Kompiuterių raidos istorija. Kompiuterių karta

Vilniaus Gedimino Technikos Universitetas

Informacinių sistemų katedra

Referatas

Darba atliko: Linas Pagojus įv 4/2

Priėmė: dėstytoja E. Garbonienė

Vilnius 2004 m.

Turinys

1 Įvadas 3

2 Pirmieji skaičiuotuvai 3

3 Programuojamos mašinos 4

3.1 Žozefas Žakardas 4

3.2 Čarlzas Babidžas 4

4 Pirmieji elektroniniai kompiuteriai 5

5 Tiuringo mašina 6

5.1 ENIAC 7

6 Kompiuteriai po 1960 metų 7

6.1 Pirmasis IBM PC 8

7 Kompiuterių kartos 8

7.1 Atroji kompiuterių karta 9

7.2 Trečioji kompiuterių karta 9

7.3 Ketvirtoji kompiuterių karta 10

7.3.1 Konkurensija 10

7.4 Penktoji kompiuterių karta 10

8 Interneto mazgų kaita 11

9 Išvada 11

10 Naudota literatūra: 13

1 Įvadas

Naujos technikos kūrimas- tai sudėtingas fantazijos, teorijos ir praktikos persipynimas. Šiuolaikinius kompiuterius mes naudojame ne tik skaičiavimams atlikti, tačiau daugelio programų veikimas remiasi matematiniais skaičiavimais. Pvz.: žiūrėdami filmą ar klausydami mp3 muzikos mes dažnai nenutuokiame, kokie sudėtingi mmatematiniai skaičiavimai tuo metu yra atliekami. Pirmuosius mechaninius skaičiavimo įrenginius dar antikos laikais naudojo matematikai, inžinieriai bei prekeiviai.

2 Pirmieji skaičiuotuvai

Kinijoje ir Japonijoje prieš keletą tūkstančių metų iki Kristaus gimimo jau buvo naudojami skaičiuotuvai, padaryti iš karoliukų, pritvirtintų prie specialaus rėmo (karoliukai vadinosi kalkulėmis, iš čia kilo terminai „kalkuliuoti“ ir „kalkuliatorius“). Vienas iš seniausių prietaisų, skirtų atlikti skaičiavimams yra kiniečių išradimas – abakas (abacus). Pirmosios mašinos, kurios galėjo autonomiškai atlikti aritmetinius veiksmus (pradžioje pridėti ir atimti, vėliau – ir dauginti) atsirado apie 11600-sius metus. Vieną iš tobulesnių mechaninių kalkuliatorių 1642m. sukūrė prancūzų mokslininkas Blezas Paskalis. Pagrindinė Paskalinos“ yda- labai sudėtingas įvairių operacijų, išskyrus sudėtį, atlikimas. Pirmąją mašiną, kuria lengvai atliekami visi keturi aritmetikos veiksmai, 1673m. sukūrė vokietis Gotfrydas Vilhelmas Leibnicas. Leibnicas taip ppat ištyrė dvejetainę skaičiavimo sistemą, plačiai taikomą ir šiuolaikiniuose kompiuteriuose.

3 Programuojamos mašinos

Apie 1800 atsirado sudėtingesnės mašinos (taip vadinamos difference engines), galinčios skaičiuoti polinomines funkcijas (kadangi pastarųjų pagalba galima aproksimuoti logaritmines ir trigonometrines funkcijas, tai minėtos mašinos yra universalesnės nei atrodo iš pirmo žvilgsnio). Kaip skaitėte aukščiau, buvo sukurtos įvairios mašinos galinčios atlikti atskiras matematines operacijas. Tai yra labai nepatogu, ir savaime suprantama visada egzistavo poreikis turėti ne tik tokią mašiną, kuri galėtų atlikti visas skaičiavimų operacijas, bet ir atlikti iš anksto nusakomą veiksmų seką, t.y. mašiną, kurią galima būtų užprogramuoti. Šiais laikais dažniausiai mes ir suprantame kompiuterį kaip programuojamą prietaisą, tačiau pamirštame, jog programuojamas prietaisas nebūtinai turi veikti elektroninių prietaisų pagrindu.

