U zoru računala, vjerovalo se da su njihova glavna svrha izračuni. Pokušaji stvaranja računala bili su u davnim vremenima. Na primjer, veliki znanstvenik Leonardo da Vinci (1452.-1519.) nacrtao je skice zbrojnog stroja na zupčanicima. Stručnjaci iz IBM-a izradili su takav stroj na temelju skica i provjerili njegovu funkcionalnost.
Godine 1641.-1642 Devetnaestogodišnji Blaise Pascal (1623-1662), tada malo poznati francuski znanstvenik, stvara računalo koje radi. Stroj je mogao zbrajati i oduzimati decimalne brojeve.
Godine 1673. još jedan veliki Europljanin, njemački znanstvenik W. G. Leibniz (1646.-1716.), stvorio je računski stroj za zbrajanje i množenje dvanaesteroznamenkastih decimalnih brojeva. DO zupčanici dodao je stepenasti valjak kako bi omogućio množenje i dijeljenje.

Prva generacija računala Pojava elektronske vakuumske cijevi omogućila je oživljavanje ideje o stvaranju računala. Pojavio se 1946. godine u SAD-u za rješavanje problema i nazvan je ENIAK (Electronic Numerical Integrator and Calculator, u prijevodu “elektronički numerički integrator i kalkulator”). Od njega je počelo odbrojavanje puta kojim se odvijao razvoj računala. Računalo ENIAC imalo je 20 tisuća vakuumskih cijevi, od kojih se mjesečno mijenjalo 2000 U jednoj sekundi stroj je izvršio 300 operacija množenja ili 5000 zbrajanja višeznamenkastih brojeva.
Prvo domaće računalo nastalo je 1951. godine pod vodstvom akademika S. A. Lebedeva, a nazvano je MESM (mali elektronički računski stroj). Tada su pušteni u rad BESM-1 i BESM-2 (veliki elektronički računski stroj). Najsnažnije računalo 50-ih godina u Europi bilo je sovjetsko računalo M-20 s brzinom od 20 tisuća op/s, volumen RAM memorija-4000 strojnih riječi. Računala prve generacije uspješno su korištena za rješavanje znanstvenih i tehničkih problema, posebice u području istraživanja svemira.


Elektronsko računalo BESM-1

Druga generacija računala 60-ih godina 20. stoljeća izumljen je tranzistor koji je zamijenio vakuumske cijevi. To je omogućilo promjenu elektronička baza podataka Računala za poluvodičke elemente (tranzistori, diode), kao i otpornike i kondenzatore naprednije izvedbe. Jedan tranzistor je zamijenio 40 vakuumskih cijevi, radio je na većoj brzini, bio je jeftiniji i pouzdaniji. Njegov prosječni radni vijek bio je 1000 puta duži od vijeka trajanja vakuumskih cijevi. Također se promijenila tehnologija povezivanja elementne baze. Pojavile su se prve tiskane pločice izrađene od izolacijskog materijala, poput getinaksa, na koje je posebnom tehnologijom fotomontaže bilo moguće nanijeti vodljivi materijal. Da bi osigurali bazu elemenata, imali su posebne utičnice. Takva formalna zamjena jednog tipa elementa drugim značajno je utjecala na sve karakteristike računala: dimenzije, pouzdanost, performanse, uvjete rada, stil programiranja i rada stroja itd. Tehnološki proces proizvodnje računala se promijenio. Druga generacija uključuje računala Minsk-22, Minsk-32, BESM-6, CDC6600. Performanse: do 1 milijun operacija u sekundi.


Elektronsko računalo BESM-6

Treća generacija računala 70-ih godina 20. stoljeća pojavljuju se integrirani krugovi. Takvi sklopovi mogu sadržavati desetke, stotine ili tisuće tranzistora i drugih elemenata koji su fizički neodvojivi. Prvo računalo izrađeno na integriranim krugovima bilo je IBM-360 tvrtke IBM (International Business Machine). Označio je početak velike serije modela čije je ime počinjalo s IBM, nakon čega je slijedio broj. Slična računala počela su se proizvoditi u zemljama CMEA (Vijeće za uzajamnu ekonomsku pomoć) Proizvedene su dvije obitelji računala:

velika - ES računala ( jedan sustav), na primjer EU - 1022, EU - 1035, EU - 1065;

mala - SM računala (sustav malih), na primjer SM - 2, SM - 3, SM - 4. Produktivnost: stotine tisuća - milijuni operacija u sekundi. Povećao se kapacitet memorije. Magnetski bubanj postupno se zamjenjuje magnetskim diskovima izrađenim u obliku autonomnih paketa. Pojavili su se zasloni i crtači.


