În zorii calculatoarelor, se credea că scopul lor principal era calculele. Încercările de a crea computere au fost făcute în vremuri străvechi. De exemplu, marele om de știință Leonardo da Vinci (1452-1519) a întocmit schițe ale unei mașini de însumare pe roți dintate. Specialiștii de la IBM au creat o astfel de mașină pe baza unor schițe și i-au verificat funcționalitatea.
În 1641-1642. Blaise Pascal (1623-1662), în vârstă de nouăsprezece ani, pe atunci un om de știință francez puțin cunoscut, creează un computer funcțional. Mașina ar putea adăuga și scădea numere zecimale.
În 1673, un alt mare european, omul de știință german W. G. Leibniz (1646-1716), a creat o mașină de calcul pentru a adăuga și înmulți numere zecimale cu douăsprezece cifre. LA roți dintate a adăugat o rolă în trepte pentru a permite înmulțirea și împărțirea.

Prima generație de calculatoare Apariția unui tub cu vid de electroni a făcut posibilă aducerea la viață a ideii de a crea un computer. A apărut în 1946 în SUA pentru a rezolva probleme și a fost numit ENIAK (Electronic Numerical Integrator and Calculator, tradus ca „electronic numerical integrator and calculator”). De la aceasta a început numărătoarea inversă a drumului pe care a avut loc dezvoltarea computerelor. Calculatorul ENIAC avea 20 de mii de tuburi vidate, dintre care 2000 au fost înlocuite lunar. Într-o secundă, mașina a efectuat 300 de operații de înmulțire sau 5000 de adunări de numere cu mai multe cifre.
Primul computer casnic a fost creat în 1951 sub conducerea academicianului S. A. Lebedev și s-a numit MESM (mică mașină de calcul electronică). Apoi au fost puse în funcțiune BESM-1 și BESM-2 (mașină de calcul electronic mare). Cel mai puternic computer al anilor 50 din Europa a fost computerul sovietic M-20 cu o viteză de 20 mii op/s, volum memorie cu acces aleator-4000 de cuvinte mașină. Calculatoarele de prima generație au fost folosite cu succes pentru a rezolva probleme științifice și tehnice, în special în domeniul cercetării spațiale.


Calculator electronic BESM-1

A doua generație de calculatoare În anii 60 ai secolului XX, a fost inventat tranzistorul, care a înlocuit tuburile cu vid. Acest lucru a făcut posibilă schimbarea baza de date electronica Calculatoare pentru elemente semiconductoare (tranzistoare, diode), precum și rezistențe și condensatoare cu un design mai avansat. Un tranzistor a înlocuit 40 de tuburi de vid, a funcționat la o viteză mai mare, a fost mai ieftin și mai fiabil. Durata sa medie de viață a fost de 1000 de ori mai lungă decât cea a tuburilor cu vid. S-a schimbat și tehnologia de conectare a bazei elementului. Au apărut primele plăci de circuite imprimate din material izolator, precum getinax, pe care o tehnologie specială de fotomontaj a făcut posibilă aplicarea materialului conductor. Pentru a asigura baza elementului, aveau prize speciale. O astfel de înlocuire formală a unui tip de element cu altul a afectat în mod semnificativ toate caracteristicile computerului: dimensiuni, fiabilitate, performanță, condiții de funcționare, stilul de programare și funcționare a mașinii etc. Procesul tehnologic de fabricație a computerului s-a schimbat. A doua generație include calculatoare Minsk-22, Minsk-32, BESM-6, CDC6600. Performanță: până la 1 milion de operații pe secundă.


Calculator electronic BESM-6

A treia generație de calculatoare În anii 70 ai secolului XX au apărut circuitele integrate. Astfel de circuite pot conține zeci, sute sau mii de tranzistori și alte elemente care sunt fizic inseparabile. Primul computer realizat pe circuite integrate a fost IBM-360 de la IBM (International Busines Machine). A marcat începutul unei serii mari de modele al căror nume a început cu IBM, urmat de un număr. Calculatoare similare au început să fie produse în țările CMEA (Consiliul pentru Asistență Economică Reciprocă) Au fost produse două familii de calculatoare:

mari - calculatoare ES ( un singur sistem), de exemplu EU - 1022, EU - 1035, EU - 1065;

mici - calculatoare SM (sistemul celor mici), de exemplu SM - 2, SM - 3, SM - 4. Productivitate: sute de mii - milioane de operații pe secundă. Capacitatea de memorie a crescut. Tamburul magnetic este înlocuit treptat cu discuri magnetice realizate sub formă de pachete autonome. Au apărut afișaje și plotere.