3.1 Žozefas Žakardas

Prancūzas Žozefas Žakardas 1801m. sukūrė visiškai automatizuotas audimo stakles, kkurios buvo kontroliuojamos perfokortomis (kortelės, kuriose informacija pateikta (ne)išmuštomis skylutėmis).

3.2 Čarlzas Babidžas

Anglų matematikas Čarlzas Babidžas(Charles Babbage), sugalvojęs dvi reikšmingiausias mechanines skaičiavimo sistemas, dažnai vadinamas šiuolaikinės skaičiavimo technikos „tėvu“. Pirmąją mašiną, skirtą matematinių lentelių sudarymui ir tikrinimui (skaičiuojant skaičių skirtumą), Č.Babidžas sukūrė 1822m. Ji vadinosi skirtuminė mašina. 1830m. Č.Babidžas atskleidė didžiulį jos defektą: mašina atlikdavo tik vieną užduotį. Jei reikėdavo atlikti kitokią skaičiavimo operaciją, tekdavo keisti visos mašinos mechanizmą. Todėl 1833m. jis nutarė sukurti universalią skaičiavimo mašiną ir pavadino ją „analitine mašina“.1835 mmetais Babidžas aprašė savo analitinę mašiną (analytical engine). Minėtos perfokortos turėjo tarnauti programų įvedimui. Ir nors projektas ko gero buvo geras, dėl teisminių ginčų su gamintojais ir nutraukto valstybės finansavimo mašina nebuvo sukonstruota. Č. Babidžo nuopelnas yra tas, kad analizinėje mašinoje jis pritaikė komponentus, kurie yra svarbiausi ir šiuolaikiniame kompiuteryje. Jis pirmasis suprato, kad skaičiavimo sistemą turi sudaryti penki pagrindiniai komponentai:

įvesties įrenginys;

a) atmintis;

b) aritmetinis įrenginys;

c) valdymo įrenginys;

d) išvesties įrenginys Hermano Holerito tabuliatorius (išrastas 1890m.) tapo pirmąja skaičiavimo mašina, veikiančia ne mechaninių procesų pagrindu.

Beje, remiantis Babidžo projektu vėliau buvo sukurta Difference engine II, kuri yra pilnai funkcionuojanti ir išlikusi iki šių laikų, kas įrodo, jog jau tuo metu (geru šimtmečiu anksčiau) buvo reali galimybė sukurti pirmąjį kompiuterį, atitinkantį Tiuringo mašiną.

pav 2

4 Pirmieji elektroniniai kompiuteriai

Kompiuteris kaip programuojamas elektroninis prietaisas. Būtent taip daugelis iš mūsų ir įsivaizduoja kompiuterį. Nenuostabu, nes mokomosiose knygose dominuoja apibrėžimas, kad “kompiuteris yra elektroninių ir elektromechaninių įtaisų sistema.” (pamirštant apie aukščiau aptartus aspektus). Tokie kompiuteriai buvo pradėti projektuoti XX amžiaus pirmoje pusėje. Pirmieji elektriniai kompiuteriai buvo analoginiai (ne skaitmeniniai) kompiuteriai. Vienas iš pavyzdžių yra vandens integratorius (pagamintas 1936m.). 1938m. Konrad Zuse sukonstravo savo pirmuosius Z serijos kalkuliatorius, kurie turėjo atmintį ir programavimo (nors ir riboto) galimybę.

pav 3

5 Tiuringo mmašina

Kompiuteris kaip prietaisas atitinkantis Tiuringo mašinos aprašymą. Tiuringo darbai turėjo didelę įtaką kompiuterių vystymuisi. 1936m. jo paskelbtame straipsnyje aprašoma tai kas dabar vadinama “Tiuringo mašina” – grynai teorinis prietaisas išrastas formalizuojant algoritmo vykdymo terminą. Šiuolaikiniai kompiuteriai yra atitinkantys Tiuringo mašiną (Turing-complete). Iš esmės tas atitikimas yra riba, skirianti kompiuterius (bendrosios-paskirties) nuo specialiosios-paskirties (skirtų spręsti tik specifinius uždavinius, kokie buvo ankstesni prietaisai) mašinų. Būtent dėl šios priežasties daug kas atitikimą Tiuringo mašinai laiko kriterijumi beieškant pirmojo arba seniausio kompiuterio.