Elektroničko računalo IBM-360

Četvrta generacija računala Ovo razdoblje karakteriziraju sve vrste inovacija koje su dovele do značajnih promjena. Međutim, kardinalne, revolucionarne promjene koje nam omogućuju govoriti o promjeni generacija računala još se nisu dogodile. Jedna od najvažnijih ideja koju vrijedi istaknuti je da se više procesora koristi istovremeno za obradu informacija (višeprocesiranje). Nove tehnologije za izradu integriranih sklopova omogućile su kasnih 70-ih i ranih 80-ih razviti računala četvrte generacije temeljena na velikim integriranim krugovima (LSI), čiji stupanj integracije iznosi desetke i stotine tisuća elemenata na jedan čip. Najveći pomak u tehnologiji elektroničkog računalstva povezan s uporabom LSI-a bilo je stvaranje mikroprocesora. Prvi mikroprocesor napravio je Intel 1971. Na jednom čipu bilo je moguće napraviti procesor s minimalnim hardverom, koji sadrži 2250 tranzistora. Pojava mikroprocesora povezana je s jednim od najvažnijih događaja u povijesti računarstva - nastankom i uporabom osobnih računala, što je utjecalo čak i na terminologiju. Naziv računala sada je zamijenjen poznatom riječju - računalo. Godine 1977. tvrtka "Apple Computer" pokrenula je proizvodnju osobnih računala "Apple" (od engleskog "apple") Ova vrsta računala temeljila se na principu stvaranja "prijateljskog" okruženja za rad osobe računalo, prilikom izrade Jedan od glavnih zahtjeva softvera bio je osigurati prikladno korisničko iskustvo. Računalo se okrenulo prema čovjeku. Njegovo daljnje poboljšanje provedeno je uzimajući u obzir pogodnost korisnika.


Osobno računalo Apple
Ako se ranije, pri radu s računalima, provodio princip centralizirane obrade informacija, kada su se korisnici koncentrirali oko jednog računala, onda je s pojavom osobnih računala došlo do suprotnog kretanja - decentralizacije, kada jedan korisnik može raditi s više računala. Godine 1984. IBM je razvio osobno računalo temeljeno na mikroprocesoru Intel 80286 sa sabirnicom industrijske standardne arhitekture - ISA (Industry Standard Architecture). Od tog vremena počinje žestoko natjecanje između nekoliko korporacija u proizvodnji osobnih računala. Utrka da se pronađe sve savršenije tehničke karakteristike svih računalnih uređaja traje do danas. Svake godine potrebna je temeljita izmjena postojećeg modela. Zajednička značajka IBM PC obitelji je softverska kompatibilnost odozdo prema gore i princip otvorene arhitekture, koji pruža mogućnost dodavanja postojećeg hardvera bez mijenjanja starog ili modificiranja bez zamjene cijelog računala. Moderna računala su superiornija od računala prethodnih generacija u svojoj kompaktnosti, ogromnim mogućnostima i pristupačnosti različitim kategorijama korisnika. Računala četvrte generacije razvijaju se u dva smjera. Prvi smjer je stvaranje višeprocesorskih računalnih sustava. Drugi je stvaranje jeftinih osobnih računala, stolnih i prijenosnih, i na njihovoj osnovi - računalnih mreža.

Pojavila se nakon Drugog svjetskog rata, kada su otkrića matematičara i drugih znanstvenika omogućila oživljavanje novi putčitanje informacija. I premda se danas ti strojevi čine kao neobični artefakti, postali su preci modernih osobnih računala poznatih prosječnoj osobi.

Manchester "Mark I" i EDSAC

Prvo računalo u modernom smislu riječi bio je uređaj Mark I, nastao 1949. godine. Njegova posebnost je bila u tome što je bio potpuno elektronički, a program je bio pohranjen u njegovom RAM-u. Ovo postignuće britanskih stručnjaka bio je veliki korak naprijed stoljetnu povijest razvoj računala. Manchester Mark I uključivao je Williamsove cijevi i magnetske bubnjeve koji su služili kao pohrana informacija.

Danas, mnogo godina kasnije, povijest nastanka prvog računala je kontroverzna. Pitanje koji se stroj može nazvati prvim računalom ostaje kontroverzno. Manchesterski "Mark I" ostaje najpopularnija verzija, iako postoje i drugi kandidati. Jedan od njih je EDSAC. Bez ovog stroja povijest računala kao izuma bila bi potpuno drugačija. Ako se "Mark" pojavio u Manchesteru, onda su EDSAC stvorili znanstvenici sa Sveučilišta u Cambridgeu. Ovo računalo počelo je s radom u svibnju 1949. godine. Tada je na njemu izvršen prvi program koji je kvadrirao brojeve od 0 do 99.

