Історія розвитку комп'ютерів, процесорів, операційних систем

зміст

Вступ………………………………………………………………………….

1. Історія розвитку комп'ютерів, операційних систем, процесорів ... ..

1.1. Перше покоління (1945-1955): електронні лампи і комутаційні панелі ........................................................................ ..

1.2. У покоління (1955-1965): транзистори і системи пакетної обробки .................................................................................... ..

1.3. Третє покоління (1965-1980): інтегральні схеми і багатозадачність .................................................................................

1.4. Четверте покоління (з 1980 року по наші дні): персональні комп'ютери ........................................................................... ..

1.5. Порівняльна характеристика поколінь комп'ютерів ................

1.6. Еволюція використання комп'ютерів: проект ЕОМ п'ятого покоління .................................................................................

Висновок ..................................................................................

Список використаної літератури……………………………………………...

Вступ

Історія розвитку обчислювальної техніки представляє чималий інтерес, показуючи тісний взаємозв'язок математики з фізикою (перш за все з фізикою твердого тіла, напівпровідників, електронікою) і сучасною технологією, рівнем розвитку якої багато в чому визначається прогрес у виробництві засобів обчислювальної техніки. Поява ЕОМ або комп'ютерів - одна з істотних прийме сучасної науково-технічної революції. Широке поширення комп'ютерів призвело до того, що все більше число людей стало знайомитися з основами обчислювальної техніки, а програмування поступово перетворилося на елемент культури. Перші електронні комп'ютери з'явилися в першій половині XX століття. Вони могли робити значно більше механічних калькуляторів, які лише складали, вичитали і множили. Це були електронні машини, здатні вирішувати складні завдання. Крім того, вони мали дві відмінні риси, якими попередні машини не мали:

1. Вони могли виконувати певну послідовність операцій за заздалегідь заданою програмою або послідовно вирішувати завдання різних типів.

2. Здатність зберігати інформацію в спеціальній пам'яті.

У процесі конструювання комп'ютерів з'явилися і розвивалися операційні системи. Тому в даній роботі ми обговоримо наступні один за одним покоління комп'ютерів. Така схема взаємозв'язку поколінь операційних систем і комп'ютерів досить груба, але вона забезпечує певну структуру, без якої нічого не було б зрозуміло.

Мета роботи: простежити хронологію подій розвитку комп'ютерів, операційних систем, процесорів.

Завдання: 1.Соедініть воєдино за їхніми ЕОМ історії розвитку комп'ютерів, процесорів і операційних систем.

2. Дати порівняльну характеристику різних поколінь комп'ютерів.

3. Виявити прогнози на майбутнє.

1. Історія розвитку комп'ютерів, операційних систем, процесорів

1.1. Перше покоління (1945-1955):
електронні лампи і комутаційні панелі

Перший справжній цифровий комп'ютер був винайдений англійським математиком Чарльзом Беббідж. Його аналітична машина повинна була виконувати обчислення без участі людини: виконувати програми, що вводяться за допомогою перфокарт (карт з щільного паперу з інформацією, що наноситься за допомогою отворів, вони в той час широко використовувалися в ткацьких верстатах) і мати «склад» для запам'ятовування даних і проміжних результатів (у сучасній термінології - пам'ять). Це була чисто механічна машина, а технології того часу не були достатньо розвинені для виготовлення багатьох деталей і механізмів високої точності. Беббідж не зміг довести до кінця роботу зі створення аналітичної машини, проте він розробив основні ідеї, і в 1943 р американець Говард Ейкен за допомогою робіт Беббіджа на основі техніки XX століття (електромеханічних реле) зміг побудувати на одному з підприємств фірми IBM таку машину під назвою «Марк-1». Ще раніше ідеї Беббіджа були перевідкриття німецьким інженером Конрадом Цузе, який у 1941 р побудував аналогічну машину. [9, c. 21]

Але електромеханічні реле були дуже повільні, тривалість такту становила кілька секунд, і пізніше реле замінили електронними лам пами (Рис. 1).

Мал. 1. Електронна лампа.

Появі електронних ламп передувало створення вакуумних ламп. Перша вакуумна лампа була побудована Флемінгом в 1904 р У 1906 р Лі де Форест винаходить вакуумний тріод (Рис. 2). Тріод складався з трьох основних елементів, розташованих в скляній вакуумній лампі: катода, анода і розділяє їх сітки. При нагріванні катода зовнішнім джерелом живлення він випускає електрони, які збираються в аноді. Сітка, розташована в середині лампи, дозволяє управляти потоком електронів. Коли на сітку потрапляє ток негативного потенціалу, електрони відштовхуються від сітки і збираються навколо катода; при подачі струму позитивного потенціалу електрони проходять через сітку і уловлюються анодом. Таким чином, змінюючи значення потенціалу сітки, можна моделювати стану анода включено / вимкнено [6, c.41], це дозволяло представляти інформацію в двійковому коді.

Мал. Вакуумна трубка тріода.

Після тріода з'являється газо наповнених електронна лампа - тітратрон, пятіелектродная лампа - пентод і т.д.

До 30-х років електронні вакуумні і газонаповнені лампи використовувалися головним чином в радіотехніці. Але в 1931 році англієць Вінні Вільямс побудував тиратронах лічильник електричних імпульсів, відкривши тим самим нову область застосування електронних ламп. Електронний лічильник складався з ряду тригерів. Тригер, винайдений американцями У. Ікклзом і Ф. Джорданом в 1919 році, містив 2 лампи і в кожний момент часу міг перебувати в одному з двох стійких станів; він представляв собою електронний реле - подібно механічному його можна було використано для зберігання однієї двійкової цифри.

Використання електронних ламп в якості основного елемента ЕОМ створювало безліч проблем. Через те, що висота скляній лампи - 7 см, машини вийшли громіздкими, що заповнюють кімнати, з десятками тисяч електронних ламп. Кожні 7 - 8 хвилин одна з ламп виходила з ладу, а так як в комп'ютері їх було 15 - 20 тис., То для пошуку і заміни пошкодженої лампи було потрібно дуже багато часу. Крім того, вони виділяли величезну кількість тепла, і для експлуатації таких ЕОМ того часу були потрібні спеціальні системи охолодження.