5.1 ENIAC

Ir pirmasis ryškesnis, atitinkantis Tiuringo mašinos aprašymą, yra 1945 m. Dž. Ekerto ir Dž. Moučlio sukurtas elektroninis kompiuteris ENIAC (Electronic Numerical Integrator and Computer). Kiek anksčiau 1944 m. JAV H.Aikeno pagaminta elektromechaninė skaičiavimo mašina ‘Mark-1′ neatitinka Tiuringo mašinos. Visgi, nepaisant to, kad ENIAC’as yra pirmasis kompiuteris suprojektuotas ir naudotas kaip Tiuringo mašina, pirmojo kompiuterio klausimas pagal šį kriterijų išlieka diskutuotinas: Babidžo mechaninės analitinės mašinos projektas buvo pirmasis atitinkantis Tiuringo mašinos kriterijus, o Zuse’o Z3 buvo pirmasis veikiantis prietaisas, atitinkantis Tiuringo mašiną (tai buvo įrodyta tik po Zuse’o mirties).

pav 4

6 Kompiuteriai po 1960 metų

Kompiuteriai tapo patikimesni ir peržengė mokslinių institutų ribas šeštojo dešimtmečio pradžioje. Tolimesniam jų plitimui didelės įtakos turėjo puslaidininkinių prietaisų gamybos pažanga. 1964 m. pasirodė iš integralinių mirkroschemų sudarytas ir eekonominiams skaičiavimams pritaikytas IBM System 360, kuris pradėjo plataus kompiuterių taikymo įmonių valdyme erą. Apie 1980 metus pasirodė pirmasis personalinis kompiuteris Apple. Nuo tada prasidėjo personalinių kompiuterių era. Tačiau iš pradžių jie nesulaukė didelio pasisekimo. Tai atsitiko dėl keleto priežasčių:

1) personalinių kompiuterių pradinė kaina buvo gana aukšta;

2) daugelis žmonių neturėjo atitinkamo kompiuterinio pasirengimo;

3) stigo pramoninių standartų, kad būtų suderinti įvairių firmų personaliniai kompiuteriai.

1981 metais IBM firma pristatė pirmąjį savo personalinį kompiuterį IBM PC. Jis paplito taip plačiai, kad tapo personalinių kompiuterių standartu. Beveik visi gamintojai nuo to laiko kuria personalinius kompiuterius, suderinamus su IBM PC. Šiuo metu sėkmingai gyvuoja tik dvi personalinių kompiuterių kryptys: suderinami su IBM PC ir Apple

šeimos kompiuteriai. Apple firma jau iš pradžių skyrė didelį dėmesį kompiuterio grafinėms galimybėms, todėl jie turi labai tobulas kompiuterinės grafikos apdorojimo sistemas. Tuo šios firmos kompiuteriai pranašesni už IBM PC šeimos kompiuterius.

pav 5

6.1 Pirmasis IBM PC

Pirmajame IBM PC buvo 4,77 MHz dažnio pagrindinis procesorius „Intel 8088″, 16 KB talpos operatyvioji atmintinė (RAM), plečiama iki 64 KB, 40 KB talpos pastovioji atmintinė (ROM) su „Basic“, vienas arba du 5,25 colio, 160 KB talpos diskelių įtaisai, magnetofono sąsaja, 84 klavišų klaviatūra, nespalvinis vaizduoklis, rodantis 640 x 200 taškų vaizdus. Grafinės sistemos skiriamoji geba ne