Z4

Manchester "Mark I" i EDSAC bili su namijenjeni specifične programe. Sljedeći korak u evoluciji računalnih strojeva bio je Z4. Posljednje, ali ne manje važno, uređaj je imao dramatičnu povijest stvaranja. Računalo je kreirao njemački inženjer Konrad Zuse. Rad na projektu započeo je u završnoj fazi. Zuseov laboratorij uništen je tijekom neprijateljskog zračnog napada. S njim je izgubljena sva oprema i preliminarni rezultati dugogodišnjeg rada.

Ipak, talentirani inženjer nije odustajao. Proizvodnja je nastavljena nakon nastupanja mira. Godine 1950. projekt je konačno dovršen. Povijest njegovog stvaranja pokazala se dugom i trnovitom. Računalo je odmah privuklo interes švicarske visokoškolske ustanove. tehnička škola. Kupila je auto. Z4 je s razlogom zanimao stručnjake. Računalo je imalo univerzalno programiranje, odnosno bilo je to prvi višenamjenski uređaj ove vrste.

Iste 1950. godine povijest stvaranja računala u SSSR-u obilježena je jednako važnim događajem. Na Kijevskom institutu za elektrotehniku ​​stvoren je MESM - mali elektronički računski stroj. Na projektu je radila skupina sovjetskih znanstvenika predvođena akademikom Sergejem Lebedevom.

Dizajn ovog stroja uključivao je šest tisuća električnih lampi. Veća snaga omogućila je preuzimanje zadataka koji su prije bili bez presedana za sovjetsku tehnologiju. U sekundi je uređaj mogao izvesti oko tri tisuće operacija.

Komercijalni modeli

U prvoj fazi razvoja računala, njihov razvoj provodili su stručnjaci sa sveučilišta ili drugih državnih agencija. Godine 1951. pojavio se model LEO I, nastao zahvaljujući ulaganjima britanske privatne tvrtke Lyons and Company koja je posjedovala restorane i trgovine. S pojavom ovog uređaja, povijest stvaranja računala dosegla je još jednu važnu prekretnicu. LEO I prvi je korišten za komercijalnu obradu podataka. Dizajniran je bio sličan idejnom prethodniku EDSAC-u.

Prvo američko komercijalno računalo bio je UNIVAC I. Pojavio se iste 1951. godine. Prodano je ukupno četrdeset i šest ovih modela, a svaki je koštao milijun dolara. Jedan od njih korišten je u popisu stanovništva SAD-a. Uređaj se sastojao od više od pet tisuća vakuumskih cijevi. Kao nositelj informacija korištene su linije kašnjenja od žive. Jedan od njih mogao je pohraniti do tisuću riječi. Prilikom razvoja UNIVAC I odlučeno je napustiti bušene kartice i prijeći na metaliziranu magnetsku traku. Uz njegovu pomoć uređaj se mogao povezati s komercijalni sustavi Pohrana podataka.

"Strijela"

U međuvremenu, sovjetski elektronički uređaji imali su svoju povijest stvaranja. Računalo Strela, koje se pojavilo 1953. godine, bilo je prvo takve vrste. serijski uređaj u SSSR-u. Novi proizvod proizveden je na temelju Moskovske tvornice računskih i analitičkih strojeva. Tijekom tri godine proizvodnje proizvedeno je osam uzoraka. Ovi jedinstveni strojevi instalirani su na Akademiji znanosti, Moskovskom državnom sveučilištu i dizajnerskim biroima koji se nalaze u zatvorenim gradovima.

Strela je mogla izvesti 2-3 tisuće operacija u sekundi. To su bile rekordne brojke za domaću tehnologiju. Podaci su bili pohranjeni na magnetskoj vrpci koja je mogla sadržati do 200 tisuća riječi. Programeri uređaja su nagrađeni Glavni dizajner Jurij Bazilevski također je postao Heroj socijalističkog rada.

Druga generacija računala

Tranzistori su izumljeni davne 1947. Krajem 50-ih. zamijenili su trošne i lomljive svjetiljke. Pojavom tranzistora započelo je računalstvo nova priča stvaranje. Računala koja su dobila te nove dijelove kasnije su prepoznata kao modeli druge generacije. Glavna inovacija bila je ta što su tiskane ploče i tranzistori omogućili značajno smanjenje veličine računala, čineći ih mnogo praktičnijim i praktičnijim.

Ako su prije računala zauzimala cijele prostorije, sada su svedena na proporcije uredskih stolova. To je, primjerice, bio model IBM 650, ali ni tranzistori nisu riješili još jedan važan problem. Računala su još uvijek bila iznimno skupa, što je značilo da su se izrađivala samo po narudžbi za sveučilišta, velike korporacije ili vlade.