Calculator electronic IBM-360

A patra generație de calculatoare Această perioadă este caracterizată de tot felul de inovații care duc la schimbări semnificative. Cu toate acestea, schimbările cardinale, revoluționare, care ne permit să vorbim despre o schimbare în generațiile de calculatoare, nu s-au produs încă. Una dintre cele mai importante idei care merită evidențiate este aceea că mai multe procesoare sunt utilizate simultan pentru a procesa informații (multiprocesare). Noile tehnologii pentru crearea de circuite integrate au făcut posibilă dezvoltarea la sfârșitul anilor 70 și începutul anilor 80 a calculatoarelor din a patra generație bazate pe circuite integrate la scară largă (LSI), al căror grad de integrare se ridică la zeci și sute de mii de elemente pe un un singur cip. Cea mai mare schimbare în tehnologia de calcul electronică asociată cu utilizarea LSI-urilor a fost crearea de microprocesoare. Primul microprocesor a fost creat de Intel în 1971. Pe un cip a fost posibil să se formeze un procesor cu hardware minim, care conține 2250 de tranzistori. Apariția microprocesorului este asociată cu unul dintre cele mai importante evenimente din istoria computerului - crearea și utilizarea computerelor personale, care a influențat chiar terminologia. Numele computerului a fost acum înlocuit cu cuvântul familiar - computer. În 1977, compania „Apple Computer” a lansat producția de computere personale „Apple” (din engleză „apple”). Acest tip de computer se baza pe principiul creării unui mediu „prietenos” pentru ca o persoană să lucreze pe un computer, când la crearea Una dintre cerințele principale ale software-ului a fost asigurarea unei experiențe convenabile pentru utilizator. Computerul s-a întors spre bărbat. Îmbunătățirea sa ulterioară a fost realizată ținând cont de confortul utilizatorului.


Computer personal Apple
Dacă mai devreme, la operarea computerelor, a fost implementat principiul procesării centralizate a informațiilor, când utilizatorii se concentrau în jurul unui singur computer, atunci odată cu apariția computerelor personale a avut loc mișcarea opusă - descentralizarea, când un utilizator poate lucra cu mai multe computere. În 1984, IBM a dezvoltat un computer personal bazat pe microprocesorul Intel 80286 cu o magistrală de arhitectură standard industrială - ISA (Industry Standard Architecture). Din acel moment, a început o competiție acerbă între mai multe corporații în producția de computere personale. Cursa pentru a găsi tot mai perfect caracteristici tehnice dintre toate dispozitivele computerizate continuă până în prezent. În fiecare an este necesară o modificare fundamentală a modelului existent. O caracteristică comună a familiei IBM PC este compatibilitatea software-ului de jos în sus și principiul arhitecturii deschise, care oferă posibilitatea de a adăuga hardware-ul existent fără a le schimba pe cele vechi sau de a le modifica fără a înlocui întregul computer. Calculatoarele moderne sunt superioare calculatoarelor din generațiile anterioare prin compactitate, capabilități enorme și accesibilitate pentru diferite categorii de utilizatori. Calculatoarele din a patra generație se dezvoltă în două direcții. Prima direcție este crearea de sisteme de calcul multiprocesor. Al doilea este crearea de calculatoare personale ieftine, atât desktop, cât și portabile, și pe baza lor - rețele de calculatoare.

A apărut după al Doilea Război Mondial, când descoperirile matematicienilor și altor oameni de știință au făcut posibilă aducerea la viață Metoda noua citirea informațiilor. Și, deși astăzi aceste mașini par artefacte ciudate, ele au devenit strămoșii PC-urilor moderne familiare omului obișnuit.

Manchester „Mark I” și EDSAC

Primul computer în sensul modern al cuvântului a fost dispozitivul Mark I, creat în 1949. Unicitatea sa constă în faptul că era complet electronic, iar programul era stocat în memoria RAM. Această realizare a specialiștilor britanici a reprezentat un mare salt înainte în istoria veche de secole a dezvoltării computerelor. Manchester Mark I includea tuburi Williams și tobe magnetice, care serveau drept stocare pentru informații.

Astăzi, mulți ani mai târziu, istoria creării primului computer este controversată. Întrebarea care mașină poate fi numită primul computer rămâne controversată. Manchester „Mark I” rămâne cea mai populară versiune, deși există și alți concurenți. Una dintre ele este EDSAC. Fără această mașină, istoria computerului ca invenție ar fi fost complet diferită. Dacă „Mark” a apărut la Manchester, atunci EDSAC a fost creat de oamenii de știință de la Universitatea din Cambridge. Acest computer a intrat în funcțiune în mai 1949. Apoi a fost executat primul program pe el, care a pătrat numerele de la 0 la 99.