Щоб розібратися в заплутаних системах величезного комп'ютера, потрібні були цілі бригади інженерів. Пристрої введення в цих комп'ютерах не було, тому дані вносилися в пам'ять за допомогою з'єднання потрібного штекера з потрібним гніздом. [6, c.42]

Все програмування виконувалося на абсолютному машинній мові, управління основними функціями машини здійснювалося просто за допомогою з'єднання комутаційних панелей проводами. Тоді ще не були відомі мови програмування (не було навіть асемблера). Про операційних системах ніхто і не чув. Фактично тоді на комп'ютерах займалися тільки прямими числовими обчисленнями, наприклад розрахунками таблиць синусів, косинусів і логарифмів. [10, c.28]

До початку 50-х, з випуском перфокарт (Рис. 3), усталене становище дещо покращилося. Стало можливим замість використання комутаційних панелей записувати і зчитувати програми з карт, але в усьому іншому процедура обчислення залишалася колишньою. [11, c.50]

Мал. 3. Перфокарта.

Слід зауважити, що всюди однаково кодувалися (Рис. 4) тільки цифри і латинські букви; в кодуванні інших символів існував великий різнобій.

________________________________________________________________

/ & - 0123456789ABCDEFGHIJKLMNOPQR / STUVWXYZ: # @ '= "[. <(+ |] $ *); ^ \,% _>?

12 / X XXXXXXXXX XXXXXX

11 | X XXXXXXXXX XXXXXX

0 | X XXXXXXXXX XXXXXX

1 | XXXX

2 | XXXXXXXX

3 | XXXXXXXX

4 | XXXXXXXX

5 | XXXXXXXX

6 | XXXXXXXX

7 | XXXXXXXX

8 | XXXX XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX

9 | XXXX

| __________________________________________________________________

Мал. 4. Приклад коду.

Прикладами машин першого покоління можуть служити ENIAC, EDSAC, UNIVAC. Перший примірник UNIVAC був переданий в Бюро перепису населення США. Пізніше було створено багато різних моделей UNIVAC, які знайшли застосування в різних сферах діяльності. Таким чином UNIVAC був першим серійним комп'ютером.

1.2. Друге покоління (1955-1965):

транзистори і системи пакетної обробки

Перший крок до зменшення розмірів комп'ютерів став можливим з винаходом в 1948 р інженерами Bell Laboratory Джоном Бардином і Уолтером Брайттеном транзисторів - мініатюрних електронних приладів, які змогли замінити електронні лампи.

Транзистори складаються головним чином з кремнію і германію, а також добавок певного складу. Провідність матеріалу залежить від складу введених домішок і може бути негативною, тобто N-типу, або позитивної Р-типу. Матеріали обох типів є провідником, що дозволяє електричному струму вибирати будь-який напрямок. Однак при з'єднанні матеріалів різних типів виникає бар'єр, в результаті чого електричний струм певної полярності тече тільки в одному напрямку. Саме тому такий матеріал називається напівпровідниковим.

Для створення транзистора слід помістити пластину одного типу між пластинами іншого типу. Якщо матеріал середньої пластини володіє провідністю Р-типу, то транзистор буде позначений як NPN, а якщо N-типу - то як PNP. [6, c.41]

Транзистор NPN типу за своєю структурою схожий на тріодний електронну лампу, але в порівнянні з електронною лампою, транзистор використовується в якості перемикача, володіє набагато більшою ефективністю [6, c.42] (він один здатний працювати за 40 електронних ламп і при цьому працювати з більшою швидкістю, виділяти дуже мало тепла і майже не споживати електроенергію).

В середині 50-х років були знайдені дуже дешеві способи виробництва транзисторів, і в другій половині 50-х років з'явилися комп'ютери, засновані на транзисторах. Вони були в сотні разів менше лампових комп'ютерів такої ж продуктивності. Єдина частина комп'ютера, де транзистори не могли замінити електронні лампи, - це блоки пам'яті, то там замість ламп стали використовувати винайдені на той час схеми пам'яті на магнітних сердечниках. [9, с. 23].

Одночасно з процесом заміни електронних ламп транзисторами вдосконалювалися методи зберігання інформації. Збільшився обсяг пам'яті, а магнітну стрічку, вперше застосовану в ЕОМ UNIVAC, почали використовувати як для введення, так і для виведення інформації.

Машини тепер звані майнфреймів, розташовувалися в спеціальних кімнатах з кондиціонованим повітрям, де ними керував цілий штат професійних операторів. Вперше склалося чітке розділення між проектувальниками, збирачами, операторами, програмістами і обслуговуючим персоналом. Щоб виконати завдання (тобто програму або комплект програм), програміст спочатку повинен був записати його на папері (на Фортране або асемблері), а потім перенести на перфокарти. Після цього - принести колоду перфокарт в кімнату введення даних, передати одному з операторів і чекати, коли буде готовий результат.

Коли комп'ютер закінчував виконання будь-якого з поточних завдань, оператор підходив до принтеру, відкривав лист з отриманими даними і відносив його в кімнату для роздруківок, де програміст пізніше міг його забрати.Потім оператор брав одну з колод перфокарт, принесених з кімнати введення даних, і зчитував їх. Якщо в процесі розрахунків був необхідний компілятор мови Фортран, то оператору доводилося брати його з картотечного шафи і завантажувати в машину окремо. [10, c.28]

Якщо враховувати високу вартість обладнання, не дивно, що люди досить скоро зайнялися пошуком способу підвищення ефективності використання машинного часу. Загальноприйнятим рішенням стала система пакетної обробки. Початковий задум полягав у тому, щоб зібрати повний піднос завдань (колод перфокарт) в кімнаті вхідних даних і потім переписати їх на магнітну стрічку, використовуючи невеликий і (відносно) недорогий комп'ютер, наприклад, IBM 1401, який був дуже хороший для зчитування карт, копіювання стрічок і друку вихідних даних, але не підходив для числових обчислень. [10, c.29]

Інші, більш дорогі машини, такі як IBM 7094, використовувалися для справжніх обчислень (Рис. 5).