Daljnji razvoj računala

Integrirani krugovi izumljeni su 1959. Oni su označili početak treće generacije računala. 1960-ih godina postao prekretnica za računala. Njihova proizvodnja i prodaja značajno su porasli. Novi dijelovi učinili su uređaje jeftinijima i dostupnijima, iako još uvijek nisu bili osobni. Uglavnom su ta računala kupovala poduzeća.

Godine 1971. Intelovi programeri pustili su na tržište prvi mikroprocesor u povijesti. Na njegovoj osnovi pojavila su se računala četvrte generacije. Mikroprocesi su riješili nekoliko važnih problema koji su prije bili skriveni u dizajnu bilo kojeg računala. Jedan takav dio izvodio je sve logičke i aritmetičke operacije koje su bile napisane pomoću strojnog koda. Prije ovog otkrića ovu funkciju leži na mnogo malih elemenata. Pojava jedinstvenog univerzalnog dijela najavila je razvoj malih kućnih računala.

Osobna računala

Godine 1977. Apple, kojeg je osnovao Steve Jobs, svijetu je predstavio Apple II. Njegova temeljna razlika od bilo kojeg drugog prijašnjeg računala bila je u tome što je uređaj mlade kalifornijske tvrtke bio namijenjen prodaji običnim građanima. Bio je to napredak koji se još nedavno činio nečuvenim. Tako je započela povijest stvaranja osobnih računala računalne generacije. Novi proizvod bio je tražen do 90-ih. U tom razdoblju prodano je oko sedam milijuna uređaja, što je tada bio apsolutni rekord.

Naknadni Appleovi modeli dobili su jedinstveno grafičko sučelje, tipkovnicu poznatu modernim korisnicima i mnoge druge inovacije. Isti ga je učinio malo popularnim kompjuterski miš. Godine 1984. predstavio je svoj najuspješniji model Macintosh koji je označio početak cijele linije koja postoji i danas. Mnoga otkrića Appleovih inženjera i programera postala su osnova za današnja osobna računala, koja su između ostalih kreirali i drugi proizvođači.

Domaća kretanja

Zbog činjenice da su se sva revolucionarna otkrića povezana s računalima dogodila na Zapadu, povijest stvaranja računala u Rusiji i SSSR-u ostala je u sjeni inozemnih uspjeha. Tome je pridonijela i činjenica da je razvoj takvih strojeva kontrolirala država, dok je u Europi i SAD-u inicijativa postupno prešla u ruke privatnih tvrtki.

Godine 1964. pojavila su se prva sovjetska poluvodička računala “Snijeg” i “Vesna”. Sedamdesetih godina prošlog stoljeća Računala Elbrus počela su se koristiti u obrambenoj industriji. Korišteni su u sustavima proturaketne obrane i nuklearnim centrima.

Prva generacija računala

Prva generacija računala stvorena je pomoću vakuumskih cijevi od 1944. do 1954. godine.

Elektronska cijev je uređaj koji radi mijenjanjem protoka elektrona koji se kreću u vakuumu od katode do anode.

Gibanje elektrona nastaje zbog termoemisije - emisije elektrona s površine zagrijanih metala. Činjenica je da metali imaju visoku koncentraciju slobodnih elektrona, koji imaju različite energije, a time i različite brzine. Kako se metal zagrijava, energija elektrona raste, a neki od njih prevladavaju potencijalnu barijeru na granici metala.

Princip rada elektronske cijevi je sljedeći. Ako se na ulaz žarulje dovodi logička jedinica (na primjer, napon od 2 volta), tada ćemo na izlazu iz žarulje dobiti ili logičku nulu (napon manji od 1 V) ili logičku jedinicu (2 V) . Logičnu dobivamo ako nema upravljačkog napona, jer će struja nesmetano prolaziti od katode do anode. Ako se na mrežu primijeni negativan napon, tada će se elektroni koji idu od katode do anode odbiti od mreže i, kao rezultat toga, struja neće teći, a izlaz iz lampe bit će logična nula. Koristeći ovaj princip, izgrađeni su svi logički elementi cijevnih računala.

U najjednostavnijem slučaju, katoda je nit izrađena od vatrostalnog metala (na primjer, volframa), koja se zagrijava elektro šok, a anoda je mali metalni cilindar. Kada se na katodu dovede napon, pod utjecajem termionske emisije, iz katode će početi emitirati elektrone, koje će zauzvrat primiti anoda.

Upotreba vakuumskih cijevi dramatično je povećala računalne mogućnosti računala, što je pridonijelo brzom prijelazu s prvih automatskih relejnih računala na cijevna računala prve generacije.