Z4

Manchester „Mark I” și EDSAC au fost destinate programe specifice. Următorul pas în evoluția mașinilor de calcul a fost Z4. Nu în ultimul rând, dispozitivul a avut o istorie dramatică a creației. Calculatorul a fost creat de inginerul german Konrad Zuse. Lucrările la proiect au început în etapa finală, această circumstanță a încetinit foarte mult această dezvoltare. Laboratorul lui Zuse a fost distrus în timpul unui raid aerian inamic. Odată cu acesta, s-au pierdut toate echipamentele și rezultatele preliminare ale muncii pe termen lung.

Cu toate acestea, talentatul inginer nu a renunțat. Producția a continuat după instaurarea păcii. În 1950 proiectul a fost în cele din urmă finalizat. Istoria creării sale s-a dovedit a fi lungă și spinoasă. Calculatorul a atras imediat atenția Școlii Tehnice Superioare Elvețiene. Ea a cumpărat mașina. Z4 a interesat specialiștii cu un motiv. Calculatorul avea programare universală, adică era primul dispozitiv multifuncțional de acest tip.

În același 1950, istoria creării computerelor în URSS a fost marcată de un eveniment la fel de important. La Institutul de Inginerie Electrică din Kiev a fost creat MESM - o mică mașină electronică de calcul. Un grup de oameni de știință sovietici, condus de academicianul Serghei Lebedev, a lucrat la proiect.

Designul acestei mașini a inclus șase mii de lămpi electrice. Puterea mai mare a făcut posibilă preluarea unor sarcini fără precedent pentru tehnologia sovietică. Într-o secundă, dispozitivul ar putea efectua aproximativ trei mii de operații.

Modele comerciale

În prima etapă a dezvoltării computerelor, dezvoltarea lor a fost realizată de specialiști din universități sau din alte agenții guvernamentale. În 1951 a apărut modelul LEO I, creat datorită investițiilor companiei private britanice Lyons and Company, care deținea restaurante și magazine. Odată cu apariția acestui dispozitiv, istoria creării computerelor a atins o altă piatră de hotar importantă. LEO I a fost primul care a fost folosit pentru prelucrarea comercială a datelor. Designul său a fost similar cu cel al predecesorului său ideologic EDSAC.

Primul computer comercial american a fost UNIVAC I. A apărut în același 1951. Au fost vândute în total patruzeci și șase dintre aceste modele, fiecare costând un milion de dolari. Una dintre ele a fost folosită în recensământul SUA. Dispozitivul a constat din peste cinci mii de tuburi cu vid. Liniile de întârziere din mercur au fost folosite ca purtător de informații. Unul dintre ei putea stoca până la o mie de cuvinte. La dezvoltarea UNIVAC I, s-a decis să se abandoneze cardurile perforate și să se treacă la bandă magnetică metalizată. Cu ajutorul acestuia, dispozitivul s-ar putea conecta la sisteme comerciale de stocare a datelor.

"Săgeată"

Între timp, dispozitivele electronice sovietice au avut propria lor istorie de creație. Calculatorul Strela, care a apărut în 1953, a devenit primul astfel de dispozitiv serial din URSS. Noul produs a fost produs pe baza fabricii de mașini de calcul și analitice din Moscova. Pe parcursul a trei ani de producție, au fost produse opt mostre. Aceste mașini unice au fost instalate la Academia de Științe, Universitatea de Stat din Moscova și birouri de proiectare situate în orașe închise.

„Strela” putea efectua 2-3 mii de operații pe secundă. Acestea au fost cifre record pentru tehnologia casnică. Datele au fost stocate pe bandă magnetică, care putea conține până la 200 de mii de cuvinte. Dezvoltatorii dispozitivului au fost premiați. Designerul șef Yuri Bazilevsky a devenit și erou al muncii socialiste.

A doua generație de calculatoare

Tranzistoarele au fost inventate în 1947. La sfârşitul anilor '50. au înlocuit lămpile consumatoare de energie și fragile. Odată cu apariția tranzistorilor, a început calculul poveste noua creare. Calculatoarele care au primit aceste piese noi au fost ulterior recunoscute ca modele de a doua generație. Principala inovație a fost că plăcile de circuite imprimate și tranzistorii au făcut posibilă reducerea semnificativă a dimensiunii computerelor, făcându-le mult mai practice și mai convenabile.

Dacă înainte computerele ocupau încăperi întregi, acum au fost reduse la proporțiile birourilor. Acesta, de exemplu, a fost modelul IBM 650. Dar nici măcar tranzistorii nu au rezolvat o altă problemă importantă. Calculatoarele erau încă extrem de scumpe, ceea ce însemna că erau făcute doar la comandă pentru universități, marile corporații sau guverne.