Мал. 5. Рання система пакетної обробки: програміст приносить карти для IBM +1401 (а);

IBM 1401 записує пакет завдань на магнітну стрічку (б); оператор приносить вхідні дані на стрічці до IBM 7094 (в); IBM 7094 виконує обчислення (г); оператор переносить стрічку з вихідними даними на IBM 1401 (д); IBM 1401 друкує вихідні дані (е)

Приблизно після години збору пакету завдань стрічка перемотувалася, і її відносили в машинну кімнату, де встановлювали на стрічкопротяжного пристрої. Потім оператор завантажував спеціальну програму (прообраз сьогоднішньої операційної системи), яка зчитувала перше завдання з стрічки і запускала його. Вихідні дані записувалися на другу стрічку замість того, щоб йти на друк. Завершивши чергове завдання, операційна система автоматично зчитувала з стрічки такі, і починала обробляти його. Після обробки всього пакету оператор знімав стрічки з вхідною і вихідною інформацією, ставив нову стрічку з наступним завданням, а готові дані поміщав на IBM 1401 для друку в автономному режимі (тобто без зв'язку з головним комп'ютером).

Мал. 6. Структура типового завдання FMS

Структура типового вхідного завдання показана на рис. 6. Воно починалося з карти $ JOB, на якій вказувалося максимальний час виконання завдання в хвилинах, що завантажується обліковий номер і ім'я програміста. Потім надходила карта $ FORTRAN, що дає операційній системі вказівку завантажити компілятор мови Фортран з системної магнітної стрічки. Ця карта слідувала за програмою, яку потрібно було компілювати, а після неї йшла карта $ LOAD, яка вказує операційній системі завантажити тільки що скомпільовану об'єктну програму. Скомпільовані програми часто записувалися на тимчасових стрічках, дані з яких могли стиратися відразу після використання, і їх завантаження повинна була виконуватися явно. Слідом йшла карта $ RUN з даними, що дає операційній системі команду виконати програму. Нарешті карта завершення $ END відзначала кінець завдання. Ці примітивні керуючі перфокарти були попередниками сучасних мов управління і інтерпретаторів команд. [10, c.30]

Великі комп'ютери другого покоління використовувалися головним чином для наукових і технічних обчислень, таких як рішення диференціальних рівнянь в приватних похідних, часто зустрічаються у фізиці та інженерних задачах. В основному на них програмували на мові Фортран і компонування, а типовими операційними системами були FMS (Fortran Monitor System) і IBSYS (операційна система, створена компанією IBM для комп'ютера IBM 7094).

1.3. Третє покоління (1965-1980):
інтегральні схеми і багатозадачність

Подібно до того, як поява транзисторів призвело до створення другого покоління комп'ютерів, поява інтегральних схем ознаменувало собою новий етап у розвитку обчислювальної техніки - народження машин третього покоління.

До появи інтегральних схем транзистори виготовлялися окремо, і при складанні схем їх доводилося з'єднувати і споювати вручну. У 1958 році Джек Кілбі придумав, як на одній пластині напівпровідника без проводів отримати кілька транзисторів (в першій інтегральної схемою їх було всього шість). У 1959 році Роберт Нойс (майбутній засновник фірми Intel) винайшов більш досконалий метод, що дозволив створити на одній пластині і транзистори, і всі необхідні з'єднання між ними. Отримані електронні схеми стали називатися інтегральними схемами, або чіпами [9, с.24]. Інтегральна схема, яку також називали кристалом, представляла собою мініатюрну електронну схему, витравлену на поверхні кремнієвого кристала площею близько 10 мм ^2. Надалі кількість транзисторів, яких вдавалося розмістити на одиницю площі інтегральної схеми, збільшувалася приблизно вдвічі щороку. У 1968 році фірма Burroughs випустила перший комп'ютер на інтегральних схемах, а в 1970 році фірма Intel почала продавати інтегральні схеми пам'яті ємністю 1 Кбіт.

У тому ж році був зроблений ще один важливий крок на шляху до персонального комп'ютера - Маршиан Едвард Хофф з тієї ж фірми Intel сконструював інтегральну схему, аналогічну за своїми функціями центральному процесору великий ЕОМ. Так з'явився перший мікропроцесор Intel-4004, який був випущений в продаж в кінці 1970 році. Можливості Intel-4004 були куди скромніше, ніж у центрального процесора великий ЕОМ, - він працював набагато повільніше і міг обробляти одночасно тільки 4 біти інформації (процесори великих ЕОМ обробляли 16 або 32 біта одночасно). Але, в 1973 році фірма Intel випустила 8-бітовий мікропроцесор Intel-8008, а в 1974 році - його вдосконалену версію Intel-8080, яка до кінця 70-х років стала стандартом для мікрокомп'ютерної індустрії [9, с. 24].

До початку 60-х років більшість виробників комп'ютерів мало дві окремі, повністю несумісні виробничі лінії. З одного боку існували наукові великомасштабні комп'ютери з послівний обробкою тексту типу IBM 7094, що використовувалися для числових обчислень в науці і техніці. З іншого боку - комерційні комп'ютери з посимвольной обробкою, такі як IBM 1401, широко використовувані банками і страховими компаніями для сортування і друку даних.

Розвиток і підтримка двох абсолютно різних виробничих лінії для виробників було нереентабельно. Крім того, багатьом покупцям спочатку була потрібна невелика машина, проте пізніше її можливостей ставало недостатньо і був потрібний більш потужний комп'ютер, який працював би з тими ж самими програмами, але швидше.

Фірма IBM спробувала вирішити ці проблеми разом, випустивши серію машин IBM / 308. 360-е були серією програмно-сумісних машин, що варіюються від комп'ютерів розміром з IBM 1401 до машин, значно потужніших, ніж IBM 7094. Ці комп'ютери розрізнялися лише ціною і продуктивністю. Так як всі машини мали однакову структуру і набір команд, програми, написані для оного комп'ютера, могли працювати на всіх інших (по крайней мере, в теорії). Крім того, 360-е були розроблені для підтримки як наукових (тобто чисельних), так і комерційних обчислень. Одне сімейство машин могло задовольнити потреби всіх покупців. У наступні роки, використовуючи більш сучасні технології, корпорація IBM випустила комп'ютери, сумісні з 360, ці серії відомі під номерами 370, 4300 3080 і 3090. [10, c.31]

Корпорація IBM домоглася миттєвого успіху, а ідею сімейства сумісних комп'ютерів скоро прийняли і всі інші основні виробники. 360-е стали першою основною лінією комп'ютерів, на якій використовувалися дрібномасштабні інтегральні схеми, які давали перевагу в ціні і якості в порівнянні з машинами другого покоління, створеними з окремих транзисторів. В даний час вони часто використовуються для управління величезними базами даних (наприклад, для систем бронювання і продажу квитків на авіалініях) або як сервери вузлів Інтернету, які повинні обробляти тисячі запитів в секунду.

Основна перевага «одного сімейства» виявилося одночасно і найбільшою його слабкістю. За задумом його творців все програмне забезпечення, включаючи операційну систему OS / 360, повинно було однаково добре працювати на всіх моделях комп'ютерів: і в невеликих системах, які часто замінювали тисячу чотиреста один-е і застосовувалися для копіювання перфокарт на магнітні стрічки, і на величезних системах, замінюють 7094-е і використовувалися для розрахунку прогнозу погоди і інших складних обчислень. Крім того, передбачалося, що одну операційну систему можна буде використовувати в системах, як з декількома зовнішніми пристроями, так і з великою їх кількістю; а також як в комерційних, так і в наукових областях. Але найважливішим було, щоб це сімейство машин давало результати незалежно від того, хто і як його використовує. [11, c.54]

Ні IBM, ні хто-небудь ще не міг написати програмного забезпечення, що задовольняє всім цим суперечливим вимогам. В результаті з'явилася величезна і надзвичайно складна операційна система, приблизно на два або три порядки перевищує за величиною FMS. Вона складалася з мільйонів рядків, написаних на асемблері тисячами програмістів, містила тисячі і тисячі помилок, що спричинило за собою безперервний потік нових версій, в яких намагалися виправити ці помилки. У кожній новій версії усувалася тільки частина помилок, замість них з'являлися нові, так що загальна їх кількість, ймовірно, залишалося постійним.

Незважаючи на свої величезні розміри і недоліки, OS / 360 і подібні їй операційні системи третього покоління, створені іншими виробниками комп'ютерів, насправді досить непогано задовольняли вимогам більшості клієнтів. Вони навіть зробили популярними кілька ключових технічних прийомів, які були відсутні в операційних системах другого покоління. Найважливішим досягненням стала багатозадачність. На комп'ютері IBM 7094, коли поточна робота припинялася в очікуванні операції введення-виведення з магнітної стрічки або інших пристроїв, центральний процесор просто не діяв до закінчення операції введення-виведення. При складних наукових обчисленнях і обмежених можливостях процесора пристрої введення-виведення були задіяні досить рідко, так що це витрачений даремно час не грало істотної ролі. Але при комерційної обробці даних час очікування пристрої введення-виведення могло займати 80 або 90% усього робочого часу, тому необхідно було щось зробити, щоб уникнути тривалого простоювання досить дорогого процесора. [10, c.32]

Поки одне завдання чекало завершення роботи пристрою введення-виведення, інше могло використовувати центральний процесор. Якщо в оперативній пам'яті містилася достатня кількість завдань, центральний процесор міг бути завантажений майже на всі 100% за часом. Безліч одночасно зберігаються в пам'яті завдань вимагало наявності спеціального обладнання для захисту кожного завдання від можливого цікавості і шкоди з боку інших завдань. 360-я і інші системи третього покоління були забезпечені подібними апаратними засобами. [11, c.56]

Інший важливим плюсом операційних систем третього покоління стала здатність зчитувати завдання з перфокарт на диск у міру того, як їх приносили в машинний зал. Всякий раз, коли поточне завдання закінчувалося, операційна система могла завантажувати нове завдання з диска в звільнився розділ пам'яті і запускати його. Цей технічний прийом називається «підкачкою» даних або Спулінг (spooling, це англійське слово походить від абревіатури Simultaneous Peripheral Operation On Line - спільна периферійна операція в інтерактивному режимі) і його також використовують для видачі отриманих даних.З появою підкачки стали більше не потрібні 1401-е і зникли багаторазові переноси магнітних стрічок. Бажання скоротити час очікування відповіді призвело до розробки режиму поділу часу, варіанту багатозадачності, при якому у кожного користувача є свій діалоговий термінал і комп'ютер може забезпечувати швидке інтерактивне обслуговування декількох користувачів. При цьому він може працювати над великими пакетами в фоновому режимі, коли центральні процесор не зайнятий іншими завданнями. Перша серйозна система з режимом поділу часу CTSS (Compatible Time Sharing System - Сумісна система поділу часу) була розроблена в Массачусетському технологічному інституті (MIT) на спеціально переробленому комп'ютері IBM 7094. [10, c.33] Проте режим поділу часу не став дійсно популярним до тих пір, поки не набули широкого поширення необхідні технічні засоби захисту.

Після успіху системи CTSS Массачусетський технологічний інститут, система дослідницьких лабораторій Bell Labs і корпорація General Electric (тоді головний виробник комп'ютерів) вирішили почати розробку «комп'ютерного підприємства громадського користування» - машини, яка повинна підтримувати сотні одночасних користувачів в режимі поділу часу. Зразком для нової машини послужила система розподілу електроенергії. Коли вам потрібна електроенергія, ви просто вставляєте штепсель в розетку і отримуєте енергії стільки, скільки вам потрібно. Проектувальники цієї системи, відомої як MULTICS (MULTiplexed Information and Computing Service - мультиплексная інформаційна та обчислювальна служба), надавали собі одну величезну обчислювальну машину, скористатися послугою якої міг кожна людина в районі Бостона. [4, c.23]

Отже, MULTICS подала багато конструктивних ідей комп'ютерним теоретикам, але перетворити її в серйозний продукт і домогтися комерційного успіху виявилося набагато важче, ніж очікувалося. Існувало багато причин, за якими система MULTICS не захопили весь світ. Не останню роль зіграв той факт, що ця система була написана на мові PL / I, а компілятор мови PL / I з'явився лише через кілька років. Система дослідницьких лабораторій Bell Labs вибула з проекту, General Electric зовсім залишила комп'ютерний бізнес. Однак Массачусетський технологічний інститут проявив наполегливість і згодом отримав працюючу систему. Зрештою, вона була продана як комерційне виріб компанією Honeywell, що купила комп'ютерний бізнес General Electric, і встановлена ​​приблизно у вісімдесяти великих компаніях і університетах по всьому світу. Незважаючи на свою нечисленність, користувачі системи MULTICS були відчайдушно віддані їй. Наприклад, компанія General Electric, Ford і управління національної безпеки США залишили свої системи MULTICS тільки в кінці 90-х років, через 30 років після виходу системи. [10, c.34]