tik netiko grafikos darbams, bet buvo mažoka net ir tekstams rašyti. Pirmieji IBM PC kompiuteriai su 16 KB RAM ir be diskelių įtaisų kainavo 1565 JAV dolerius (dabar tai atitiktų maždaug 4000 JAV dolerių). Už papildomą kainą buvo galima įsigyti keturių spalvų spalvinį CGA monitorių, rodantį 320 x 200 taškų vaizdus. Kompiuteriui buvo sukurta operacijų sistema MS DOS 1.0 ir pirmosios programos „Microsoft Basic“ (programavimo kalba), „VisiCalc“ (elektroninė lentelė), „EasyWriter“ (tekstų redaktorius). Pirmasis IBM PC nepasižymėjo ypatingu pajėgumu ir gera ggrafika. Jo sėkmę lėmė tai, kad, kitaip nei dauguma tuo metu gamintų kompiuterių, jis buvo atviros architektūros, kuri leido pritaikyti IBM PC asmeniniams poreikiams. IBM sėkmingai pasirinko partnerius — „Intel“ ir „Microsoft“ bendroves. Iki šiol daugelyje IBM PC kompiuterių yra „Intel“ procesoriai ir „Microsoft“ operacijų sistemos bei pagrindinės verslo programos.

7 Kompiuterių kartos

Kartos Metai Apibūdinimas

I 1951 – 1958 m. Didelių matmenų, menko patikimumo, galingų aušinimo įrenginių reikalaujančios, todėl neekonomiškos lempinės mašinos.

1959 – 1964 m. Tranzistorinės, patikimos ekonomiškos, nedidelės mašinos. Išorinė atmintis realizuota magnetiniuose diskuose. Programavimas supaprastėjo –– buvo naudojamos algoritminės kalbos.

III

1965-1970 m. Mašinos, kuriose naudojamos integrinės mikroschemos. Atsirado mažesnių spintos dydžių kompiuterių. Pradėti naudoti displėjai.

nuo 1971 m. Kompiuteriuose pradėti naudoti mikroschemos. Atsiranda tinklai. Naudojamos kompaktinės plokštelės, daugialypė įranga (multimedija). Sukurtas pirmasis mikroprocesorius “Intel”, pirmasis asmeninis kompiuteris “MITS Altair 88800” bei beveik tuo pačiu metu – “Apple”. Prasidėjo asmeninių kompiuterių era.

nuo 1990 m. Bendras JAV ir Japonijos projektas)-pradėti kurti naujos kartos kompiuteriai su nauja architektūra.

lentelė 1

7.1 Atroji kompiuterių karta

Po 1960-ųjų kompiuteriai pradedami vis aktyviau naudoti versle, mokymo įstaigose, vyriausybinėse organizacijose. To meto kompiuteris jau turėjo visus šiandienos kompiuterio komponentus – spausdintuvą, juostinę informacijos kaupyklą, atmintį, operacinę sistemą ir kitas programas. Kompiuteris IBM 1401 laikomas vienu pirmųjų universalių komercinių kompiuterių. Išpopuliarėja kompiuterių kalbos COBOL (Common Business-Oriented Language) ir FORTRAN (Formula Translator).

7.2 Trečioji kompiuterių karta

1958 m. “Texas Instruments” sukuria integruotą mikroschemą, pagamintą iš kvarco ir silicio. Mokslininkai tiria ir ilgainiui sugeba sutalpinti vis daugiau komponentų ant vienos silicio plokštelės. Taip gimsta puslaidininkių mikroschemos, tokios, kokias šiandien ir pažystame.

Kompiuteris tampa dar mažesnis, silpniau kaista ir ttoliau greitėja. Šios kartos kompiuteriai pasižymėjo dar ir tuo, kad jie jau galėjo dirbti su keliomis programomis vienu metu.