Evoluția ulterioară a computerelor

Circuitele integrate au fost inventate în 1959. Au marcat începutul celei de-a treia generații de calculatoare. anii 1960 a devenit un punct de cotitură pentru computere. Producția și vânzările lor au crescut semnificativ. Piesele noi au făcut dispozitivele mai ieftine și mai accesibile, deși încă nu erau personale. Practic, aceste calculatoare au fost cumpărate de companii.

În 1971, dezvoltatorii Intel au lansat pe piață primul microprocesor din istorie, pe baza acestuia, au apărut computerele din a patra generație. Microprocesele au rezolvat câteva probleme importante care fuseseră anterior ascunse în proiectarea oricărui computer. O astfel de parte a efectuat toate operațiile logice și aritmetice care au fost scrise folosind codul mașinii. Înainte de această descoperire această funcție așezați pe multe elemente mici. Apariția unei singure piese universale a anunțat dezvoltarea computerelor mici de acasă.

Calculatoare personale

În 1977, Apple, fondată de Steve Jobs, a introdus în lume Apple II. Diferența sa fundamentală față de orice alte computere anterioare a fost că dispozitivul tinerei companii californiane era destinat vânzării cetățenilor de rând. A fost o descoperire care tocmai recent părea nemaiauzită. Astfel a început istoria creării calculatoarelor personale din generația calculatoarelor. Noul produs a fost solicitat până în anii 90. În această perioadă, au fost vândute aproximativ șapte milioane de dispozitive, ceea ce era un record absolut la acea vreme.

Modelele ulterioare Apple au primit o interfață grafică unică, o tastatură familiară utilizatorilor moderni și multe alte inovații. Același a făcut-o puțin popular mouse-ul computerului. În 1984, și-a prezentat cel mai de succes model de Macintosh, care a marcat începutul unei întregi linii care există și astăzi. Multe dintre descoperirile inginerilor și dezvoltatorilor Apple au devenit baza pentru calculatoarele personale de astăzi, create și de alți producători.

Evoluții interne

Datorită faptului că toate descoperirile revoluționare legate de computere au avut loc în Occident, istoria creării computerelor în Rusia și URSS a rămas în umbra succeselor străine. Acest lucru s-a datorat și faptului că dezvoltarea unor astfel de mașini era controlată de stat, în timp ce în Europa și SUA inițiativa a trecut treptat în mâinile companiilor private.

În 1964, au apărut primele calculatoare sovietice cu semiconductor „Snow” și „Vesna”. În anii 1970 Calculatoarele Elbrus au început să fie folosite în industria de apărare. Au fost folosite în sistemele de apărare antirachetă și în centre nucleare.

Prima generație de calculatoare

Prima generație de calculatoare a fost creată folosind tuburi vidate din 1944 până în 1954.

Un tub electronic este un dispozitiv care funcționează prin modificarea fluxului de electroni care se deplasează în vid de la catod la anod.

Mișcarea electronilor are loc datorită emisiei termoionice - emisia de electroni de pe suprafața metalelor încălzite. Cert este că metalele au o concentrație mare de electroni liberi, care au energii diferite și, prin urmare, viteze diferite. Pe măsură ce metalul se încălzește, energia electronilor crește, iar unii dintre ei depășesc bariera de potențial de la limita metalului.

Principiul de funcționare al unui tub electronic este următorul. Dacă la intrarea lămpii este furnizată o unitate logică (de exemplu, o tensiune de 2 volți), atunci la ieșirea de la lampă vom primi fie un zero logic (tensiune mai mică de 1 V), fie unul logic (2 V). . Obținem unul logic dacă nu există tensiune de control, deoarece curentul va trece nestingherit de la catod la anod. Dacă se aplică o tensiune negativă rețelei, atunci electronii care trec de la catod la anod vor fi respinși din rețea și, ca urmare, nu va curge nici un curent, iar ieșirea de la lampă va fi zero logic. Folosind acest principiu, au fost construite toate elementele logice ale calculatoarelor cu tub.

În cel mai simplu caz, catodul este un filament format dintr-un metal refractar (de exemplu, wolfram), care este încălzit. soc electric, iar anodul este un mic cilindru metalic. Când se aplică tensiune la catod, sub influența emisiei termoionice, electronii vor începe să emită din catod, care la rândul lor vor fi recepționați de anod.

Utilizarea tuburilor cu vid a crescut dramatic capacitățile de calcul ale computerelor, ceea ce a contribuit la tranziția rapidă de la primele calculatoare cu releu automate la calculatoarele cu tuburi de prima generație.

