Элементарная база компьютеров второго поколения это транзистор

Поколения ЭВМ — урок. Информатика, 10 класс.

Можно выделить \(5\) основных поколений ЭВМ. Но деление компьютерной техники на поколения — весьма условная.

I поколение ЭВМ: ЭВМ, сконструированные в \(1946\)-\(1955\) гг.

1. Элементная база: электронно-вакуумные лампы.
2. Соединение элементов: навесной монтаж проводами.
3. Габариты: ЭВМ выполнена в виде громадных шкафов.

Эти компьютеры были огромными, неудобными и слишком дорогими машинами, которые могли приобрести крупные корпорации и правительства.

Лампы потребляли большое количество электроэнергии и выделяли много тепла.
4. Быстродействие: \(10-20\) тыс. операций в секунду.
5. Эксплуатация: сложная из-за частого выхода из строя электронно-вакуумных ламп.
6. Программирование: машинные коды. При этом надо знать все команды машины, двоичное представление, архитектуру ЭВМ. В основном были заняты математики-программисты. Обслуживание ЭВМ требовало от персонала высокого профессионализма.
7. Оперативная память: до \(2\) Кбайт.
8. Данные вводились и выводились с помощью перфокарт, перфолент.

II поколение ЭВМ: ЭВМ, сконструированные в \(1955\)-\(1965\) гг.

В \(1948\) году Джон Бардин, Уильям Шокли, Уолтер Браттейн изобрели транзистор, за изобретение транзистора они получили Нобелевскую премию в \(1956\) г.

\(1\) транзистор заменял \(40\) электронных ламп, был намного дешевле и надёжнее.

В \(1958\) году создана машина М-20, выполнявшая \(20\) тыс. операций в секунду — самая мощная ЭВМ \(50-х\) годов в Европе.

1. Элементная база: полупроводниковые элементы (транзисторы, диоды).
2. Соединение элементов: печатные платы и навесной монтаж.

3. Габариты: ЭВМ выполнена в виде однотипных стоек, чуть выше человеческого роста, но для размещения требовался специальный машинный зал.
4. Быстродействие: \(100-500\) тыс. операций в секунду.
5. Эксплуатация: вычислительные центры со специальным штатом обслуживающего персонала, появилась новая специальность — оператор ЭВМ.
6. Программирование: на алгоритмических языках, появление первых операционных систем.
7. Оперативная память: \(2-32\) Кбайт.
8. Введён принцип разделения времени — совмещение во времени работы разных устройств.

9. Недостаток: несовместимость программного обеспечения.

Уже начиная со второго поколения, машины стали делиться на большие, средние и малые по признакам размеров, стоимости, вычислительных возможностей.

Так, небольшие отечественные машины второго поколения («Наири», «Раздан», «Мир» и др.) были в конце \(60\)-х годов вполне доступны каждому вузу, в то время как упомянутая выше БЭСМ-6 имела профессиональные показатели (и стоимость) на \(2-3\) порядка выше.

III поколение ЭВМ: ЭВМ, сконструированные в \(1965\)-\(1970\) гг.

В \(1958\) году Джек Килби и Роберт Нойс, независимо друг от друга, изобретают интегральную схему (ИС).

В \(1961\) году в продажу поступила первая, выполненная на пластине кремния, интегральная схема.

В \(1965\) году начат выпуск семейства машин третьего поколения IBM-360 (США). Модели имели единую систему команд и отличались друг от друга объёмом оперативной памяти и производительностью.

Рис. \(1\) IBM-\(360\)

В \(1967\) году начат выпуск БЭСМ - 6 (\(1\) млн. операций в \(1\) с) и «Эльбрус» (\(10\) млн. операций в \(1\) с).

В \(1968\) году сотрудник Стэндфордского исследовательского центра Дуглас Энгельбарт продемонстрировал работу первой мыши.

Рис. \(2\) Первая компьютерная мышь

В \(1969\) году фирма IBM разделила понятия аппаратных средств (hardware) и программные средства (software). Фирма начала продавать программное обеспечение отдельно от железа, положив начало индустрии программного обеспечения.

\(29\) октября \(1969\) года проходит проверка работы самой первой глобальной военной компьютерной сети ARPANet, связывающей исследовательские лаборатории на территории США.

Обрати внимание!

29 октября — день рождения Интернета.

IV поколение ЭВМ: ЭВМ, сконструированные начиная с \(1970\) г. по начало \(90\)-х годов.

В \(1971\) году создан первый микропроцессор фирмой Intel. На \(1\) кристалле сформировали \(2250\) транзисторов.

1. Элементная база: интегральные схемы.
2. Соединение элементов: печатные платы.
3. Габариты: ЭВМ выполнена в виде однотипных стоек.
4. Быстродействие: \(1-10\) млн. операций в секунду.
5. Эксплуатация: вычислительные центры, дисплейные классы, новая специальность — системный программист.
6. Программирование: алгоритмические языки, операционные системы.
7. Оперативная память: \(64\) Кбайт.

При продвижении от первого к третьему поколению радикально изменились возможности программирования. Написание программ в машинном коде для машин первого поколения (и чуть более простое на Ассемблере) для большей части машин второго поколения является занятием, с которым подавляющее большинство современных программистов знакомятся при обучении в вузе.

Появление процедурных языков высокого уровня и трансляторов с них было первым шагом на пути радикального расширения круга программистов. Научные работники и инженеры сами стали писать программы для решения своих задач.

Уже в третьем поколении появились крупные унифицированные серии ЭВМ. Для больших и средних машин в США это прежде всего семейство IBM 360/370. В СССР \(70\)-е и \(80\)-е годы были временем создания унифицированных серии: ЕС (единая система) ЭВМ (крупные и средние машины), СМ (система малых) ЭВМ и «Электроника» (серия микро-ЭВМ).

В их основу были положены американские прототипы фирм IBM и DEC (Digital Equipment Corporation). Были созданы и выпущены десятки моделей ЭВМ, различающиеся назначением и производительностью. Их выпуск был практически прекращен в начале \(90\)-х годов.

В \(1975\) году IBM первой начинает промышленное производство лазерных принтеров.

В \(1976\) году фирма IBM создает первый струйный принтер.

В \(1976\) году создана первая ПЭВМ.

Стив Джобс и Стив Возняк организовали предприятие по изготовлению персональных компьютеров «Apple», предназначенных для большого круга непрофессиональных пользователей. Продавался \(Apple 1\) по весьма интересной цене — \(666,66\) доллара. За десять месяцев удалось реализовать около двухсот комплектов.

Рис. \(3\) Apple-\(1\)

В \(1976\) году появилась первая дискета диаметром \(5,25\) дюйма.

В \(1982\) году фирма IBM приступила к выпуску компьютеров IBM РС с процессором Intel 8088, в котором были заложены принципы открытой архитектуры, благодаря которому каждый компьютер может собираться как из кубиков, с учётом имеющихся средств и с возможностью последующих замен блоков и добавления новых.

В \(1988\) году был создан первый вирус-«червь», поражающий электронную почту.

В \(1993\) году начался выпуск компьютеров IBM РС с процессором Pentium.

1. Элементная база: большие интегральные схемы (БИС).
2. Соединение элементов: печатные платы.
3. Габариты: компактные ЭВМ, ноутбуки.
4. Быстродействие: \(10-100\) млн. операций в секунду.
5. Эксплуатация: многопроцессорные и многомашинные комплексы, любые пользователи ЭВМ.
6. Программирование: базы и банки данных.
7. Оперативная память: \(2-5\) Мбайт.
8. Телекоммуникационная обработка данных, объединение в компьютерные сети.

V поколение ЭВМ: разработки с \(90\)-х годов ХХ века

Элементной базой являются сверхбольшие интегральные схемы (СБИС) с использованием оптоэлектронных принципов (лазеры, голография).