Ще одним важливим моментом розвитку за часів третього покоління феноменальне зростання міні-комп'ютерів, починаючи з випуску машини PDP-1 корпорацією DEC в 1961 році. Комп'ютери PDP-1 мали оперативною пам'яттю, що складається всього лише з 4 До 18-бітових слів. На деяких видах нечислової роботи вони працювали майже з такою ж швидкістю, як IBM 7094, що дало поштовх до появи нової індустрії. За цією машиною пішла ціла серія інших PDP (на відміну від сімейства IBM, повністю несумісних), і як кульмінація - PDP-11. [4, c.27]

Кен Томпсон, один з фахівців з комп'ютерів в Bell Labs, який працював над проектом MULTICS, згодом знайшов міні-комп'ютер PDP-7, яким ніхто не користувався, і вирішив написати усічену однопользовательськую версію системи MULTICS. Ця робота пізніше розвинулася в операційну систему UNIX, що стала популярною в академічному світі, в урядових управліннях і в багатьох компаніях. Через широку доступність вихідного коду різні організації створили свої власні (несумісні) версії, що призвело до хаосу. Були розроблені дві головні версії: System V корпорації AT & T і BDS (Berkeley Software Distribution) Каліфорнійського університету Берклі. Це системи, в свою чергу, розпадаються на окремі різновиди. Щоб стало можливим писати програми, розроблені в будь-який UNIX-системі, Інститут інженерів з електротехніки та електроніки IEEE розробили стандарт системи UNIX, званої POSIX, який тепер підтримує більшість версій UNIX. Стандарт POSIX визначає мінімальний інтерфейс системного виклику, який повинен підтримувати сумісні системи UNIX. Деякі інші операційні системи тепер теж підтримую інтерфейс POSIX.

У 1974 році, коли компанія Intel випустила Intel 8080 - перший універсальний 8-розрядний центральний процесор, - для нього потрібна була операційна система, за допомогою якої можна було б протестувати новинку. Компанія Intel залучила до розробок і написання потрібної операційної системи одного зі своїх консультантів Гері Кілделла. Спочатку Кілделл з одним сконструювали контролер для 8-дюймового гнучкого диска, недавно випущеного компанією Shugart Associates, і підключили цей диск до процесора Intel 8080. Таким чином, з'явився перший мікроконтролер з диском. Потім Келделл створив дискову операційну систему, звану CP \ M (Control Program for Microcomputers - програма управління для мікрокомп'ютерів). Коли Кілделл заявив про свої права на CP \ M, корпорація Intel задовольнила його прохання, оскільки не думала, що у мікрокомп'ютерів з диском є ​​майбутнє. Пізніше Кілделл створив свою компанію Digital Research для подальшого розвитку і продажу CP \ M. [8, c. 180]

У 1977 році компанія Digital Research переробила CP \ M, щоб зробити цю систему придатною для роботи на комп'ютерах з процесорами Intel 8080 або Zilog Z80, а також з іншими процесорами. Потім було написано безліч прикладних програм, що працюють в CP / M, що дозволило CP / M займати високу позицію в світі мікрокомп'ютерів на тяжінні 5 років. [8, c.181]

Окремо варто згадати, що в 1987 році автор створив маленький клон системи UNIX для освітніх цілей, так звану систему MINIX. Функціонально система MINIX дуже схожа на UNIX, включаючи підтримку стандарту POSIX. [10, c. 35]

Бажаючи мати вільно поширювану робочу (в протилежності освітньої) версію MINIX підморгнуло фінського студента Лінуса Торвальдса до написання системи Linux. Ця система була розроблена на основі MINIX і спочатку мала її характерними особливостями (наприклад, підтримувала ту ж файлову систему). З тих пір система Linux була значно розширена, але вона все ще зберігає більшу частину структури, загальної як для системи MINIX, так і для системи UNIX (на якій і була заснована система MINIX).

1.4. Четверте покоління (з 1980 року по наші дні):
персональні комп'ютери

Революційною подією у розвитку комп'ютерної технології четвертого покоління машин було створення великих і надвеликих інтегральних схем та персонального комп'ютера. Починаючи з 1980 року практично всі ЕОМ стали будуватися на основі мікропроцесорів. [11, c.57]

На початку 80-х корпорація IBM розробила IBM PC (Personal Computer - персональний комп'ютер) і почала шукати для нього програмне забезпечення. Співробітники IBM зв'язалися з Біллом Гейтсом, щоб отримати ліцензію на право використання його інтерпретатора мови BASIC. Незабаром IBM знову звернулася до Гейтсу з проханням забезпечити її операційною системою. Гейтс з'ясував, що у місцевого виробника комп'ютерів, Seattle Computer Products, є відповідна операційна система DOS (Disk Operating System - дискова операційна система). Він попрямував в цю компанію з пропозицією викупити DOS (імовірно за $ 50 000), яке компанія Seattle Computer Products з готовністю прийняла.

Потім Гейтс створив пакет програм DOS / BASIC, і пакет був викуплений IBM. Коли корпорація IBM захотіла деяких удосконалень в програмі, Білл Гейтс запросив для цієї роботи Тіма Паттерсона, людину, яка написала DOS, який став першим службовцям компанії Гейтса Microsoft. Видозмінена система була перейменована в MS-DOS (Microsoft Disk Operating System) і швидко зайняла домінуюче становище на ринку IBM PC. Найважливішим виявилося рішення Гейтса продати MS-DOS комп'ютерним компаніям для установки разом з їх обладнанням. [4, c.62]

Коли в 1983 році з'явився комп'ютер IBM PC / AT з центральним процесором Intel 80286, система MS-DOS вже «міцно стояла на ногах», а CP / M доживала свої останні дні. Пізніше система MS-DOS широко використовувалася на комп'ютерах з процесором 80386 і 80486. Хоча первісна версія MS-DOS була досить примітивна, наступні версії системи виходили з усе кращими розробленими властивостями, включаючи багато, запозичене від UNIX. [6, c.97]

У 1985 році з'явився 32-розрядний процесор Intel 80386. Він містив 275 тис. Транзисторів і виконував більше 5 млн. Операцій в секунду. Наступним з сімейства Intel став процесор 486, що з'явився в 1989 році. Цей процесор містив вже 1,2 млн. Транзисторів і перший вбудований співпроцесор. Він працював в 50 разів швидше процесора 4004. У 1993 році Intel представила перший процесор Pentium, продуктивність якого зросла в п'ять разів у порівнянні з сімейством Intel 486. Процесор сімейства Р6, званий Pentium Pro з'явився на світло в 1995 році. Він був першим процесором, кеш-пам'ять другого рівня якого була розміщена прямо в кристалі. У травні 1997 року компанія Intel переглянула архітектуру Р6 і представила процесор Pentium II. У квітні 1998 року сімейство Pentium II поповнилося дешевим процесором Celeron використовується в домашніх ПК, і професійним процесором Pentium Xeo, призначений для серверів і робочих станцій.