Totuși, nu a fost fără probleme. Utilizarea tuburilor de vid a fost afectată de fiabilitatea lor scăzută, consumul mare de energie și dimensiunile mari. Primele computere au fost cu adevărat dimensiune giganticăși a ocupat mai multe încăperi în institute de cercetare. Întreținerea unor astfel de computere a fost extrem de dificilă și consumatoare de timp; lămpile s-au defectat constant, au apărut erori de introducere a datelor și au apărut multe alte probleme. Sistemele de alimentare cu energie au trebuit să fie făcute nu mai puțin complexe și costisitoare (a fost necesar să se pună magistrale speciale de alimentare pentru a furniza energie computerului și să facă cablaje complexe pentru a conecta cablurile la toate elementele) și sisteme de răcire (lămpile s-au încins foarte mult, ceea ce le-a făcut să eșueze și mai des) .

În ciuda acestui fapt, designul computerului s-a dezvoltat rapid, viteza de calcul a atins câteva mii de operații pe secundă, capacitatea RAM a fost de aproximativ 2048 de cuvinte mașină. În calculatoarele de prima generație, programul era deja stocat în memorie și s-a folosit procesarea paralelă a biților de cuvinte ale mașinii.

Calculatoarele create au fost în principal universale și au fost folosite pentru a rezolva probleme științifice și tehnice. În timp, producția de computere devine în masă și încep să fie utilizate în scopuri comerciale.

În aceeași perioadă, a avut loc formarea arhitecturii de tip Von Neumann, iar multe postulate care și-au găsit aplicarea în calculatoarele de prima generație rămân populare până în prezent.

Principalele criterii pentru dezvoltarea unui computer, formulate de Von Neumann în 1946, sunt enumerate mai jos:

1. Calculatoarele trebuie să funcționeze în sistemul de numere binar;

2. toate acţiunile efectuate de un calculator trebuie să fie prezentate sub forma unui program format dintr-un set secvenţial de comenzi. Fiecare comandă trebuie să conţină un cod de operare, adrese de operanzi şi un set de atribute de serviciu;

3. comenzile trebuie să fie stocate în memoria computerului în cod binar, deoarece aceasta permite:

a) salvează rezultatele calculelor intermediare, constantele și alte numere în același dispozitiv de stocare în care se află programul;

b) notația binară a comenzilor permite operații asupra valorilor cu care sunt codificate;

c) devine posibilă transferarea controlului către diverse secțiuni ale programului, în funcție de rezultatele calculelor;

4. memoria trebuie să aibă o organizare ierarhică, deoarece viteza dispozitivelor de stocare este semnificativ în urmă cu viteza circuitelor logice;

5. operațiile aritmetice trebuie efectuate pe baza de circuite care efectuează numai operații de adunare, iar crearea de dispozitive speciale este impracticabilă;

6. Pentru a crește performanța, este necesar să se folosească o organizare paralelă a procesului de calcul, i.e. operaţiile asupra cuvintelor vor fi efectuate simultan în toţi biţii cuvântului.

Este de remarcat faptul că calculatoarele de prima generație nu au fost create de la zero. La acea vreme, existau deja evoluții în domeniul construcției de circuite electronice, de exemplu, în radar și în alte domenii conexe ale științei și tehnologiei. Cu toate acestea, cele mai grave probleme legate de dezvoltarea dispozitivelor de stocare. Anterior, practic nu erau solicitate, așa că nu s-a acumulat experiență serioasă în dezvoltarea lor. În consecință, fiecare progres în dezvoltarea dispozitivelor de stocare a condus la un pas serios înainte în proiectarea computerelor, deoarece dezvoltarea memoriei de mare viteză și capacitate este o condiție integrală pentru dezvoltarea unui computer puternic și de mare viteză.

Primele computere au folosit declanșatoare statice pe triode cu tub ca dispozitiv de stocare. Cu toate acestea, obținerea unui dispozitiv de memorie folosind tuburi vid de capacitate acceptabilă a necesitat costuri incredibile. Pentru a stoca o cifră binară, erau necesare două triode și trebuiau să consume continuu energie pentru a stoca informații. Acest lucru, la rândul său, a condus la o generare serioasă de căldură și la o scădere catastrofală a fiabilității. Drept urmare, dispozitivul de stocare era extrem de voluminos, scump și nefiabil.

În 1944, a început să fie dezvoltat un nou tip de dispozitiv de memorie, bazat pe utilizarea liniilor de întârziere cu ultrasunete de mercur. Ideea a fost împrumutată de la un dispozitiv de reducere a dezordinei solului și obiectelor dezvoltat pentru radar în timpul celui de-al Doilea Război Mondial.

Pentru a elimina obiectele staționare de pe ecranul radarului, semnalul reflectat a fost împărțit în două, dintre care unul a fost trimis direct pe ecranul radarului, iar al doilea a fost întârziat. Prin afișarea simultană a semnalelor normale și întârziate pe ecran, orice coincidență apărută din cauza întârzierii și inversării polarității a fost ștearsă, rămânând doar obiecte în mișcare.

Semnalul a fost întârziat folosind linii de întârziere - tuburi umplute cu mercur cu un traductor piezo-cristal la capete. Semnalele de la amplificatorul radar au fost trimise către un cristal piezoelectric la un capăt al tubului, care, atunci când este pulsat, a generat o mică vibrație în mercur. Vibrația a fost transmisă rapid la celălalt capăt al tubului, unde un alt cristal piezoelectric a inversat-o și a transmis-o ecranului.

Mercurul a fost folosit deoarece rezistivitatea sa acustică este aproape egală cu cea a piezocristalelor. Acest lucru a redus la minimum pierderile de energie care apar la transmiterea unui semnal de la cristal la mercur și înapoi.

Pentru utilizare ca memorie, liniile de întârziere cu mercur au fost ușor modificate. La capătul de recepție al tubului a fost instalat un repetor, care a trimis semnalul de intrare înapoi la intrarea liniei de întârziere, astfel încât pulsul trimis către sistemul de stocare a datelor a continuat să circule în linia de întârziere și, prin urmare, un pic de informații a fost depozitat atâta timp cât a existat putere.

Fiecare linie de întârziere a stocat nu un impuls (bit de date), ci un întreg set de impulsuri, al căror număr a fost determinat de viteza de trecere a impulsului prin linia de întârziere de mercur (1450 m/s), durata de impulsuri, intervalul dintre ele și lungimea tubului.

Pentru prima dată, un astfel de dispozitiv de stocare a datelor a fost folosit în computerul englez - EDSAC, publicat în 1949.

Memoria de linie de întârziere Mercur a fost o îmbunătățire uriașă față de memoria triodă cu tub și a condus la un salt înainte în tehnologia de calcul. Cu toate acestea, a avut o serie de dezavantaje serioase:

1. liniile de întârziere necesitau o sincronizare strictă cu cititorul de date. Impulsurile trebuiau să ajungă la receptor exact în momentul în care computerul era pregătit să le citească;

2. pentru a minimiza pierderile de energie care apar în timpul transmiterii semnalului în linia de întârziere, mercurul trebuie menținut la o temperatură de 40°C, deoarece la această temperatură a mercurului este posibil să se realizeze potrivirea maximă a impedanțelor acustice ale mercurului și piezocristalelor. . Aceasta este o muncă grea și incomodă;

3. O modificare a temperaturii mercurului a dus și la o scădere a vitezei sunetului. Era necesar să se mențină temperatura în limite strict specificate sau să se ajusteze frecvența ceasului computerului, ajustându-se la viteza de propagare a sunetului în mercur la temperatura curentă;

4. Semnalul ar putea fi reflectat de pereții și capetele tubului. A trebuit să folosesc metode serioase pentru a elimina reflexiile și a regla cu atenție poziția piezocristalelor;

5. Viteza memoriei pe liniile de întârziere cu mercur a fost scăzută și limitată de viteza sunetului în mercur. Ca urmare, a fost prea lent și a rămas semnificativ în urma capacităților de calcul ale computerelor, ceea ce a împiedicat dezvoltarea acestora. Ca urmare, viteza unui computer cu memorie pe linii de întârziere cu ultrasunete de mercur a fost de câteva mii de operații pe secundă;

6. Mercurul este un material extrem de toxic și costisitor, a cărui utilizare este asociată cu necesitatea respectării unor standarde stricte de siguranță.

Prin urmare, a fost necesară o memorie nouă, mai rapidă, pentru a continua dezvoltarea computerelor. La scurt timp după crearea primului computer care folosea linii de întârziere cu ultrasunete de mercur, au început lucrările de cercetare a unui nou tip de memorie folosind tuburi catodice, care sunt o modificare a tuburilor de osciloscop.

Prima metodă de stocare a datelor folosind tuburi catodice a fost dezvoltată în 1946 de Frederick Williams. Invenția lui Williamson putea stoca doar un pic și a funcționat după cum urmează.

Folosind un tub catodic, un fascicul de electroni a fost focalizat pe o secțiune a unei plăci acoperite cu o substanță specială. Drept urmare, această zonă, sub influența emisiei secundare, a emis electroni și a dobândit o sarcină pozitivă, care a rămas pentru o fracțiune de secundă, chiar și după ce fasciculul a fost oprit. Dacă bombardamentul cu electroni se repetă la intervale scurte de timp, încărcarea zonei poate fi menținută atât timp cât este necesar.

Dacă fasciculul, fără a se stinge, este ușor mutat în secțiunea vecină, atunci electronii emiși de secțiunea vecină vor fi absorbiți de prima secțiune și va prelua o sarcină neutră.

Astfel, 1 bit de informație poate fi scris rapid într-o celulă formată din două secțiuni adiacente. O celulă fără sarcină este 1, o celulă cu sarcină pozitivă este 0.