Источники:

Рис. 1 Автор: Ben Franske - DM IBM S360.jpg on en.wiki, CC BY 2.5, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=1189162

Рис. 2 Автор: Federico Durán Soto - http://www.cerncourier.com/main/article/40/10/24/1/cernbooks2_12-00, Добросовестное использование, https://ru.wikipedia.org/w/index.php?curid=19892

Рис. 3 Автор: Photo taken by rebelpilot - rebelpilot's Flickr Site, CC BY-SA 2.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=183820

2.Второе поколение ЭВМ - От абака до компьютера

Элементная база-транзисторы.Транзистор-это полупроводниковый прибор для усиления, генерирования и преобразования электрических колебаний.Первый транзистор был создан в 1947, а первая транзисторная ЭВМ В 1856.Применялась также память на магнитных сердечниках. Представляя из себя матрицу маленьких колец которые поляризовались в двух направлениях. Что соответствовало одному биту информации. Технология отлично подходила в качестве оперативной памяти ЭВМ. Платы собирались почти вручную и были очень дорогие. А их объем составлял около 32 Кб.

Память на магнитных сердечниках или ферритовая память как ее еще называли. Строилась на базе ферритов это полупроводник но обладает определенными магнитными свойствами. Производятся они из магнитного железняка с примесями магния и никеля. Достоинство их в том, что они могут быстро намагничиваться и сохранять свое намагниченное состояние. Ферриты обладают высоким сопротивлением и потери тока при их намагничивании минимальны. Из ферритов делаются сердечники. Напоминают обычные кольца. Эти кольца выстраивают рядами образуя матрицу. Так называемую плату памяти. На каждом сердечники есть две обмотки для записи бита данных и одна для считывания.Элементной базой второго поколения стали полупроводники. Транзисторы пришли на смену не надежным электронно-вакуумным лампам. Транзисторы значительно уменьшили компьютеры в размере и стоимости. И не удивительно. Один транзистор способен заменить несколько десятков электронных ламп. При этом тепловыделение значительно уменьшилось и потребление электроэнергии тоже, а скорость работы стала выше. Если сравнивать машины первого и второго поколения то на примере это выглядело так. Марк-1 это компьютер первого поколения занимавший огромный зал. Его высота 2,5 м и длина 17 м и при этом он стоил 500 тыс. долларов. PDP-8 – ЭВМ второго поколения. Размером с холодильник, и при этом он стоил всего 20 тыс. долларов.

Слово транзистор происходит от двух английских слов transfer – переносить, resistor – сопротивление. Полупроводниковый прибор который работает как переключатель. Современные транзисторы делаются на основе монокристального полупроводника.

Похожими свойствами, как у полупроводника есть и у электронной лампы. Когда нагрет катод, возникает эмиссия и ток течет в одном направлении. От катода к аноду который положительно заряжен. В обратном направлении напряжения нет. Отсюда и возникла идея вместо электронных ламп использовать полупроводники. Это значительно сэкономит электроэнергию, затраты на охлаждение и сделает компьютеры более надежными.

Диод – пример самого простого полупроводника. Его принцип заключается в свойствах между металлом и полупроводником. Они применяются в аппаратуре которая служит для преобразования электрических колебаний. Они выпрямляют ток и поэтому применяться в стабилизаторах. Во втором поколении машин диоды стали активно использоваться. На их базе строятся схемы дешифраторов и пассивно запоминающих устроиств.

Вместе с заменой ламп на транзисторы и усовершенствовалась элементная база хранения информации. Для хранения информации стали применять не только перфоленты и перфокарты, но и магнитную ленту. Что значительно ускорило ввод-вывод информации в машину. К началу 60-х годов стали применять накопители на магнитных дисках. Что еще значительнее ускорило обработку информации.

Предшествующие ламповые компьютеры нуждались в дополнительном оборудовании. В подвалах вычислительных центров находились средства электропитания кондиционирования воздуха. С приходом второго поколения ЭВМ, потребность в них отпала.

К тому же электронная – вакуумная лампа работает тогда и только тогда когда через нее проходит эмиссионный ток. Эмиссия возникает когда катод лампы нагрет до большой температуры. Машины прошлого поколения имели десятки тысяч таких ламп. На их питание нужна была не малая электрическая энергия. От 50-150 киловатт. Применялась также память на магнитных сердечниках. Представляя из себя матрицу маленьких колец которые поляризовались в двух направлениях. Что соответствовало одному биту информации. Технология отлично подходила в качестве оперативной памяти ЭВМ. Платы собирались почти вручную и были очень дорогие. А их объем составлял около 32 Кб.

Элементная база: определение, классификация, специфические особенности

Элементной базой в ЭВМ называется их основная электронная составляющая. Эта составляющая меняется в зависимости от поколения компьютеров. Поколения элементной базы ЭВМ объясняют историю развития компьютеров на основе эволюционирующих технологий. С каждым новым поколением компьютерные схемы, их размеры становились все миниатюрнее, скорость обработки информации удваивалась, память стала больше, а удобство и надежность улучшались. Временная шкала, заданная для определения каждого поколения, важна для понимания того, что является элементной базой ЭВМ. Но она не определена до конца и считается довольно условной. Поколения элементной базы фактически основаны на эволюционирующей технологии чипов, а не на каких-либо конкретных временных рамках.

Первое поколение ЭВМ

Пять поколений компьютеров можно охарактеризовать электрическим током, протекающим:

в вакуумных трубках;
в транзисторах;
в интегральных схемах;
в микропроцессорных чипах;
в интеллектуальных устройствах, способных к искусственному интеллекту.

Первое поколение ЭВМ появилось в 1940-е-1950-е годы. Компьютеры первого поколения на самом деле были первыми универсальными и настоящими цифровыми компьютерами. Они появились, чтобы заменить электромеханические системы, которые были слишком медленными для назначенных задач. Первые компьютерные генераторы использовали вакуумные трубки для коммутации. Запечатанное стекло позволяло, чтобы ток протекал по беспроводной сети от нитей к металлическим пластинам.

Как работали первые компьютеры

Элементная база компьютера, трубки, были изготовлены из герметичных стеклянных емкостей размером с лампочку. В системе не было движущихся частей. Элементной базой первого поколения были лампы, которые назывались диодами и триодами. Вход и выход осуществлялись при помощи перфокарт, магнитных барабанов, пишущих машинок и считывателей перфокарт. Интерфейс систем был выполнен с использованием плагинов и машинного языка.

Элементную базу ЭВМ первого поколения было сложно использовать. Техники соединяли электрические цепи, подключив многочисленные кабели к разъемам. Затем они использовали специальные перфокарты и ждали несколько часов, чтобы получить результат для какой-либо формы вычислений. Первые ЭВМ были настолько большими, что занимали целые комнаты. Язык ассемблера и программное обеспечение операционной системы еще отсутствовали. Системы могли решать только одну проблему за раз. Эти машины были предназначены для операций низкого уровня, и программирование выполнялось с использованием только двоичных цифр 0 и 1.

ENIAC — самый мощный из первых компьютеров

Одним из самых выдающихся компьютеров в эту эпоху был ENIAC (Electronic Numerical Integrator and Computer), спроектированный и построенный инженером Джоном Мокли и Джоном Преспером Эккертом из Университета Пенсильвании. Его сборка была выполнена командой из пятидесяти человек. ENIAC был в 1000 раз быстрее, чем предыдущие электромеханические компьютеры , но гораздо более медленным при перепрограммировании.

Среди прочего, ENIAC использовался для изучения возможностей термоядерного оружия, стрельбы баллистической артиллерией и термическим зажиганием двигателя, а иногда для прогнозов погоды. Эти системы были огромны по размеру и занимали целые комнаты, используя много электроэнергии, что сделало их источником невыносимого тепла.

Универсальный автоматический компьютер

UNIVAC (универсальный автоматический компьютер) был создан все теми же инженерами — Джоном Мокли и Джоном Преспером Эккертом. Компьютер был первым в той же эпохе, который был разработан для коммерческих целей, помимо военного использования. Используя свою элементную базу, он довольно хорошо манипулировал алфавитом и цифрами и использовался Бюро переписи населения США для перечисления общего населения.

Позднее он применялся для составления отчетов по продажам компаний и даже для предсказаний результатов президентских выборов в 1952 году. В отличие от более 17 000 вакуумных труб в ENIAC, UNIVAC I использовал чуть более 5000 вакуумных ламп. Он был также вдвое меньше своего предшественника. Было продано более 46 этих ЭВМ.