У той час як процесор Pentium стрімко займав домінуюче становище на ринку, AMD придбала компанію NexGen, яка працювала над процесором Nx686. В результаті злиття компаній з'явився процесор AMD К6. Цей процесор, як в апаратній, так і програмному відношенні сумісний з процесором Pentium. [6, c.44]

CP / M, MS-DOS та інші операційні системи для перших мікрокомп'ютерів повністю ґрунтувалися на введенні команд з клавіатури. Потім в 60-і роки Дагом Енгельбартом був винайдений графічний інтерфейс користувача (GUI - Graphical User Interface), що складається з вікон, значків, різних меню і миші. Цю ідею перейняли розробники з Xerox PARC і вбудували в сконструйовані ними машини. Тоді Джобс приступив до створення Apple з графічним інтерфейсом. Це призвело до проекту Lisa, який був дуже дорогий і зазнав комерційну невдачу. Друга спроба Джобса, Apple Macintosh, мала величезний успіх, тому що на ньому працював дружній інтерфейс, тобто призначений для користувачів, нічого не знають про комп'ютери та, більш того, зовсім не бажають чогось вчитися. [5, c.18]

Коли корпорація Microsoft вирішила створити приймача MS-DOS, вона перебувала повністю під впливом успіхів компанії Macintosh. Була розроблена система, що отримала назву Windows, базою для якої послужив GUI. Система Windows спочатку працювала поверх MS-DOS (тобто це була радше оболонка, ніж справжня операційна система). Протягом 10 років, з 1985 по 1995 рік, система Windows виконувала роль графічного середовища поверх MS-DOS. Однак в 1995 році вийшла в світ автономна версія Windows 95. Вона включала в себе безліч особливостей операційної системи MS-DOS, але тільки для завантаження і виконання старих програм. [1, c.44]

У 1998 році була випущена злегка змінена версія цієї системи, що отримала назву Windows 98. Проте Windows 95, і Windows 98 все ще містять велику кількість програм 16-розрядної асемблера Intel.

Інший операційною системою Microsoft стала Windows NT (NT означає New Technology), яка на певному рівні сумісна з Windows 95, але її ядро написано повністю заново.Це цілком 32-розрядний. Девід Катлер, головний розробник Windows NT, була також одним з творців операційної системи VMS для компанії VAX, тому деякі ідеї системи VMS присутні в NT. Корпорація Microsoft очікувала, що перша версія NT витіснити MS-DOS і всі інші версії Windows, так як це була система, набагато перевершує попередні, але надія не виправдалася. І тільки система Windows NT 4.0 нарешті вдалося отримати відносно широке розподіл, особливо в корпоративних мережах. Версія Windows NT 5.0 була перейменована в Windows 2000 на початку 1999 року. Вона повинна була стати наступником Windows 98, і Windows NT 4.0. Але цього також не було судилося статися, тому корпорація Microsoft випустила ще одну версію Windows 98, названу Microsoft Me (Millennium edition - випуск тисячоліття). [5, c.21]

У 1999 році AMD представила процесор Athlon, який їй дозволив конкурувати з Intel на ринку високошвидкісних настільних ПК практично на рівних. Наступний, 2000 рік ознаменувався появою на ринку нових розробок цих компаній. Так, наприклад, AMD вперше представила процесори Athlon Thunderbird і Duron. Процесор Duron - ідентичний процесору Athlon і відрізняється від нього тільки машинний об'ємом кеш-пам'яті другого рівня; Thunderbird - використовує інтегровану кеш-пам'ять, що дозволяє значно підвищити його швидкодію.

Компанія Intel 2000 року представила Pentium 4, а так же анонсувала процесор Itanium, який став першим представником 64-розрядних процесорів Intel. Завдяки цьому процесору в недалекому майбутньому з'являться абсолютно нові операційні системи і додатки, які, тим не менш, будуть сумісні з 32-розрядних прграммное забезпеченням. [7, c.145]

У 2000 році відбулася ще одна знаменита подія, що має історичне значення: компанії Intel і AMD подолали бар'єр в 1 ГГц.

У 2001 році Intel представила нову версію процесора Pentium 4 з робочою частотою 2 ГГц. Крім цього, компанією AMD був представлений процесор Athlon ХР. [6, c.45] Так же, 2001 з'явилася версія Windows NT 5.1, яка стала продаватися під назвою MS Windows XP і поступово завдяки різкому стрибку продуктивності комп'ютерів і ще тому, що під нове залізо виробники стали випускати драйвера сумісні тільки з MS Windows XP і не підходять для MS Windows 98. [2, c.21]

У 2002 році Intel представила процесор Pentium 4, вперше досяг робочої частоти 3,06 ГГц. Наступні за ним процесори будуть також підтримувати технологію Huper-Threading (HТ), завдяки якій комп'ютер з одним процесором перетворюється в віртуальну двухпроцессорную систему. Здійснення другого потоків додатків дає для процесорів з технологією НТ приріст продуктивності 25-40% в порівнянні зі звичайними процесорами Pentium 4. Дана технологія сумісна з Windows XP Номі Edition, яка не підтримує звичайні двопроцесорні плати. [2, c.24]

У 2003 році AMD випустила перший 64-розрядний процесор Athlon 64 (К8). На відміну від серверних 64-розрядних процесорів Intel - Itanium і Itanium 2, оптимізованих для нової 64-розрядної архітектури програмних систем і досить повільно працюють з традиційними 32-розрядними програмами, Athlon 64 втілює в собі 64-розрядне розширення сімейства х86, представниками якого є більш ранні процесори Athlon, Pentium 4 і ін. Тому Athlon 64 виконує 32-розрядні додатки також ефективно, як і 64-розрядні. Intel відповіла випуском Pentium Extreme Edition - першого процесора для споживчого ринку, оснащеного кеш-пам'яттю третього рівня L3 об'ємом 2 Мбайт, що позначилося не тільки на продуктивності, але і на кількості транзисторів. [7, c.147]

Стрімка еволюція комп'ютерів а, зокрема процесорів перевершила всі очікування користувачів на момент виходу Vista в 2007 році. Операційна система Vista здавалася повільної, це стало очевидно не тільки користувачам, але і самим розробникам з Microsoft. Швидкий розвиток віртуалізації і величезне зростання популярності багатоядерних процесорів привела до того, що Vista мала управляти системами, загальна кількість ядер в яких перевищувало 64.