Pentru a citi bitul de informații stocat, electrozii au fost atașați de partea opusă a plăcii pentru a măsura cantitatea de modificare a sarcinii celulei, iar celula în sine a fost expusă în mod repetat la un fascicul de electroni. Drept urmare, indiferent de starea inițială, a primit o încărcare pozitivă. Dacă celula avea deja o sarcină pozitivă, atunci modificarea sarcinii sale a fost mai mică decât dacă ar avea o sarcină neutră. Analizând mărimea modificării sarcinii, a fost determinată valoarea bitului stocat în această celulă.

Totuși, procesul de citire a datelor a distrus informațiile stocate în celulă, așa că după operația de citire datele trebuiau scrise din nou. În acest sens, procesul de lucru cu memorie pe tuburi catodice a fost foarte asemănător cu lucrul cu memoria dinamică modernă.

Primul computer cu o astfel de memorie a apărut în vara anului 1948 și putea stoca până la treizeci și două de cuvinte binare de treizeci și doi de biți.

De-a lungul timpului, memoria tubului catodic a fost înlocuită cu memoria cu miez magnetic. Acest tip de memorie a fost dezvoltat de J. Forrester și W. Papian și dat în folosință în 1953.

Memoriile cu miez magnetic au stocat date sub forma direcției de magnetizare a inelelor mici de ferită. Fiecare inel stoca 1 bit de informații, iar întreaga memorie era o matrice dreptunghiulară.

În cel mai simplu caz, dispozitivul de memorie era după cum urmează.

Firele de excitare au fost trecute de-a lungul rândurilor matricei prin inele (sunt evidențiate în figură verde). Fire similare au fost trecute prin inele de-a lungul coloanelor matricei (culoare albastră).

Curentul care trece prin aceste fire stabilește direcția de magnetizare a inelelor. Mai mult, puterea curentului a fost de așa natură încât un fir nu a putut schimba direcția de magnetizare și, prin urmare, direcția de magnetizare s-a schimbat numai în inelul situat la intersecția firelor roșu și albastru. Acest lucru a fost necesar, deoarece câteva zeci de inele de ferită au fost înșirate pe fiecare fir de excitare și a fost necesar să se schimbe starea doar într-un singur inel.

Dacă nu a fost necesară schimbarea stării de magnetizare în inelul selectat, atunci curentul a fost furnizat firului de inhibare (roșu) în direcția opusă curentului din firele de excitare. Ca urmare, suma curenților a fost insuficientă pentru a modifica magnetizarea inelului.

Astfel, fiecare inel ar putea stoca 1 sau 0, în funcție de direcția de magnetizare.

Pentru a citi datele din inelul de ferită selectat, i-au fost aplicate impulsuri de curent prin firele de excitație, astfel încât suma lor să ducă la magnetizarea inelului într-o anumită direcție, indiferent de magnetizarea inițială.

Când magnetizarea inelului s-a schimbat, în firul de citire a apărut un curent de inducție. Măsurând-o, a fost posibil să se determine cât de mult s-a schimbat direcția de magnetizare în inel și, prin urmare, să se afle valoarea pe care a stocat-o.

După cum puteți vedea, procesul de citire a distrus datele (la fel ca memoria dinamică modernă), așa că după citire a fost necesar să scrieți din nou datele.

Curând, acest tip de memorie a devenit dominantă, înlocuind tuburile cu raze catodice și liniile de întârziere cu ultrasunete de mercur. Acest lucru a dat un alt salt în performanța computerului.

Dezvoltarea și îmbunătățirea ulterioară a computerelor le-a permis să-și ocupe ferm nișa în domeniul științei și tehnologiei.

Calculatoarele avansate din prima generație includ:

ENIAC- primul computer digital electronic la scară largă, creat în 1946 la ordinul Armatei SUA în laboratorul de cercetare balistică pentru calculul tabelelor de tragere. Dat în funcțiune la 14 februarie 1946;

EDVAC- unul dintre primele calculatoare electronice, dezvoltat la Laboratorul de Cercetare Balistică al Armatei SUA, prezentat publicului în 1949;

EDSAC- un calculator electronic creat în 1949 la Universitatea din Cambridge (Marea Britanie) de un grup condus de Maurice Wilkes;

UNIVAC- un calculator automat universal creat în 1951 de D. Mauchly și J. Presper Eckert;

IAS- Calculatorul Institutului de Studii Avansate, dezvoltat sub conducerea lui J. Neumann în 1952;

Vârtej de vânt– Un computer creat la Massachusetts Institute of Technology în martie 1951;

MESM- Mașină electronică de calcul mică - primul calculator casnic, creat în 1950 de S.A. Lebedev;

BESM- Mașină electronică de calcul mare, dezvoltată de Institutul de Mecanică de Precizie și Tehnologia Calculatoarelor din cadrul Academiei de Științe a URSS.