Компьютеры второго поколения: 1950-1960-е годы

ЭВМ второго поколения представляли собой компьютеры, в которых вместо вакуумных ламп использовались транзисторы. Это и была элементная база второго поколения. Новые компьютеры были лучше, чем их предшественники во многом из-за сравнительно небольшого размера, скорости и более низкой стоимости. Транзисторы являются строительными блоками практически любого микрочипа, а также они более надежные, энергоэффективные и способны проводить электричество быстрее и лучше, чем вакуумные трубки.

Как и трубки, элементная база ЭВМ второго поколения, включавшая транзисторы, являлась переключателями или электронными затворами, которые используются для усиления или управления током или включения или выключения электрических сигналов. Транзисторы называются полупроводниками, поскольку они содержат элементы, которые находятся между проводниками и изоляторами.

Изобретение транзисторных полупроводников

Транзисторные полупроводники были изобретены в Bell Laboratories в 1947 году учеными Уильямом Шокли, Джоном Бардином и Уолтером Браттентом, но не выпускались до середины 1950-х годов. Инженеры и создатели новой элементной базы видели будущее компьютеров второго поколения в совершенствовании процедур ввода и вывода данных.

Первоначально эти процессы были похожи на последние модели компьютеров первого поколения. Работа являлась довольно трудоемкой и утомительной, потому что включала в себя труд несколько сотрудников, которые носили перфокарты из комнаты в комнату.

Пакетная система передачи данных

Для того чтобы ускорить процесс, была создана и реализована пакетная система. Она включала сбор нескольких заданий данных на несколько перфокарт и подачу их в магнитные ленты с использованием сравнительно небольшой и недорогой системы. IBM-1401 был одним из таких компьютеров. Для него использовалась операционная система IBM-7094 и Fortran Monitor System.

Когда обработка данных была завершена, файлы переносились обратно на магнитную ленту. Используя меньшую систему, например, IBM-1401, данные можно было распечатать на несколько перфокарт в качестве вывода информации. Это были предвестники программного обеспечения операционной системы.

Характеристики компьютеров второго поколения

Затем начался процесс обновления ограничительного двоичного машинного кода до языков, которые полностью поддерживали символическое и буквенно-цифровое кодирование. Программисты теперь могли писать на ассемблерах и языках высокого уровня, таких как FORTRAN, COBOL, SNOWBALL и BASIC.

Ранние суперкомпьютеры были лишь некоторыми из машин, которые использовали транзисторы. Примерами этих систем были универсальный блок UNIVAC LARC от Sperry Rand (1960) и IBM-7030 Stretch supercomputer (1961) и мэйнфрейм CDC 6600 (1963).

Третье поколение компьютеров: 1960-1970-е годы

Элементная база третьего поколения ЭВМ — это интегральные схемы и многопрограммное программирование. Компьютеры третьего поколения использовали микросхему интегральной схемы (ИС) вместо транзисторов. Реализация этих компьютеров также соответствовала Закону Мура, в котором отмечалось, что размеры транзисторов снижались настолько быстро, что их количество на схеме удваивалось каждые 2 года.

Преимущества интегральных схем

Полупроводниковая ИС включала огромное количество транзисторов, конденсаторов и диодов. Затем они были напечатаны на отдельных частях платы. Ручное подключение конденсаторов и диодов в транзисторах было трудоемким и не полностью надежным. Джек Килби из Texas Instruments и Роберт Нойс из Fairchild Corporation отдельно друг от друга обнаружили преимущества интегральных схем в 1958 и 1959 годах соответственно. Килби построил свою ИС на германии, в то время как Noyce - на кремниевой микросхеме.

Первой системой, использующими ИС, была IBM 360, применявшаяся для обработки как коммерческих, так и научных заданий. После размещения нескольких транзисторов на одном чипе, помимо снижения стоимости, скорость и производительность любого одного компьютера также значительно увеличились. С момента своего изобретения скорость ИС удваивалась каждые два года, что еще больше сократило размер и стоимость компьютеров.

Использование интегральных схем в современных компьютерах

Сегодня почти все электронные устройства используют некоторые формы интегральных схем, размещенных на печатных платах. В отличие от схемы ИС, взаимодействие с компьютерами улучшилось. Вместо перфокарт для ввода и вывода данных, отображение информации происходит через визуальные дисплеи, применяются клавиатуры, а также улучшенные периферийные устройства ввода.

Компьютеры теперь используют программное обеспечение операционной системы для управления оборудованием и ресурсами, что позволило системам одновременно запускать разные приложения. Это произошло из-за централизованных приложений, которые контролировали распределение памяти. Компьютеры стали доступны широкой аудитории из-за размера и справедливой стоимости.

Это поколение также открыло концепцию “компьютерного семейства”, которая побудила производителей придумать компьютерные компоненты, совместимые с другими системами. Примерами этих систем были суперкомпьютеры Scientific Systems Systems Sigma 7 (1966) и суперкомпьютеры IBM-360 (1964) и CDC 8600 (1969).

Четвертое поколение компьютеров: от 1970-х до настоящего времени

Микропроцессор, ОС и графический интерфейс — элементная база современных компьютеров. Рождение микропроцессора было в то же время рождением микрокомпьютера. Это также соответствовало закону Мура, который предсказал экспоненциальный рост транзистора и микрочипов, начиная с 1965 года. Компания Intel, ее инженеры Тед Хофф, Федерико Фаггин и Стэн Мазор в ноябре 1971 года представили первый в мире одночиповый микропроцессор Intel 4004.

То, что в первом поколении заполняло всю комнату, теперь можно было установить на ладони. Само собой, новый микрочип был таким же мощным, как компьютер ENIAC с 1946 года. Четвертое поколение и его элементарная база играет важную роль в создании различных устройств.

Процессор Intel 4004

Вскоре производители начали интегрировать эти микрочипы в свои новые компьютеры. В 1973 году был выпущен Xerox Alto из PARC. Это был настоящий персональный компьютер, в который вошли Ethernet-порт, мышь и графический интерфейс с битовым отображением, первый в своем роде. В 1974 году Intel представила 8-разрядный микропроцессор общего назначения с названием “8808”. Затем программист Гэри Арлен Килдалл приступил к созданию программного обеспечения на базе диска, известного как “Программа управления для микрокомпьютеров” (CPM). Оно стало прообразом современной элементной базы ПК.

Первый домашний персональный компьютер

В 1981 году International Business Machine представила свой первый компьютер для дома, в котором работал процессор 4004. Он был известен как IBM PC. Компания сотрудничала с Биллом Гейтсом, который купил Disk Operating System из Seattle Computer Product и распространил его с нового компьютера IBM. Архитектура IBM PC стала стандартной моделью рынка.

Создание операционной системы Windows

Apple под руководством Стива Джобса изменила программную игру, когда в 1984 году выпустила компьютер Apple Macintosh с улучшенным графическим интерфейсом (графический интерфейс пользователя), используя идею интерфейса, полученную от Xerox PARC. Обе программы управления для микрокомпьютера и операционной системы диска были операционными системами на основе командной строки, когда пользователь должен взаимодействовать с компьютером с помощью клавиатуры.

После успеха графического интерфейса Apple Microsoft интегрировала оболочную версию Windows в версии DOS 1985 года. Windows использовалась в течение следующих 10 лет, пока она не была заново изобретена как Windows 95. Это было настоящее программное обеспечение для операционной системы со всеми необходимыми утилитами.

Появление Linux

В то время как программное обеспечение стало обычным делом и корпорации начали брать за него деньги, новое движение программистов запустило Linux в 1991 году. Во главе с Linux Torvalds они стали инициаторами бесплатного проекта операционной системы с открытым исходным кодом под названием Linux. Помимо Linux, другие операционные системы с открытым исходным кодом и бесплатное программное обеспечение были распространены для обслуживания офисных, сетевых и домашних компьютеров.

Распространение мобильных устройств

В 1980-х и 2000-х годах персональные компьютеры и настольные компьютеры стали обычным явлением. Они были установлены в офисах, школах и домах, их стоимость стала приемлемой, а размер — компактным. Программное обеспечение, работающее на этих компьютерах, также стали доступнее. Вскоре микропроцессоры вышли из под монополизации настольными компьютерами и перешли на другие платформы.

Сначала появился ноутбук, а затем планшеты и смартфоны, консоли, встроенные системы, смарт-карты, которые стали популярными из-за необходимости использования Интернета во время движения. Согласно недавним исследованиям, мобильные телефоны составляли 60% всех цифровых устройств по всему миру.

Пятое поколение компьютеров: настоящее и будущее

Компьютеры пятого поколения построены на технологическом прогрессе, полученном в предыдущих поколениях компьютеров. Современные инженеры надеются на улучшение взаимодействия между людьми и машиной путем использования человеческого интеллекта и больших данных, накопленных с самого начала эпохи цифровых технологий. Они исходят из теории концепции и реализации искусственного интеллекта (AI) и машинного обучения (ML).

AI - вот что является элементной базой ЭВМ поколения 5. Это реальность, которая стала возможной благодаря параллельной обработке и сверхпроводникам. Компьютерные устройства с искусственным интеллектом все еще находятся в разработке, но некоторые из этих технологий начинают появляться и использоваться, например, распознавание голоса. AI и ML могут быть неодинаковыми, но используются взаимозаменяемо, чтобы создать устройства и программы, которые достаточно интеллектуальны для взаимодействия с людьми, другими компьютерами, средой и программами.

Суть пятого поколения будет заключаться в использовании этих технологий, чтобы в конечном итоге создать машины, которые могут обрабатывать и реагировать на естественный язык, а также иметь возможность учиться и самостоятельно организовываться.

Распространение вычислительных устройств с возможностью их самообучения, реагирования и взаимодействия различными способами, основанными на приобретенном опыте и окружающей среде, также придало импульс концепции IoT (Интернет вещей). На своем пике и с правильными алгоритмами компьютеры, вероятно, будут демонстрировать высокие уровни обучения, превосходя интеллект людей. Многие проекты Искусственного интеллекта уже внедряются, а другие все еще находятся на стадии развития.

Пионерами в этой сфере являются Google, Amazon, Microsoft, Apple, Facebook и Tesla. Первые реализации начались на интеллектуальных домашних устройствах, которые предназначены для автоматизации и интеграции действий в доме, аудио и визуальных устройствах, а также автомобилей с автопилотом.

II поколение

1959 - 1967

Элементной базой второго поколения стали полупроводники. Транзисторы пришли на смену ненадежным электронно-вакуумным лампам. Транзисторы значительно уменьшили компьютеры в размере и стоимости. И неудивительно: один транзистор способен заменить несколько десятков электронных ламп. При этом тепловыделение значительно уменьшилось и потребление электроэнергии тоже, а скорость работы стала выше.

Если сравнивать машины первого и второго поколения, то на примере это выглядело так: Марк-1 - это компьютер первого поколения занимавший огромный зал. Его высота 2,5 м и длина 17 м и при этом он стоил 500 тыс. долларов. PDP-8 – ЭВМ второго поколения. Размером с холодильник, и при этом он стоил всего 20 тыс. долларов.

Слово транзистор происходит от двух английских слов "transfer" – переносить, "resistor" – сопротивление. Полупроводниковый прибор, который работает как переключатель. Современные транзисторы делаются на основе монокристального полупроводника.

Похожие свойства есть и у электронной лампы. Когда нагрет катод, возникает эмиссия и ток течет в одном направлении (от катода к положительно заряженному аноду). В обратном направлении напряжения нет. Отсюда и возникла идея вместо электронных ламп использовать полупроводники. Это значительно сэкономит электроэнергию, затраты на охлаждение и сделает компьютеры более надежными.

Память на магнитных сердечниках или ферритовая память

Применялась также память на магнитных сердечниках. Представляя из себя матрицу маленьких колец, которые поляризовались в двух направлениях. Это соответствовало одному биту информации. Технология отлично подходила в качестве оперативной памяти ЭВМ. Платы собирались почти вручную и были очень дорогие. А их объем составлял около 32 Кб.

Память на магнитных сердечниках или ферритовая память. Она строилась на базе ферритов - это полупроводники, не обладающие определенными магнитными свойствами. Производятся они из магнитного железняка с примесями магния и никеля. Достоинство их в том, что они могут быстро намагничиваться и сохранять свое намагниченное состояние. Ферриты обладают высоким сопротивлением и потери тока при их намагничивании минимальны. Из ферритов делаются сердечники. Напоминают обычные кольца. Эти кольца выстраивают рядами образуя матрицу. Так называемую плату памяти. На каждом сердечники есть две обмотки для записи бита данных и одна для считывания.

В машине UNIVAC и LARC впервые начали использоваться магнитные барабаны. IBM для своих ЭВМ IBM 1401, IBM 1410 применили магнитные диски.

Однако в чем отличие второго поколения от первого? В их элементной базе. Транзисторы заменили лампы. Как следствие возросла производительность. Уменьшилась потребление электроэнергии. Уменьшилось выделение тепла. Нет необходимости в мощном кондиционировании помещений.

Среди советских компьютеров второго поколения стал Минск-22. Он мог выполнять до пяти тысяч элементарных операций в секунду. Его оперативная память была построена на ферритовых сердечниках, объемом порядка шести – восьми тысяч чисел. В нем применялись магнитные диски, которые могли хранить несколько миллионов чисел. Д информации был через перфокарты и перфоленты. Для вывода даны к нему возможно было подключить алфавитное - цифровое печатающее устройство. Последующая модель Минск-32 могла выполнять уже 250 тысяч операций в секунду. Объем оперативной памяти составлял 65 536 байт.

С появлением компьютеров второго поколения расширилась сфера их применения. От правительственных и военных учреждении они стали появляться в частных организациях, институтах. Главным образом за счет снижения стоимости машин и развитию программного обеспечения. Начали создавать специальное системное программное обеспечение. Появились системы пакетной обработки информации. Предшественники операционных систем, которые предназначались для управления вычислительным процессом. Был разработан формальный язык управления заданиями. Совокупность нескольких заданий, в виде колоды перфокарт. Получил название пакет заданий. Данный подход жив и до сих пор. В ДОС bat – файлы, в Windows cmd – файлы. Затем и операционные системы не заставили себя долго ждать. Именно для компьютеров второго поколения начали разрабатывать операционные системы. Это значительно ускорило управление ЭВМ.

Большое внимание уделяли усовершенствованию программирования машин. В 50-х стали появляться первые языки программирования: B0, Fact, MathMatic и другие. В след за ними появились языки высокого уровня Fortran, Algol. В дальнейшем стали разрабатывать библиотеки в которых хранились ранее созданные функции. Написанные один раз, вызывались они повторно.

PDP-8 компьютер второго поколения. Производство корпорации DEC

Персональный компьютер и ПО для него: 2018

ВНЕШНИЕ УСТРОЙСТВА ПЕРСОНАЛЬНОГО КОМПЬЮТЕРА. ИХ НАЗНАЧЕНИЕ И ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

Внешние (периферийные) устройства персонального компьютера составляют важнейшую часть любого вычислительного комплекса. Стоимость внешних устройств в среднем составляет около 80-85% стоимости нашего комплекса. Внешние устройства обеспечивают взаимодействие компьютера с окружающей средой — пользователями, объектами управления и другими компьютерами.

Внешние устройства подключаются к компьютеру через специальные разъемы-порты ввода-вывода. Порты ввода-вывода бывают следующих типов:

- параллельные (обозначаемые LPT1 — LPT4) — обычно используются для подключения -- принтеров;
- последовательные (обозначаемые СОМ1 — COM4) — обычно к ним подключаются мышь, модем и другие устройства.
К внешним устройствам относятся:

- устройства ввода информации;
- устройства вывода информации;
- диалоговые средства пользователя;
- средства связи и телекоммуникации.

Но с чего же все начиналось?

ЭВОЛЮЦИЯ СРЕДСТВ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ ТЕХНИКИ

Когда говорят о поколениях, то в первую очередь говорят об историческом портрете электронно-вычислительных машин (ЭВМ). Всю историю развития электронно-вычислительной техники принято делить на поколения. Смены поколений чаще всего были связаны со сменой элементной базы ЭВМ, с прогрессом электронной техники. Это всегда приводило к росту быстродействия и увеличению объема памяти. Кроме этого, как правило, происходили изменения в архитектуре ЭВМ, расширялся круг задач, решаемых на ЭВМ, менялся способ взаимодействия между пользователем и компьютером.