7.3 Ketvirtoji kompiuterių karta

Sukūrus silicio mikroschemą buvo smarkiai imtasi mažinti pačius kompiuterius. Ketvirtos kartos kompiuteriai ir ypač jų mikroprocesoriai ėmė smarkiai mažėti ir toliau greitėti. Toje silicio plokštelės vietoje, kur anksčiau tilpo dešimtys komponentų, dabar tilpdavo tūkstančiai ir šimtai tūkstančių. Tokios permainos mikroprocesorių gamyboje taip pat smarkiai įtakojo pačių kompiuterių pigimą. 1971 m. sukurtas “Intel 4004” čipas pirmą kartą savyje suderino daugelį kompiuterio kkomponentų (CPU, atmintį, įėjimus ir išėjimus) vienoje vienalytėje struktūroje, tad ilgainiui tokiu pagrindu pagamintos mikroschemos ėmė užkariauti pačius įvairiausius buitinės elektronikos įrengimus. Naujosios mikroschemos buvo universalios ir galėjo būti pritaikytos pačiose įvairiausiose srityse. 7 dešimtmečio viduryje kompiuteris tapo prieinamas daugeliui eilinių vartotojų, tobulėjanti programinė įranga leido net ir gilaus techninio išsilavinimo neturintiems žmonėms perprasti ir valdyti kompiuterį. Populiariausi šios kartos plataus vartojimo kompiuteriai buvo “Commodore”, “Radio Shack” ir “Apple”. 80-ųjų pradžioje pirmosios video žaidimų konsolės “Pac Man” ar “Atari 2600” įžiebė dar didesnį eilinio vartotojo susidomėjimą kompiuterijos pasauliu. 1981 m. IBM pristato pirmąjį asmeninį kompiuterį (personal computer – PC), skirtą naudoti namuose, biure, mokyklose ir t.t. 1981 m. pasaulyje buvo išleista 2 mln. AK, 1982 m. – jau 5,5 mln.

7.3.1 Konkurensija

1984 m. užverda didžioji konkurencija tarp IBM ir “Apple Macintosh”. Pastarieji kompiuteriai pasižymėjo ypač draugiška vartotojui sąsaja, “Apple” pirmieji kompiuterijos pasaulyje įdiegė langų pagrindu veikiančią OS, kurią vėliau dalinai nukopijavo Bill Gates. Būtent “Apple Macintosh”, o ne “Microsoft” ir IBM sukuria suprantamą kiekvienam vartotojui simbolių ir ikonų kalbą, kuomet nereikia ekrane rinkti komandinių eilučių. Kompiuteriams tampant vis galingesniais juos imama jungti į tinklus, jie pradeda dalintis bendrais resursais, pradedami kurti kompiuterių centrai su tarnybinių stočių prototipais.

7.4 Penktoji kompiuterių karta

1991 m. pasaulyje buvo ppagaminta jau 65 mln. asmeninių kompiuterių. Nuo 1991 m. kompiuteriai pradeda vystytis skirtingo dydžio kryptimis – pradedami gaminti pirmieji nešiojamieji kompiuteriai (laptop gimimas), vis labiau tobulinami stalo kompiuteriai (desktop), taip pat kišeniniai (palmtop). Apie kompiuterijos ateitį kalbėti labai sunku, nes kaip rodo paskutinio dešimtmečio patirtis permainos viena kitą seka su vis didėjančiu pagreičiu. Vienok penktosios kartos kompiuterių bruožas turėtų būti jų susiliejimas su biotechnologijomis ir integracija į visą žmogaus aplinką, pradedant visuomeniniu transportu ir baigiant virtuve. Tiesa, būtina paminėti, kad kompiuteris ir toliau “pasilieka sau teisę” klysti, tai yra ir toliau iki galo neišsprendžiamos jų patikimumo problemos.

8 Interneto mazgų kaita

pav 6

9 Išvada

Dėl skirtingų požiūrių į kompiuterio sampratą neįmanoma vienareikšmiškai pasakyti, kuris prietaisas buvo pirmasis kompiuteris. Galima nusakyti tik šiuos kertinius momentus:

I. Kiniečių abakas – pirmieji skaičiuotuvai, atitinkantys kompiuterio kaip skaičiuotuvo sampratą;

II. Bebidžo mechaninės analitinės mašinos projektas – pirmasis prietaiso projektas atitinkantis Tiuringo mašinos sampratą, bet nepagamintas;

III. Zuse’o Z3 – pirmasis veikiantis prietaisas, atitinkantis Tiuringo mašiną (t.y. modernių kompiuterių principus);

IV. ENIAC – pirmasis prietaisas projektuotas, konstruotas ir naudotas kaip Tiuringo mašina.

10 Naudota literatūra: