i en bilgarasje, laget de en enkel Apple-spilledatamaskin programmert i BASIC, som ble en vill suksess. Tidlig i 1977 ble Apple Co. registrert, og produksjonen av verdens første personlige datamaskin, Apple, startet.

5. Femte generasjon datamaskiner: 1990-i dag

Funksjoner ved arkitekturen til den moderne generasjonen av datamaskiner diskuteres i detalj i dette kurset.

Kort fortalt kan det grunnleggende konseptet for en femte generasjons datamaskin formuleres som følger:

1. Datamaskiner på ultrakomplekse mikroprosessorer med en parallellvektorstruktur, som samtidig utfører dusinvis av sekvensielle programinstruksjoner.

2. Datamaskiner med mange hundre parallelle arbeidende prosessorer, som tillater konstruksjon av data- og kunnskapsbehandlingssystemer, effektive nettverksdatasystemer.

Sjette og påfølgende generasjoner datamaskiner

Elektroniske og optoelektroniske datamaskiner med massiv parallellisme, nevrale struktur, med et distribuert nettverk av et stort antall (titalls tusen) mikroprosessorer som modellerer arkitekturen til nevrale biologiske systemer.

Konklusjon

Alle stadier av datautvikling er konvensjonelt delt inn i generasjoner.

Den første generasjonen ble opprettet på grunnlag av vakuum elektriske lamper, maskinen ble styrt fra en fjernkontroll og hullkort ved hjelp av maskinkoder. Disse datamaskinene var plassert i flere store metallskap som okkuperte hele rom.

Den tredje generasjonen dukket opp på 60-tallet av 1900-tallet. Dataelementer ble laget på grunnlag av halvledertransistorer. Disse maskinene behandlet informasjon under kontroll av programmer på Assembly-språk. Data og programmer ble lagt inn fra hullkort og hullbånd.

Den tredje generasjonen ble utført på mikrokretser som inneholdt hundrevis eller tusenvis av transistorer på en plate. Et eksempel på en tredjegenerasjonsmaskin er ES-datamaskinen. Driften av disse maskinene ble styrt fra alfanumeriske terminaler. Høynivåspråk og montering ble brukt for kontroll. Data og programmer ble lagt inn både fra terminalen og fra hullkort og hullbånd.

Den fjerde generasjonen ble opprettet på grunnlag av storskala integrerte kretsløp (LSI). De mest fremtredende representantene for fjerde generasjon datamaskiner er personlige datamaskiner (PCer). En universell enbruker mikrodatamaskin kalles personlig. Kommunikasjonen med brukeren ble utført gjennom et fargegrafisk display ved bruk av høynivåspråk.

Den femte generasjonen er basert på ultra-storskala integrerte kretser (VLSI), som utmerker seg ved den kolossale tettheten av logiske elementer på brikken.

Det antas at i fremtiden vil input av informasjon til en datamaskin fra stemme, kommunikasjon med en maskin i naturlig språk, datasyn, maskinberøring, etablering av intelligente roboter og robotenheter bli utbredt.