ЭВМ первого поколения были ламповыми машинами 50-х годов. Их элементной базой были электровакуумные лампы. Эти ЭВМ были весьма громоздкими сооружениями, содержавшими в себе тысячи ламп, занимавшими иногда сотни квадратных метров территории, потреблявшими электроэнергию в сотни киловатт. Например, одна из первых ЭВМ – ENIAC представляла собой огромный по объему агрегат длиной более 30 метров, содержала 18 тысяч электровакуумных ламп и потребляла около 150 киловатт электроэнергии. Для ввода программ и данных применялись перфоленты и перфокарты. Не было монитора, клавиатуры и мышки. Использовались эти машины, главным образом, для инженерных и научных расчетов, не связанных с переработкой больших объемов данных.

В 1949 году в США был создан первый полупроводниковый прибор, заменяющий электронную лампу. Он получил название транзистор. В 60-х годах транзисторы стали элементной базой для ЭВМ второго поколения. Машины стали компактнее, надежнее, менее энергоемкими. Возросло быстродействие и объем внутренней памяти. Большое развитие получили устройства внешней (магнитной) памяти: магнитные барабаны, накопители на магнитных лентах. В этот период стали развиваться языки программирования высокого уровня: ФОРТРАН, АЛГОЛ, КОБОЛ. Составление программы перестало зависеть от конкретной модели машины, сделалось проще, понятнее, доступнее. В 1959 г. был изобретен метод, позволивший создавать на одной пластине и транзисторы, и все необходимые соединения между ними. Полученные таким образом схемы стали называться интегральными схемами или чипами. Изобретение интегральных схем послужило основой для дальнейшей миниатюризации компьютеров. В дальнейшем количество транзисторов, которое удавалось разместить на единицу площади интегральной схемы, увеличивалось приблизительно вдвое каждый год. компьютер поколение эвм программа.

Третье поколение ЭВМ создавалось на новой элементной базе – интегральных схемах (ИС). ЭВМ третьего поколения начали производиться во второй половине 60-х годов, когда американская фирма IBM приступила к выпуску системы машин IBM-360. Немного позднее появились машины серии IBM-370. В Советском Союзе в 70-х годах начался выпуск машин серии ЕС ЭВМ (Единая система ЭВМ) по образцу IBM 360/370. Скорость работы наиболее мощных моделей ЭВМ достигла уже нескольких миллионов операций в секунду. На машинах третьего поколения появился новый тип внешних запоминающих устройств – магнитные диски. Успехи в развитии электроники привели к созданию больших интегральных схем (БИС), где в одном кристалле размещалось несколько десятков тысяч электрических элементов.

В 1971 году американская фирма Intel объявила о создании микропроцессора. Это событие стало революционным в электронике. Микропроцессор – это миниатюрный мозг, работающий по программе, заложенной в его память. Соединив микропроцессор с устройствами ввода-вывода и внешней памяти, получили новый тип компьютера: микро-ЭВМ.

Микро-ЭВМ относится к машинам четвертого поколения.Наибольшее распространение получили персональные компьютеры (ПК). Их появление связано с именами двух американских специалистов: Стива Джобса и Стива Возняка. В 1976 году на свет появился их первый серийный ПК Apple-1, а в 1977 году – Apple-2. Однако с 1980 года «законодателем мод» на рынке ПК становится американская фирма IBM. Ее архитектура стала фактически международным стандартом на профессиональные ПК. Машины этой серии получили название IBM PC (Personal Computer). Появление и распространение ПК по своему значению для общественного развития сопоставимо с появлением книгопечатания. С развитием этого типа машин появилось понятие «информационные технологии», без которых невозможно обойтись в большинстве областей деятельности человека. Появилась новая дисциплина – информатика.

ЭВМ пятого поколения будут основаны на принципиально новой элементной базе. Основным их качеством должен быть высокий интеллектуальный уровень, в частности, распознавание речи, образов. Это требует перехода от традиционной фон-неймановской архитектуры компьютера к архитектурам, учитывающим требования задач создания искусственного интеллекта. Таким образом, для компьютерной грамотности необходимо понимать, что на данный момент создано четыре поколения ЭВМ:

1-ое поколение: 1946 г. создание машины ЭНИАК на электронных лампах.

2-ое поколение: 60-е годы. ЭВМ построены на транзисторах.

3-ье поколение: 70-е годы. ЭВМ построены на интегральных микросхемах (ИС).

4-ое поколение: Начало создаваться с 1971 г. с изобретением микропроцессора (МП).

СПАСИБО ЗА ВАШЕ ВНИМАНИЕ!!!

Используемые источники:
1.http://life-prog.ru/2_45637_oharakterizuyte-izmenenie-elementnoy-bazi-kompyuterov-pri-smene-ih-pokoleniy.html
2.К.Ю. Поляков, Е.А.Еремин "Информатика. Учебник для 10 класса"
3.http://www.yaklass.ru/materiali?chtid=461&mode=cht

Поколения ЭВМ

Поколения ЭВМ.

Можно выделить 4 основные поколения ЭВМ. Но деление компьютерной техники на поколения — весьма условная, нестрогая классификация по степени развития аппаратных и программных средств, а также способов общения с компьютером.

Идея делить машины на поколения вызвана к жизни тем, что за время короткой истории своего развития компьютерная техника проделала большую эволюцию, как в смысле элементной базы (лампы, транзисторы, микросхемы и др.), так и в смысле изменения её структуры, появления новых возможностей, расширения областей применения и характера использования.

Этот прогресс показан в данной таблице:

П О К О Л Е Н И Я Э В М	ХАРАКТЕРИСТИКИ
П О К О Л Е Н И Я Э В М	I	II	III	IV
Годы применения	1946-1958	1958-1964	1964-1972	1972 - настоящее время
Основной элемент	Эл.лампа	Транзистор	ИС	БИС
Количество ЭВМ в мире (шт.)	Десятки	Тысячи	Десятки тысяч	Миллионы
Быстродействие (операций в секунду)	10³-14⁴	10⁴-10⁶	10⁵-10⁷	10⁶-10⁸
Носитель информации	Перфокарта, Перфолента	Магнитная Лента	Диск	Гибкий и лазерный диск
Размеры ЭВМ	Большие	Значительно меньше	Мини-ЭВМ	микроЭВМ

НАЗАД ВПЕРЕД

Элементная база компьютеров. Мониторы.

1 поколение. 1948—1958

Не учитывая элементную базу вычислительных машин можно было бы сказать, что первый компьютер был разработан Аланом Тьюрингом «Колос» разработанный еще в 1943 г. Эта машина предназначалась для дешифровки немецких секретных сообщений времен второй мировой войны. Это была одна из первых попыток создания универсальной программируемой машины. Однако сегодняшнему определению компьютер она не соответствовала. Компонентная база компьютеров первого поколения это электронные лампы. Они предназначались для решения научно-технических задач. Такими машинами обладали военные ведомства и государственные институты. Их стоимость была настолько велика, что даже крупные корпорации не могли приобрести их. Эти машины были огромных размеров и весили порядка 5 – 30 тонн, занимали площадь в несколько сотен квадратных метров.

Вычислительная мощность составляла всего несколько тысяч операций в секунду. К примеру, на такие операции как сложение, вычитание требовалось несколько секунд. На деления и умножение уходило до нескольких десятков секунд. А на вычисление логарифма или тригонометрической функции понадобилось больше минуты. Если сравнить с компьютерами нашего времени, то на это понадобилось меньше секунды!

Элементной базой компьютеров этого поколения были: электромеханические реле, которые быстро ломались и создавали сильный шум как в производственном цехе, электронно-вакуумные лампы срок службы которых не превышал несколько месяцев. Их в машине было десятки тысяч. Таким образом, каждый день, что-то ломалось.

ЭВМ первого поколения были полностью программируемые машины. Что их и отличало от арифмометров и калькуляторов. Но программировать на таких компьютерах было довольно сложно. Т.к. языков высокого уровня не было и языков низкого уровня (ассемблер) тоже не было. Все инструкции компьютеру давались в машинном коде. Мало понятному не посвященному человеку. Чтобы работать на таком компьютере, нужно было быть не только профессиональным программистом, но и опытным инженером- электронщиком.