Ipak, nije prošlo bez problema. Korištenje vakuumskih cijevi bilo je narušeno njihovom niskom pouzdanošću, velikom potrošnjom energije i velikim dimenzijama. Prva računala bila su doista gigantske veličine i zauzimao nekoliko soba u istraživačkim institutima. Servisiranje takvih računala bilo je izuzetno teško i dugotrajno, lampe su stalno kvarile, dolazilo je do kvarova u unosu podataka i niz drugih problema. Ništa manje složenim i skupim morali su biti i sustavi napajanja (bilo je potrebno postaviti posebne strujne sabirnice za napajanje računala i složeno ožičenje za spajanje kabela na sve elemente) i sustavi hlađenja (žarulje su se jako zagrijale, što uzrokovao da još češće propadaju) .

Unatoč tome, dizajn računala se brzo razvijao, brzina izračuna dosegla je nekoliko tisuća operacija u sekundi, kapacitet RAM-a bio je oko 2048 strojnih riječi. U prvoj generaciji računala program je već bio pohranjen u memoriji, a korištena je paralelna obrada bitova strojne riječi.

Stvorena računala bila su uglavnom univerzalna i korištena su za rješavanje znanstvenih i tehničkih problema. S vremenom proizvodnja računala postaje masovna, te se ona počinju koristiti u komercijalne svrhe.

U istom razdoblju dolazi do formiranja arhitekture tipa Von Neumann, a mnogi postulati koji su svoju primjenu našli u računalima prve generacije ostali su popularni do danas.

Glavni kriteriji za razvoj računala, koje je formulirao Von Neumann 1946., navedeni su u nastavku:

1. Računala moraju raditi u binarnom brojevnom sustavu;

2. sve akcije koje izvodi računalo moraju biti predstavljene u obliku programa koji se sastoji od sekvencijalnog skupa naredbi. Svaka naredba mora sadržavati šifru operacije, adrese operanda i skup atributa usluge;

3. naredbe moraju biti pohranjene u memoriji računala u binarnom kodu, jer to omogućuje:

a) pohraniti međurezultate izračuna, konstante i druge brojeve u isti uređaj za pohranu na kojem se nalazi program;

b) binarni zapis naredbi omogućuje operacije na vrijednostima s kojima su kodirane;

c) postaje moguće prenijeti kontrolu na različite dijelove programa, ovisno o rezultatima izračuna;

4. memorija mora imati hijerarhijsku organizaciju, budući da brzina uređaja za pohranu podataka značajno zaostaje za brzinom logičkih sklopova;

5. aritmetičke operacije moraju se izvoditi na temelju sklopova koji izvode samo operacije zbrajanja, a izrada posebnih uređaja je nepraktična;

6. Za povećanje performansi potrebno je koristiti paralelnu organizaciju računalnog procesa, tj. operacije nad riječima će se izvoditi istovremeno u svim bitovima riječi.

Vrijedno je napomenuti da računala prve generacije nisu stvorena od nule. U to vrijeme već je bilo razvoja na području konstruiranja elektroničkih sklopova, primjerice radara i drugih srodnih područja znanosti i tehnologije. Međutim, najozbiljniji problemi povezani su s razvojem uređaja za pohranu podataka. Prije toga praktički nisu bili traženi, pa se u njihovom razvoju nije nakupilo ozbiljno iskustvo. Posljedično, svaki iskorak u razvoju uređaja za pohranu doveo je do ozbiljnog iskoraka u dizajnu računala, budući da je razvoj brze i velike memorije sastavni uvjet za razvoj snažnog i brzog računala.

Prva računala koristila su statičke okidače na cijevnim triodama kao uređaj za pohranu podataka. Međutim, dobivanje memorijskog uređaja pomoću vakuumskih cijevi prihvatljivog kapaciteta zahtijevalo je nevjerojatne troškove. Za pohranu jedne binarne znamenke bile su potrebne dvije triode koje su morale kontinuirano trošiti energiju za pohranjivanje informacija. To je zauzvrat dovelo do ozbiljnog stvaranja topline i katastrofalnog smanjenja pouzdanosti. Kao rezultat toga, uređaj za pohranu bio je izuzetno glomazan, skup i nepouzdan.

Godine 1944. počeo se razvijati novi tip memorijskog uređaja, temeljen na korištenju ultrazvučnih linija odgode žive. Ideja je posuđena iz uređaja za smanjenje smetnji na tlu i objektima koji je razvijen za radar tijekom Drugog svjetskog rata.

Kako bi se uklonili nepokretni objekti s radarskog zaslona, ​​reflektirani signal podijeljen je na dva, od kojih je jedan poslan izravno na radarski zaslon, a drugi je odgođen. Istovremenim prikazivanjem normalnog i odgođenog signala na ekranu, svaka slučajnost koja se pojavila zbog odgode i obrnutog polariteta je izbrisana, ostavljajući samo objekte u pokretu.

Signal je odgođen pomoću linija za kašnjenje - cijevi ispunjenih živom s piezo-kristalnim pretvaračem na krajevima. Signali iz radarskog pojačala slani su u piezoelektrični kristal na jednom kraju cijevi, koji je, kada je pulsirao, stvarao male vibracije u živi. Vibracija se brzo prenosila na drugi kraj cijevi, gdje ju je drugi piezoelektrični kristal invertirao i prenosio na ekran.

Korištena je živa jer je njezina akustična otpornost gotovo jednaka otpornosti piezokristala. Time su minimizirani gubici energije koji nastaju pri prijenosu signala od kristala do žive i natrag.

Za korištenje kao memorija, živine linije kašnjenja su malo modificirane. Na prijemnom kraju cijevi instaliran je repetitor koji šalje ulazni signal natrag na ulaz linije kašnjenja, tako da je impuls poslan u sustav za pohranu podataka nastavio cirkulirati u liniji kašnjenja, a samim time i dio informacije bio pohranjen sve dok je bilo struje.

Svaka linija odgode nije pohranjivala jedan impuls (bit podataka), već čitav niz impulsa, čiji je broj određen brzinom prolaska impulsa kroz živinu liniju odgode (1450 m/s), trajanjem impulsa, razmaka između njih i duljine cijevi.

Prvi put je takav uređaj za pohranu podataka korišten u engleskom računalu - EDSAC, objavljenom 1949. godine.

Memorija Mercury linije kašnjenja bila je veliki napredak u odnosu na memoriju cijevne triode i dovela je do skoka naprijed u računalnoj tehnologiji. Međutim, imao je niz ozbiljnih nedostataka:

1. linije kašnjenja zahtijevale su strogu sinkronizaciju s čitačem podataka. Impulsi su morali stići do prijemnika točno u trenutku kada ih je računalo spremno očitati;

2. da bi se minimizirali gubici energije koji nastaju tijekom prijenosa signala u liniji kašnjenja, živa se mora držati na temperaturi od 40°C, budući da je na ovoj temperaturi žive moguće postići maksimalno podudaranje akustičnih impedancija žive i piezokristala. . Ovo je težak i neugodan posao;

3. Promjena temperature žive također je dovela do smanjenja brzine zvuka. Bilo je potrebno održavati temperaturu unutar strogo određenih granica ili prilagoditi taktnu frekvenciju računala, prilagođavajući se brzini širenja zvuka u živi na trenutnoj temperaturi;

4. Signal bi se mogao reflektirati od stijenki i krajeva cijevi. Morao sam koristiti ozbiljne metode za uklanjanje refleksija i pažljivo podešavanje položaja piezokristala;

5. Brzina memorije na živinim linijama kašnjenja bila je niska i ograničena brzinom zvuka u živi. Zbog toga je bilo presporo i znatno zaostajalo za računalnim mogućnostima računala, što je kočilo njihov razvoj. Kao rezultat toga, brzina računala s memorijom na ultrazvučnim linijama odgode žive bila je nekoliko tisuća operacija u sekundi;

6. Živa je izuzetno otrovan i skup materijal čija je uporaba povezana s potrebom poštivanja strogih sigurnosnih standarda.

Stoga je za nastavak razvoja računala bila potrebna nova, brža memorija. Ubrzo nakon stvaranja prvog računala koje koristi ultrazvučne živine linije odgode, započeo je rad na istraživanju nove vrste memorije pomoću katodne cijevi, koji su modifikacija cijevi osciloskopa.

Prvu metodu pohranjivanja podataka pomoću katodnih cijevi razvio je Frederick Williams 1946. godine. Williamsonov izum mogao je pohraniti samo jedan bit i radio je na sljedeći način.

Pomoću katodne cijevi snop elektrona fokusiran je na dio ploče obložen posebnom tvari. Kao rezultat toga, ovo područje je pod utjecajem sekundarne emisije emitiralo i skupljalo elektrone pozitivan naboj, koji je trajao djelić sekunde, čak i nakon što je snop isključen. Ako se bombardiranje elektronima ponavlja u kratkim vremenskim razmacima, naboj područja može se održati onoliko dugo koliko je potrebno.

Ako se snop, bez isključivanja, malo pomakne u susjedni dio, tada će elektrone koje emitira susjedni dio apsorbirati prvi dio i on će preuzeti neutralni naboj.

Stoga se 1 bit informacije može brzo zapisati u ćeliju koja se sastoji od dva susjedna odjeljka. Ćelija bez naboja je 1, ćelija s pozitivnim nabojem je 0.

Da bi se pročitao pohranjeni dio informacija, elektrode su bile pričvršćene na suprotnu stranu ploče kako bi se izmjerila količina promjene u naboju ćelije, a sama ćelija je opetovano bila izložena snopu elektrona. Kao rezultat toga, bez obzira na početno stanje, dobio je pozitivan naboj. Ako je stanica već imala pozitivan naboj, tada je promjena njezina naboja bila manja nego da je imala neutralni naboj. Analizom količine promjene naboja određena je vrijednost bita pohranjenog u ovoj ćeliji.

Međutim, proces čitanja podataka uništio je informacije pohranjene u ćeliji, pa su nakon operacije čitanja podaci morali biti ponovno upisani. U tom je pogledu proces rada s memorijom na katodnim cijevima bio vrlo sličan radu s modernom dinamičkom memorijom.

Prvo računalo s takvom memorijom pojavilo se u ljeto 1948. i moglo je pohraniti do trideset dvije binarne riječi od trideset dva bita.

S vremenom je memorija katodne cijevi zamijenjena memorijom s magnetskim jezgrama. Ovu vrstu memorije razvili su J. Forrester i W. Papian, a pustili su je u uporabu 1953. godine.

Memorije magnetskih jezgri pohranjuju podatke u obliku smjera magnetizacije malih feritnih prstenova. Svaki prsten je pohranio 1 bit informacije, a cjelokupna memorija bila je pravokutna matrica.

U najjednostavnijem slučaju, memorijski uređaj je bio sljedeći.

Žice pobude su provučene duž redova matrice kroz prstenove (označeni su na slici zelena). Slične žice su provučene kroz prstenove duž stupaca matrice (plava boja).

Struja koja prolazi kroz te žice određuje smjer magnetiziranja prstenova. Štoviše, jakost struje bila je takva da jedna žica nije mogla promijeniti smjer magnetizacije, pa se smjer magnetizacije mijenjao samo u prstenu koji se nalazi na sjecištu crvene i plave žice. To je bilo neophodno jer je na svaku pobudnu žicu bilo nanizano nekoliko desetaka feritnih prstenova, a stanje je bilo potrebno promijeniti samo u jednom prstenu.

Ako nije bilo potrebno mijenjati stanje magnetizacije u odabranom prstenu, tada je struja dovedena na žicu za inhibiciju (crvena) u smjeru suprotnom od struje u žicama pobude. Kao rezultat toga, zbroj struja bio je nedovoljan da promijeni magnetizaciju prstena.

Dakle, svaki prsten može pohraniti 1 ili 0, ovisno o smjeru magnetizacije.

Da bi se očitali podaci s odabranog feritnog prstena, strujni impulsi su dovedeni na njega kroz pobudne žice tako da je njihov zbroj doveo do magnetiziranja prstena u određenom smjeru, bez obzira na početnu magnetizaciju.

Kad se magnetizacija prstena promijenila, u žici za očitavanje pojavila se indukcijska struja. Mjerenjem je bilo moguće utvrditi koliko se promijenio smjer magnetizacije u prstenu, a time i vrijednost koju je pohranio.

Kao što vidite, proces čitanja uništio je podatke (kao i moderna dinamička memorija), pa je nakon čitanja bilo potrebno ponovno upisati podatke.

Ubrzo je ova vrsta memorije postala dominantna, istisnuvši katodne cijevi i ultrazvučne živine linije kašnjenja. To je dalo još jedan skok u performansama računala.

Daljnji razvoj i poboljšanje računala omogućio im je da čvrsto zauzmu svoju nišu u području znanosti i tehnologije.

Napredna računala prve generacije uključuju:

ENIAC- prvo veliko elektroničko digitalno računalo, stvoreno 1946. po nalogu američke vojske u balističkom istraživačkom laboratoriju za izračunavanje tablica gađanja. U službu primljen 14. veljače 1946.;

EDVAC- jedno od prvih elektroničkih računala, razvijeno u Laboratoriju za balistička istraživanja američke vojske, predstavljeno javnosti 1949. godine;

EDSAC- elektroničko računalo stvoreno 1949. na Sveučilištu u Cambridgeu (UK) od strane grupe koju je vodio Maurice Wilkes;

UNIVAC- univerzalno automatsko računalo koje su 1951. stvorili D. Mauchly i J. Presper Eckert;

MRS- Računalo Instituta za napredne studije, razvijeno pod vodstvom J. Neumanna 1952. godine;

Vihor- Računalo stvoreno na Massachusetts Institute of Technology Tehnološko sveučilište u ožujku 1951.;

MESM- Mali elektronički računski stroj - prvo domaće računalo, koje je 1950. stvorio S.A. Lebedev;

BESM- Veliki elektronički računski stroj, razvijen od strane Instituta za preciznu mehaniku i računalne tehnologije Akademije znanosti SSSR-a.

Sva ova i mnoga druga računala prve generacije pripremila su pouzdanu lansirnu rampu za pobjednički pohod računala diljem svijeta.

Vrijedno je napomenuti da nije bilo oštrog prijelaza s prve generacije računala koja koriste vakuumske cijevi na drugu generaciju računala koja koriste tranzistore. Vakuumske cijevi postupno su zamijenjene, zamijenjene tranzistorima u čvrstom stanju. Najprije su vakuumske cijevi istisnute iz uređaja za pohranjivanje podataka, a potom postupno iz aritmetičko-logičkih uređaja.

Na lijevoj strani shematski je prikazan prijelaz s čisto cijevnih računala na računala druge generacije.

Tijekom postojanja cijevnih računala, njihova struktura, prikazana na slici ispod, nije pretrpjela veće promjene. Prijelaz na drugu generaciju računala također nije napravio značajne promjene u njihovom strukturnom dizajnu. U osnovi, promijenila se samo baza elemenata. Ozbiljne promjene u strukturi računalne konstrukcije počele su bliže trećoj generaciji računala, kada su se počeli pojavljivati ​​prvi integrirani krugovi.

Pomoću uređaja za unos podataka (DID) u računalo su se unosili programi i izvorni podaci za njih. Uneseni podaci pohranjeni su u cijelosti ili u cijelosti u memoriju s izravnim pristupom (RAM). Zatim se po potrebi unosio u vanjski uređaj za pohranu podataka (ESU) odakle se po potrebi mogao učitavati u RAM.

Nakon unosa podataka ili njihovog čitanja iz VRAM-a, informacije o programu, naredba po naredba, čitane su iz RAM-a i prebačene u upravljački uređaj (CU).

Kontrolni uređaj je dešifrirao naredbu, određivao adrese operanda i broj sljedeće naredbe koju je trebalo pročitati iz RAM-a. Potom je kontrolna jedinica forsiranjem koordinacije svih elemenata računala organizirala izvršenje naredbe i zatražila sljedeću. Krugovi upravljačkih signala prikazani su na slici isprekidanim linijama.

Aritmetičko-logička jedinica (ALU) izvodila je aritmetičke i logičke operacije nad podacima. Glavni dio ALU je računalna jezgra, koja uključuje zbrajače, brojače, registre, logičke pretvarače itd.

Međurezultati dobiveni nakon izvršenja pojedinačne ekipe, pohranjeni su u RAM-u. Rezultati dobiveni nakon izvođenja cjelokupnog proračunskog programa prebačeni su u izlazni uređaj (UVv). Kao UV-ovi korišteni su: zaslon, pisač, crtač itd.

Kao što se može vidjeti iz gornjeg blok dijagrama, računala prve generacije imala su jaku centralizaciju. Upravljački uređaj nije bio odgovoran samo za izvršavanje naredbi, već je također kontrolirao rad uređaja za unos i izlaz podataka, prijenos podataka između uređaja za pohranu podataka i druge funkcije računala. Formati naredbi, podataka i ciklusa operacija također su bili strogo standardizirani.

Sve je to omogućilo donekle pojednostavljenje računalne opreme, koja je bila užasno složena, glomazna i bez ikakvih dodataka u organizaciji računalnog procesa, ali je značajno ograničila rast njihove produktivnosti.

Prvo računalo s vakuumskim cijevima stvoreno je u SAD-u i zvalo se ENIAC. Imala je značajan utjecaj na smjer razvoja računalne tehnologije. Ubrzo su primjer Sjedinjenih Država slijedile i mnoge druge industrijalizirane zemlje (Velika Britanija, Švicarska, SSSR itd.), koje su se usmjerile na razvoj računalne tehnologije u poslijeratno razdoblje puno pažnje.

Međutim, najveća vrijednost Na razvoj računalne tehnologije utjecala su istraživanja provedena u SAD-u, SSSR-u i Velikoj Britaniji. U drugim zemljama, na primjer, u Francuskoj, Njemačkoj, Japanu, računala koja pripadaju prvoj generaciji nisu dobila ozbiljan razvoj. Konkretno, za Njemačku, Španjolsku i Japan čak je teško razdvojiti okvir za prijelaz s prve generacije računala na drugu generaciju računala, budući da je, uz prva računala temeljena na lampama, krajem pedesetih godina 20. počela su se stvarati prva računala na bazi poluvodiča.

Bibliografija

1. Povijest razvoja računalne tehnologije. Lanina E.P. ISTU, Irkutsk – 2001

2. Razvoj računalne tehnologije. Apokin I.A. M., "Znanost", 1974

3. Tečaj fizike. Trofimova T.I. Moskva "Viša škola", 2001