Toate acestea și multe alte computere de prima generație au pregătit o rampă de lansare de încredere pentru marșul victorios al computerelor din întreaga lume.

Este demn de remarcat faptul că nu a existat o tranziție bruscă de la calculatoarele de prima generație care foloseau tuburi vid la calculatoarele de a doua generație care utilizează tranzistori. Tuburile de vid au fost înlocuite treptat, fiind înlocuite cu tranzistoare cu semiconductor. În primul rând, tuburile cu vid au fost înlocuite de la dispozitivele de stocare a datelor, iar apoi treptat au fost înlocuite de la dispozitivele aritmetico-logice.

În stânga, tranziția de la calculatoare pur bazate pe tuburi la calculatoare de a doua generație este reprezentată schematic.

În timpul existenței calculatoarelor cu tub, structura acestora, prezentată în figura de mai jos, nu a suferit modificări majore. De asemenea, trecerea la a doua generație de computere nu a adus modificări semnificative designului lor structural. Practic, doar baza elementului s-a schimbat. Schimbări serioase în structura construcției calculatoarelor au început mai aproape de a treia generație de calculatoare, când au început să apară primele circuite integrate.

Folosind un dispozitiv de introducere a datelor (DID), programele și datele sursă pentru acestea au fost introduse în computer. Informațiile introduse au fost stocate în întregime sau în întregime în memoria cu acces aleatoriu (RAM). Apoi, dacă era necesar, a fost introdus într-un dispozitiv de stocare extern (ESU), de unde putea fi încărcat în RAM după cum era necesar.

După introducerea datelor sau citirea lor din VRAM, informațiile programului, comandă cu comandă, au fost citite din RAM și transferate la dispozitivul de control (CU).

Dispozitivul de control a descifrat comanda, a determinat adresele operanzilor și numărul comenzii următoare care trebuia citită din RAM. Apoi, prin forțarea coordonării tuturor elementelor computerului, unitatea de control a organizat executarea comenzii și a solicitat următoarea. Circuitele semnalelor de control sunt prezentate în figură cu linii întrerupte.

Unitatea logică aritmetică (ALU) a efectuat operații aritmetice și logice asupra datelor. Partea principală a ALU este nucleul de calcul, care include sumatori, contoare, registre, convertoare logice etc.

Rezultatele intermediare obţinute după executarea comenzilor individuale au fost stocate în RAM. Rezultatele obţinute după executarea întregului program de calcul au fost transferate pe dispozitivul de ieşire (UVv). Au fost folosite ca UV: ecran de afișare, imprimantă, plotter etc.

După cum se poate observa din diagrama bloc de mai sus, calculatoarele de prima generație aveau o centralizare puternică. Dispozitivul de control era responsabil nu numai pentru executarea comenzilor, ci și controla funcționarea dispozitivelor de intrare și ieșire a datelor, transferul de date între dispozitivele de stocare și alte funcții ale computerului. Formatele comenzilor, datelor și ciclurilor de operare au fost, de asemenea, strict standardizate.

Toate acestea au făcut posibilă simplificarea oarecum a echipamentului informatic, care era teribil de complex, greoi și fără bibelouri în organizarea procesului de calcul, dar a restrâns semnificativ creșterea productivității acestora.

Primul computer care folosea tuburi vidate a fost creat în SUA și s-a numit ENIAC. Ea a avut un impact semnificativ asupra direcției de dezvoltare a tehnologiei informatice. Curând, multe alte țări industrializate (Marea Britanie, Elveția, URSS etc.) au urmat exemplul Statelor Unite, concentrându-se pe dezvoltarea tehnologiei informatice în perioada postbelica multa atentie.

In orice caz, cea mai mare valoare Dezvoltarea tehnologiei informatice a fost influențată de cercetările efectuate în SUA, URSS și Marea Britanie. În alte țări, de exemplu în Franța, Germania, Japonia, calculatoarele aparținând primei generații nu au primit o dezvoltare serioasă. În special, pentru Germania, Spania și Japonia, este chiar dificil să se separe cadrul pentru tranziția de la calculatoarele de prima generație la cele de a doua generație, deoarece, împreună cu primele calculatoare bazate pe lămpi, la sfârșitul anilor cincizeci, au început să fie create primele calculatoare bazate pe semiconductori.

Bibliografie

1. Istoria dezvoltării tehnologiei informatice. Lanina E.P. ISTU, Irkutsk – 2001

2. Dezvoltarea tehnologiei informatice. Apokin I.A. M., „Știință”, 1974

3. Curs de fizică. Trofimova T.I. „Școala superioară” din Moscova, 2001