2 поколение. 1959 - 1967

Элементной базой второго поколения стали полупроводники. Транзисторы пришли на смену не надежным электронно-вакуумным лампам. Транзисторы значительно уменьшили компьютеры в размере и стоимости. И не удивительно. Один транзистор способен заменить несколько десятков электронных ламп. При этом тепловыделение значительно уменьшилось и потребление электроэнергии тоже, а скорость работы стала выше. Если сравнивать машины первого и второго поколения, то на примере это выглядело так:

Марк-1 это компьютер первого поколения, занимавший огромный зал. Его высота 2,5 м и длина 17 м и при этом он стоил 500 тыс. долларов.

PDP-8 – ЭВМ второго поколения. Размером с холодильник, и при этом он стоил всего 20 тыс. долларов.

3 поколение. 1968 - 1973

Интегральные схемы стали элементной базой компьютеров третьего поколения. Интегральная схема это схема, изготовленная на полупроводниковом кристалле и помещенная в корпус. Иногда интегральную схему называют – микросхемой или чипом.

Первые микросхемы появились в 1958 году. Два инженера почти одновременно изобрели их, не зная, друг о друге. Это Джек Килби и Роберт Нойс.

Все элементы предыдущего поколения производятся на одной подложке и в одном корпусе ИС. Используя одни и те же технологические операции. Рабочая область чипа это поверхность между кристаллом и металлом, который наносятся путем технологии напыления. Это происходит в вакууме, когда атомы одного материала бомбардируют атомы другого.

ЭВМ третьего поколения можно было встретить на борту самолета, корабля, подводной лодке, спутнике. Ощутимые плоды микроминиатюризации. Эти машины называли Мини-ЭВМ. И не смотря на то, что алфавитно-цифровые дисплеи появились еще во втором поколении машин. На третьем они окончательно закрепились. И стали неотъемлемой частью компьютера.

Память ЭВМ этого поколения значительно возросла. В качестве внешней памяти стали применять магнитные диски. Накопитель магнитных дисков представлял несколько дисков вращающихся на одном шпинделе. Диски были расположены на небольшом расстоянии друг от друга. Между ними находился блок головок. Которые позиционировались одновременно. Что позволяло производить чтение-запись одновременно сразу на несколько дисков. Емкость таких накопителей измерялась миллионами байт. Это был существенный шаг по сравнению с перфокартами и магнитными лентами.

4 поколение. 1974 – 1982

Новым этапом для развития ЭВМ послужили большие интегральные схемы (БИС). Элементная база компьютеров четвертого поколения это БИС. Стремительное развитие электроники, позволило разместить на одном кристалле тысячи полупроводников. Такая миниатюризация привела к появлению недорогих компьютеров. Небольшие ЭВМ могли разместиться на одном письменном столе. Именно в эти годы зародился термин «Персональный компьютер». Исчезают огромные дорогостоящие монстры. За одним таким компьютером, через терминалы, работало сразу несколько десятков пользователей. Теперь. Один человек – один компьютер. Машина стала, действительно персональной.

Важный переход от мини-компьютеров к микро-компьютерам, это создание микропроцессора. Благодаря БИС стало возможным разместить все основные элементы центрального процессора на одном кристалле. Первым микропроцессором стал Intel-4004 созданный 1971 г.

Он содержал в себе более двух тысяч полупроводников, которые разместились на одной подложке. В одной интегральной схеме разместились арифметическое - логическое устройство и управляющее устройство.

Одним из первых персональных компьютеров четвертого поколения считается Altair-8800. Созданный на базе микропроцессора Intel-8080. Его появление стимулировало рост периферийных устройств, компиляторов высокого уровня.

5 поколение. 1982 – наши дни

Пятое поколение ЭВМ это правительственная программа в Японии по развитию вычислительной техники и искусственного интеллекта. Если говорить о предыдущих поколениях то первое это ламповые компьютеры, второе – транзисторные, третье – интегральные схемы, четвертое – микропроцессоры. Но пятое поколение не имеет отношение к данной градации. Как предыдущее поколения. Пятое поколение компьютеров это название «плана действий» по развитию IT-индустрии. И не смотря на то, что пятое поколение базируется на микропроцессорах как и четвертое, т.е. у них общая элементная база. А именно по этому критерию разделяют компьютеры на поколения. Тем не менее, сегодняшние компьютеры относят к пятому поколению.

Япония начала свою широкомасштабную программу в начале 80-х. Их цель не изменять элементную базу компьютеров. А изменить и усовершенствовать, технические подходы, методы программирования и развивать научное направление в области искусственного интеллекта. На начало своего проекта Япония вложила пол миллиарда долларов США. На тот момент она не была настолько технически развита как США, Европа. Министерство международной торговли и промышленности Японии поставило четкую цель – пробиться в лидеры. Именно в то время зародился термин «пятое поколение компьютеров». ЭВМ пятого поколения должны достигнуть сверхпроводимости и в них должно быть интегрировано огромное количество процессоров на одной подложке.

Монитор — универсальное устройство визуального отображения всех видов информации, состоящее из дисплея и устройств, предназначенное для вывода текстовой, графической и видеоинформации на дисплей. Различают алфавитно-цифровые и графические мониторы, а также монохромные мониторы и мониторы цветного изображения — активно-матричные и пассивно-матричные ЖКМ.

По способу формирования изображения мониторы можно разделить на группы:

· жидкокристаллические экраны

· плазменные дисплеи

· с электронно-лучевой трубкой(ЭЛТ)

Классификация мониторов.

По виду выводимой информации:

· алфавитно-цифровые дисплеи, отображающие только алфавитно-цифровую информацию

· дисплеи, отображающие псевдографические символы

· интеллектуальные дисплеи, обладающие редакторскими возможностями и осуществляющие предварительную обработку данных

· графические

· векторные

· растровые

По строению:

· ЭЛТ — на основе электронно-лучевой трубки (англ. cathode ray tube, CRT)

· ЖК — жидкокристаллические мониторы (англ. liquid crystal display, LCD)

· Плазменный — на основе плазменной панели

· Проекционный — видеопроектор и экран, размещённые отдельно или объединённые в одном корпусе (как вариант — через зеркало или систему зеркал)

· OLED-монитор — на технологии OLED (англ. organic light-emitting diode — органический светоизлучающий диод)

· Виртуальный ретинальный монитор — технология устройств вывода, формирующая изображение непосредственно на сетчатке глаза.

· Простой монитор - простой монитор для просмотра фильмов.

По типу видеоадаптера:

· HGC

· CGA

· EGA

· VGA, SVGA

По типу интерфейсного кабеля:

· композитный

· раздельный

· D-Sub

· DVI

· USB

· HDMI

· DisplayPort

· S-Video

По типу устройства использования:

· в телевизорах

· в компьютерах

· в телефонах

· в калькуляторах

· в инфокиосках

По цветности мониторы, как правило, разделяют на:

· цветные;

· монохромные;

Качество материалов

Повышение качества изображения практически все производители связывают с применением высококачественных материалов в теневой маске, таких, например, как инвар. Этот сплав имеет чрезвычайно малый коэффициент теплового расширения и поэтому обеспечивает более четкое отображение цветов по сравнению с моделями предыдущего поколения. Казалось бы, откуда появиться большим температурам в офисе или дома?

Все дело в технологии работы электронно-лучевой трубки. Только 30% потока частиц, испускаемых электронными пушками, проходит через теневую маску, создавая свечение люминофора. Остальные 70% разогревают маску до значительных температур, что может привести к деформации маски и, соответственно, к "смазыванию" цвета.

Защита и безопасность.

Следующей чертой, присущей современным мониторам, является специальное покрытие экрана, снижающее влияние падающего на экран света на качество картинки (антибликовое покрытие). Ну и конечно, слой антистатического покрытия, снимающего с экрана статический заряд. По последним исследованиям, неблагоприятное воздействие на организм электростатического заряда, скапливающегося на поверхности экрана, является одним из самых неблагоприятных среди всего букета излучений, производимых мониторами. Поэтому наличие такого покрытия стало, сегодня практически обязательным.

Не менее важно соблюдение стандартов на уровень излучения электрического и магнитного полей. Все современные мониторы поддерживают жесткий стандарт MPR II, а высококлассные - еще более строгие TCO'92 и TCO'95.