Причина краху настільки гучної операційної системи Windows Vista було кілька. По-перше, всупереч тривалого тестування бети-версії, Vista виявилася не тільки несумісною з додатками і драйверами розробленими для ранніх версій Windows, але і менш стабільною свого попередника Windows XP. Більшості користувачів відразу довелося зіткнутися з проблемою несумісності операційної системи з апаратним забезпеченням і постійними проблемами пов'язаними зі збоями в системі. Трохи пізніше компанія Microsoft опублікувала список додатків несумісних з новою операційною системою. У список увійшли багато відомих антивіруси і фаєрволи.

По-друге, операційна система Windows XP користувалася дуже великим успіхом - на момент появи Windows XP, більше 80% всіх комп'ютерів працювали під управлінням операційних систем компанії Microsoft, приблизно дві третини працювали під управлінням Windows 95/98, на інших комп'ютерах була встановлена ​​Windows NT / 2000. Основна мета Windows XP полягала в уніфікації основ коду і Microsoft успішно досягла цієї мети.

І, по-третє, Vista виявилася набагато повільніше XP і занадто вимогливою до апаратних ресурсів. На момент виходу Windows Vista, код містив понад 50 млн. Рядків. Windows XP містив лише 35 млн. Рядків. Навіть на найпотужнішому комп'ютері нова версія Windows XP виявилася набагато ефективніше, ніж нова Vista.

У 2009 році, Microsoft пропонує нову операційну систему MS Windows 7, яка за своєю нумерації версії є - MS Windows NT 6.1. (Тобто це трохи оновлена ​​і налагоджена MS Windows NT 6.0 - та ж сама Vista). Вийшло так, що слабкі місця в архітектурі, концепції якої були закладені ще два десятиліття тому, стали причиною невдач Vista. У Windows 7 вони були замінені більш ефективною системою. Однак, ні для кого ні секрет, що потужність процесорів і віртуалізація згодом будуть збільшуватися. Таким чином, серйозні зміни в архітектурі Windows 7 можуть виявитися, по суті, тимчасовим заходом, до того моменту, коли будуть зроблені ще більш різкі заходи. І, можливо, що точно так само як колись то Windows XP (NT 5.1) чекав успіх після неуспішної Windows 2000 (NT 5.0), так само і сьогодні ОС MS Windows 7 буде чекати успіх і популярність серед користувачів ПК.

Головним суперником Microsoft в світі персональних комп'ютерів стає система UNIX (і її різні похідні). UNIX є найсильнішою системою для робочих станцій і інших комп'ютерів старших моделей, таких як мережеві сервери. Вона стала особливо популярна на машинах з високопродуктивними RISC-процесорами (RISC, reduced instruction set computer - комп'ютер зі скороченим набором команд). На комп'ютерах з процесорами Pentium популярна альтернатива Windows для студентів та інших різноманітних користувачів стає Linux. [10, c.38]

1.5.Сравнітельная характеристика поколінь комп'ютерів

Відповідно до елементарної базою і рівнем розвитку програмних засобів в даний час виділяють чотири реальних покоління ЕОМ, коротка характеристика яких наведена в Таблиці 1, з якої видно, що під час розвитку комп'ютерів чітко окреслилася тенденція до зменшення розмірів і збільшення продуктивності.

Таблиця 1. Порівняльна характеристика поколінь ЕОМ

1.6. Еволюція використання комп'ютерів:
проект ЕОМ п'ятого покоління.

Особливої згадки заслуговує так зване п'яте покоління, програма розробки якого була прийнята в Японії в 1982 році. Передбачалося, що 1991 р будуть створені принципово нові комп'ютери, орієнтовані на рішення задач штучного інтелекту. За допомогою мови Пролог і нововведень в конструкції комп'ютерів планувалося впритул підійти до вирішення однієї з основних завдань цієї гілки комп'ютерної науки - завдання зберігання і обробки знань. Коротко кажучи, для комп'ютерів «п'ятого покоління» не довелося б писати програм, а досить було б пояснити на «майже природному» мовою, що від них вимагається.

З огляду на складність реалізації поставлених перед п'ятим поколінням завдань, цілком можливо розбивка його на більш доступні для огляду і краще відчуваються етапи, перший з яких багато в чому реалізований в рамках цієї четвертого покоління.

Розглянута технологія проектування програм реалізує послідовне перетворення цілого ряду сигналів, тобто їх кодування (Рис. 7).

Мал. 7. Технологія проектування програм

Ця схема має два недоліки:

1. Процес підготовки завдання до вирішення на ЕОМ незрівнянно триваліше самого рішення: багато місяців підготовки завдання непорівнянні з декількома хвилинами її рішення комп'ютером.

2. Ланцюжок «замовник - ЕОМ» працює в загальному випадку як несправний телефон в силу того, що в процесі спілкування учасники цього ланцюжка викладені декількома мовами (природний, математичний, мова графічних символів, мову програмування і т.д.), частина з яких неоднозначна за змістом висловлювань. Через це результати виконання завдання потрібно узгоджувати із замовником і, можливо, вносити в програму зміни. Це також подовжує процес підготовки програмного продукту.

Таким чином, тривалість підготовки завдання до її автоматизованого вирішення - одна з причин вдосконалення традиційної технології цієї процедури. Друга причина пов'язана з об'єктивною еволюцією використання комп'ютерів, яка показана в Таблиці 2.

Таблиця 2. Еволюція використання комп'ютерів

Як видно з Таблиці 2, комп'ютер «наближається» до кінцевого користувача, який не є добре підготовленим в області спілкування з комп'ютером і відчуває значні труднощі у вирішенні своїх прикладних задач з використанням комп'ютера. У зв'язку з цим виникає проблема організації нового типу взаємодії кінцевого користувача і комп'ютера. Основна ідея цього проекту - зробити спілкування кінцевого користувача з комп'ютером максимально простим, подібним спілкуванню з будь-яким побутовим приладом. Для вирішення поставленого завдання пропонувалися наступні напрямки:

1. Розробка простого інтерфейсу, що дозволяє кінцевому користувачеві вести діалог з комп'ютером для вирішення своїх завдань. Подібний інтерфейс може бути організований двома способами: природно-мовним і графічним. Підтримка природно-мовного діалогу - дуже складна і не вирішена поки завдання. Реальним є створення графічного інтерфейсу, що і зроблено в ряді програмних продуктів, наприклад, в ОС Windows'xx. Цей інтерфейс має наочністю, не вимагає спеціальних знань. Однак розробка доступних інтерфейсів вирішує проблему тільки наполовину - дозволяє кінцевому користувачеві звертатися до заздалегідь спроектованому програмному забезпеченню, не беручи участь в його розробці;

2. Залучення кінцевого користувача до проектування програмних продуктів.

Цей напрямок дозволило б включити замовника безпосередньо в процес створення програм, що в кінцевому підсумку скоротило б час розробки програмних продуктів і, можливо, підвищило б їх якість. Подібна технологія пов'язана з автоформалізаціей професійних знань кінцевого користувача і передбачає два етапи проектування програмних продуктів (Рис. 8):

програміст Замовник

Мал. 8. Підготовка прикладних задач по проекту ЕОМ п'ятого покоління:
а) програміст створює порожню програмну оболонку;
б) замовник (кінцевий користувач) наповнює оболонку знаннями

а) Програмістом створюється «порожня» універсальна програмна оболонка, здатна наповнюватися конкретними знаннями і з їх використанням вирішувати практичні завдання. Наприклад, цю оболонку можна було б заповнити правилами складання квартальних та інших балансів підприємств, і тоді вона могла б вирішувати завдання бухгалтерського обліку.

б) Кінцевий користувач заповнює створену програмістом програмну оболонку, вводячи в неї знання, носієм яких (в деякій предметній області) він є. Тут може використовуватися зрозумілий інтерфейс, який обговорювався вище. Після цього програмний продукт готовий до експлуатації.

Наповнена знаннями кінцевого користувача програмна оболонка готова до вирішення тих прикладних задач, правила вирішення яких вніс у неї кінцевий користувач. Таким чином, починається експлуатація програмного продукту.

Пропонована технологія має багато серйозних проблем, пов'язаних з поданням і маніпулюванням знаннями. Проте, з нею пов'язують прорив в області проектування прикладних програмних продуктів.

висновок

Електронно-обчислювальні машини прийнято ділити на покоління. Для комп'ютерної техніки характерна, перш за все, швидкість зміни поколінь - за її коротку історію розвитку вже встигли змінитися чотири покоління і зараз вчені працюють на комп'ютерах п'ятого покоління. Визначальною ознакою при віднесенні ЕОМ до того чи іншого покоління, перш за все, є їх елементна база (з яких в основному елементів вони побудовані), і такі важливі характеристики, як швидкодія, ємність пам'яті, способи управління і переробки інформації.

Дуже велику роль у розвитку комп'ютерів зіграли дві нині гігантські фірми: Microsoft і Intel. Перша з них дуже сильно вплинула на розвиток програмного забезпечення для комп'ютерів, друга ж стала відома завдяки випускається їй найкращим мікропроцесорах.

Як вже було сказано вище, зараз ведуться інтенсивні розробки ЕОМ п'ятого покоління. Розробка подальших поколінь комп'ютерів проводиться на основі великих інтегральних схем підвищеного ступеня інтеграції, використання оптоелектронних принципів (лазери, голографія).

Ставляться абсолютно інші завдання, в порівнянні всіх колишніх ЕОМ. Якщо перед розробниками ЕОМ з першого по четверте покоління стояли такі завдання, як збільшення продуктивності в області числових розрахунків, досягнення великої ємкості пам'яті, то основним завданням розробників ЕОМ п'ятого покоління є створення штучного інтелекту машини, розвиток «інтелектуалізації» комп'ютерів - усунення бар'єру між людиною і комп'ютером. Комп'ютери будуть здатні сприймати інформацію з рукописного або друкованого тексту, з бланків, з людського голосу, дізнаватися користувача по голосу, здійснювати переклад з однієї мови на іншу. Це дозволить спілкуватися з ЕОМ всім користувачам, навіть тим, хто не володіє спеціальних знань в цій області. ЕОМ буде помічником людині у всіх областях.

Список використаної літератури

1. Windows 95 не для всіх. - 2-е изд., Перераб. і доп. - М .: КомпьютерПресс, 1997. 288 с. - мул.

2. Андрєєва О.Г. та ін. Microsoft® Windows XP. Керівництво адміністратора / Під общ.ред. А.Н. Чекмарьова. - СПб .: БХВ-Петербург, 2006. - 848 с .: іл.

3. Метьюз М., Метьюз К.Б. Windows 95: книга відповідей - СПб: Пітер ком, 1998. - 448 с .: іл.

4. Операційні системи: [Збірник / Ред.Б.М. Васильєв] .- М .: Знание, 1990-47 с .: іл.

5. Рассел Борланд. Знайомство з Microsoft Windows 98 / Пер. з англ. - М .: Видавничий відділ «Російська редакція» ТОВ «Channel Trading Ltd.», 1997. - 400 с .: іл.

6. Худоба Мюллер. Модернізація і ремонт ПК, 16-е видання: Пер. з англ. - М .: Видавничий дім «Вільямс», 2006. - 1328 с .: іл. - Парал. тит. англ.

7. Соломенчук В.Г., Соломенчук П.В. Залізо ПК 2006. - СПб .: БХВ-Петербург, 2006. - 448 с .: іл.

8. Стівен Бігелоу. Пристрій і ремонт персонального комп'ютера. Апаратна платформа і основні компоненти. 2-е изд. Пер.с англ. - М .: ТОВ «Біном-Пресс», 2005 р - 976 с .: іл.

9. Фігурне В.Е. IBM PC для користувача. Вид. 7-е, пераб. і доп. - М .: ІНФПА-М, 1998. - 640 с .: іл.

10. Е. Таненбаум. Сучасні операційні системи. 2-е з. - СПб .: Пітер, 2006. - 1038с .: ил.

11. Бройдо В.Л., Ільїна О.П. Архітектура ЕОМ і систем: Підручник для вузів. - СПб .: Пітер, 2006.- 718 с .: іл.