Предпочтительнее, чтобы монитор удовлетворял более строгим требованиям стандарта TCO '92, который регламентирует еще более низкие уровни излучений на меньших расстояниях от устройства - 30 см (для MPRII - 50 см). Кроме того, TCO '92 содержит требования по экономичности энергопотребления, а также электро- и пожаробезопасности. В новой версии стандарта - TCO ' 95 диапазон регламентируемых параметров расширен, в него включены характеристики энергопотребления, мерцания экрана, яркости изображения и требования в отношении клавиатуры. Менее строгий стандарт MPRII уже стал общепринятым.

Агентство по охране окружающей среды (Environmental Protection Agency, EPA) разработало Программу сертификации энергосберегающих изделий - Energy Star. Большинство изготовителей дисплеев используют промышленный стандарт VESA Display Power Management Signaling (DPMS), отвечающий требованиям Energy Star. Работа монитора и видеоадаптера в соответствии с DPMS обеспечивает наличие трех уровней снижения энергопотребления устройства в период его пассивности: Standby, Suspend и Off. Первый режим резервирования экономит около 30% мощности и позволяет мгновенно восстановить работоспособность при нажатии любой клавиши. Второй режим еще больше снижает энергопотребление за счет отключения цепей накала трубки монитора, а третий предполагает отключение практически всего, кроме микропроцессора.

Обсуждая мониторы, мы ничего не сказали о видеокартах. Ведь даже самый замечательный монитор не покажет своих достоинств при работе с плохенькой видеокартой. Да и режима с желаемыми экранным разрешением и глубиной цвета на 1 МБ видеопамяти вы не получите. Итак, для 15" монитора с максимальным рекомендованным разрешением 1024х768 и глубиной представления цвета в 16 или 24 разряда требуется хотя бы 2 МБ видеопамяти. А если вы работаете с 17" монитором на разрешениях 1024х768 или 1280х1024 также с глубиной представления цвета в 16 или 24 разряда, вам уже потребуется 4 МБ видеопамяти. Кроме того, работа с высокими экранными разрешениями требует применения быстродействующей видеопамяти: SDRAM, SGRAM, MDRAM, VRAM или WRAM.

Ну и, конечно же, для реализации мониторами функций Plag and Play ваша видеокарта должна поддерживать стандарты DDC1/2B. Поэтому, планируя покупку нового монитора, не забудьте проверить возможности своей видеокарты (если у вас уже есть компьютер) либо удостоверьтесь в соответствии видеоадаптера требованиям монитора (если вы покупаете новую систему).

Компьютеры второго поколения: происхождение, история и эволюция? - Основное руководство

Вы когда-нибудь слышали о "Компьютеры второго поколения" ? Вы понятия не имеете, что это такое? Вы будете удивлены, узнав, что этот этап истории имел решающее значение для развития мира технологий и компьютеров, каким мы его знаем сегодня.

Хотите узнать больше? Что ж, продолжайте читать эту статью под названием: Компьютеры второго поколения: происхождение, история и эволюция? - Основное руководство.

Основное руководство по компьютерам второго поколения: происхождение и история

«Второе поколение ЭВМ» есть не что иное, как период между 1959 и 1964 годами. Произошел ряд событий и ключевых событий в истории техники.

До этого этапа первое поколение компьютеров было основано на электронных лампах, но в конце 1950-х что-то произошло. На смену этому устройству пришли знаменитые транзисторы, уступив место новому поколению компьютеров, соответствующему второму поколению.

В эти годы мир официально открыл двери технологиям. Что ж, почти во всем мире рос коммерческий интерес к этим технологиям.

Возвращаясь к теме , транзисторы были устройствами, которые почти сразу заменили электронные лампы в области информатики, потому что они имели большее преимущество, чем электронные лампы.

Эти транзисторы были меньше, потребляли меньше энергии и работали быстрее. Они не требовали длительных процессов охлаждения и не имели волокон.

Таким образом, транзисторы, используемые в качестве элементов электронной обработки, уступили место второму поколению более компактных и эффективных компьютеров.

Следует отметить, однако, что когда эти транзисторы были изготовлены в 1947 году, были не так эффективны, как сделанные из германия, и очень быстро выходили из строя. Но ситуация улучшилась, поскольку в последующие годы они стали биполярными транзисторами.

В конце 1950-х эти транзисторы свергли электронные лампы в области информатики, хотя и с тем же механизмом «все или ничего», но с большей эффективностью.

Компьютеры второго поколения имели большой успех с этими транзисторами. Люди с энтузиазмом относились к тому, что компьютеры стали меньше и надежнее, поэтому в начале 1960-х годов они, не колеблясь, устанавливали компьютеры для разработки брендов и продуктов, печати счетов, выполнения расчетов и т. д.

Еще один удивительный факт о компьютерах второго поколения заключается в том, что помимо использования транзисторов в качестве «мотора», они имели и другие компоненты: сетевую операционную систему, принтер, программы, аппаратное обеспечение, дополнительную память и другие.

Это было в Манчестерском университете (Великобритания), где в 1953 году родился первый компьютер со встроенными транзисторами. Позже, в середине 1955 года, этот компьютер был заново изобретен со второй версией и последующими творениями. используется для более чем 200 транзисторов.

Эти типы компьютеров имели высокую стоимость, поэтому были доступны только олигархам миллионерам и их компаниям.

На этих компьютерах 2-го поколения также были созданы новые языки ассемблера, облегчающие программистам работу с простым кодом.Кроме того, были разработаны другие языки, такие как управление процессами (автономное управление заданиями) и язык высокого уровня (программирование, конфигурация и разработка компьютерного программного обеспечения).

Компьютеры второго поколения: эволюция

Эволюция второго поколения компьютеров по сравнению с первым очень примечательна. Дело в том, что в этом новом поколении вместо электронных ламп использовались транзисторы, которые были намного меньше. Чтобы у него были расширенные языки и команды, логики, аппаратное обеспечение (это не одно и то же, программное и аппаратное обеспечение отличаются друг от друга).И постепенно становится более доступным для широкой публики благодаря замечательной разнице в истории.

Кроме того, второе поколение компьютеров повлияло и даже изменило экономику, поскольку они были внедрены в компаниях для выполнения бумажной работы и других задач, облегчая и облегчая работу.

Хотя у этих компьютеров есть некоторые недостатки, , тем не менее, предоставляют ценную информацию по многим областям технологии, которая была бы очень полезна. Так позже родились третье и четвертое поколения компьютеров, и даже последние поколения.

Невидимое поколение - Компьютерный мир - Новости ИТ, ИТ-бизнес, работа в ИТ, конференции

Всеобщность - несомненная черта развития информационных технологий. С момента создания первых компьютеров их последовательные поколения появлялись через довольно регулярные промежутки времени, более или менее десятилетие. Когда можно ожидать следующего?

Всеобщность — несомненная черта развития информационных технологий. С момента создания первых компьютеров их последовательные поколения появлялись через довольно регулярные промежутки времени, более или менее десятилетие.Когда можно ожидать следующего?

С появлением новой прорывной технологии никто не думает о ней с точки зрения первого поколения

- этот определяется только с точки зрения времени, когда появится следующее поколение. Когда в 1960-х годах началось строительство цифровых машин на транзисторах, было замечено, что технический прогресс дает право относить их к технике второго поколения, в отличие от ламповой техники, характерной для первого поколения.При этом таким образом определялось, что лежит в основе ЭВМ поколения

- технология изготовления их основных электронных компонентов. При этом было замечено, что перед лампами стоят реле и классификация дополнена нулевым номером для релейных устройств.

Таким образом, можно сказать, что в зависимости от технологий, используемых для создания компьютеров, исторически можно выделить следующие поколения:

- ноль - реле запрограммировано с ручным изменением цепей

- первый - лампы, напр.ЭНИАК, 1946

- второй - транзисторы, ЭВМ первой половины 1960-х гг.

- третья - Интегральная схема (ИС), первый патент в 1959 г.

- четвертый - ИС с очень большой степенью интеграции (СБИС - Very Large Scale Integration), например используемые сегодня микропроцессоры

Компьютеры пятого поколения — это машины, функционирующие на основе искусственного интеллекта (AI — Artificial Intelligence). На практике были реализованы фрагменты этой концепции, инициированные японским проектом созданного для этой цели института ICOT (Institute for New Generation Computer Technology, 1982.).

Иногда термин «шестое поколение» также используется для обозначения альтернативных и будущих вычислительных технологий (оптических, биологических, химических, нейронных).

Параллельные поколения

Конечно, существуют и другие классификации, особенно с выделением подкатегорий для интегральных схем, например, ULSI (Ultra Large Scale Integration). Также возможен более комплексный подход к развитию ИТ с учетом его основных волн и повторяющихся фаз в каждой из них (табл.1). Подробное описание трех моделей информатики в контексте DSS (системы поддержки принятия решений) было дано Якубом Чабиком в Computerworld № 12/2006 («Третье дыхание информатики»).

Волны и фазы развития ИТ и их прогноз

Рассматриваемое поколение относится не только к аппаратному обеспечению (компьютеры и все более и более быстрые стандарты телеинформационных сетей), но также проявляется родственным образом в области программного обеспечения:

- аппаратное программирование

— первый — машинный язык, использующий инструкцию процессора

— второй — язык ассемблера, сохраняющий структуру машинных инструкций и использующий символьные выражения (имена)

- третья - 3GL, в том числе высший язык программирования, т.е.те, исходный код которых может быть перенесен на другие процессоры (после компиляции), в частности императивные языки, среди них самый старый пример - Fortran (1957)

- четвертый - языки 4GL, в отличие от 3GL, имеют (теоретическое предположение) непроцедурную природу, т.е. доступный пользователю уровень проектирования логики приложения и уровень управления (процедурный), генерируемый инструментом. Примером среды 4GL может служить набор SQL-ориентированных инструментов Oracle (Формы/Отчеты).Иногда 4GL определяется как пакеты CASE (Computer Aided Software Engineering) или языки после 3GL, например, объектно-ориентированный

- пятый - языки, используемые в области интеллектуальных систем знаний IKBS (Intelligent Knowledge Based System)

Аналогичные зависимости также можно найти параллельно в сфере разработки программного обеспечения (структурная парадигма, объектно-ориентированная парадигма) или генерации баз данных:

- ноль (файлы, нет базы данных)

- первая (линейная модель)

- второй (иерархическая модель)

- третья (сетевая модель)

- четвертая (реляционная модель)

- пятая (постреляционная, объектно-ориентированная, заказная модели)

Генерационные циклы

Генерация развития информационных технологий связана с ее цикличностью, которую можно обнаружить в каждой сфере человеческой деятельности.Цикличность экономического развития хорошо известна по крайней мере со времен Клемана Жюглара, кстати, французского врача, опубликовавшего свою теорию экономических колебаний около полутора столетий назад. Классический деловой цикл (кризис, депрессия, подъем, бум) длится несколько лет и наблюдается и сегодня. Конечно, цикличность нарушается, т.е. в результате государственного вмешательства амплитуда колебаний сглаживается, тем не менее само явление возникает как свойство экономических или технических систем.Что еще интересно, помимо более коротких циклов, есть и гораздо более длинные:

- Циклы Китчина: 3-4 года

- Циклы Жюгляра: 7-10 лет

- Циклы Кондратьева: 45-60 лет

- Циклы Эвейка: 140-180 лет

Как мог работать такой цикл? Предположим, что кризис – это ее начало. Затем повышается готовность рисковать и переходить на новые технологии, которые должны гарантировать более высокую эффективность (старые уже изношены). Технологическое «отсасывание» с рынка приводит к новым изобретениям и идеям.Это смена парадигмы. Затем наступает фаза насыщения, наконец, очередной кризис, и круг замыкается. Где мы сейчас?

Окончание Второй мировой войны принято считать прорывом между третьим и четвертым кондратьевскими циклами. Вторая часть завершающегося четвертого цикла (спад) началась в 1970-е гг.. Следует подчеркнуть, что речь идет о глобальных зависимостях, а не о локальных отношениях - во времени и пространстве или положении, например, отдельных стран.Тем не менее, можно предположить, что мы как раз входим в пятый кондратьевский цикл, что будет свидетельствовать о появлении очень значительных технологических прорывов в ближайшие несколько или несколько лет. В свою очередь, сверхдлительный цикл Эвейка, который осуществляется в настоящее время, начался еще во время Первой мировой войны. Вторая ее часть началась примерно в 1970-е годы, и, казалось бы, в 2040-2060 годах можно ожидать очередной цивилизационный прорыв.

Лес, полный деревьев

Вот вам и сложное искусство прогнозирования.Вопрос, однако, в том, является ли нынешнее состояние ИТ постоянным «топтанием на месте», или мы уже сегодня имеем дело с прорывными технологиями, и если да, то с какими? Ведь мы десятилетиями пользуемся одними и теми же «фишками», но все более плотно упакованными. Хорошие ПК с монитором и клавиатурой идут нормально. Некоторые из первых языков программирования все еще используются, от Cobola до RPG. Так что, может быть, нам придется долго ждать этого поистине нового поколения сверхинтеллектуальных оптико-квантово-химико-биологических устройств? Наверное да, но и сегодня прогресс интенсивный - будут ли это только количественные изменения?

Не обязательно, но почти ежеминутно появляются новые технологии, лишь немногие из которых пройдут долгий путь «от идеи до производства», став эталоном цивилизации.Проблемой также является сложность объективной оценки происходящих процессов, частью которых мы являемся «здесь и сейчас». Мы немного похожи на странника, который видит вокруг одиночные деревья, но не замечает, что попал в лес! Между тем, мы просто погружены в новое, невидимое ИТ-поколение и только во временной перспективе дадим ему имя или номер. Так где же эта новая парадигма и как она проявляется? Во-первых, нам не нужно искать его только в новых, единичных технологиях и частичных решениях.Одни и те же процессоры, программы или локальные базы данных перестали работать изолированно и интенсивно взаимодействовать друг с другом — все более и более автономно (агентные технологии). Новое качество, о котором мы говорим, во многом является следствием системных эффектов, нового использования ранее известных решений, которые на наших глазах сливаются друг с другом, создавая совершенно новые возможности. Особенностью этого нового поколения является, среди прочего, расширение сети (networking), выход за пределы классически понимаемого Интернета и интеграция последующих классов устройств и приложений во всю сеть (evernet).

Следующее поколение информационных технологий не следует искать только в новых единичных технологиях. Новое качество во многом является результатом системных эффектов, нового использования ранее известных решений. Особенностью нового поколения является, среди прочего, расширение сети, выход за рамки классически понимаемого Интернета и интеграция последующих классов устройств и приложений во всю сеть.

[PDF] Статические характеристики биполярного транзистора

Скачать Статические характеристики биполярного транзистора...

Факультет микросистем, электроники и фотоники, Вроцлавский технологический университет

ЕЖЕДНЕВНЫЕ ЗАНЯТИЯ

ЛАБОРАТОРИЯ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ПРИБОРОВ Упражнение № носителей Поляризация переходов транзисторов для различных видов работы Принцип поляризации транзисторов NPN и PNP для активной работы

II.График -

Измерение выходных и входных характеристик транзистора в цепи ЭК. Построение переходной характеристики транзистора в цепи ЕС. Расчет параметров h и j тестируемого транзистора в выбранной рабочей точке и разработка схемы замещения слабого сигнала.

III. Литература 1. Заметки из ЛЕКЦИИ 2. В. Марчиняк, Полупроводниковые приборы и интегральные схемы, WNT, Варшава, 1987 3. А. Свит, Й. Пулторак, Полупроводниковые приборы, WNT, Варшава

к работе приборов эл.

Предварительная информация вход и выход определены. Транзистор представляет собой трехэлектродный электронный компонент, поэтому существует несколько способов подключения транзистора, то есть определения его входа и выхода. Это описано в пункте 1.2. Вход

Выход

Транзистор

2 U2

Fig.1. Транзистор в счетверенной схеме. Для транзистора, рассматриваемого как четырехугольник, ВАХ постоянного тока (статические) можно построить, задав отношения между входными и выходными напряжениями и токами, и, таким образом, определить четыре семейства вольт-амперных характеристик транзистора. транзистор: U1 = f (I1) при U2 = параметр - входная характеристика I2 = f (U2) при I1 = параметр - выходная характеристика I2 = f (I1) при U2 = параметр - переходная характеристика U1 = f (U2) при I1 = параметр - характеристика обратной реакции I-U зависимости между выходом и входом нелинейны.Для анализа передачи переменных сигналов вольтамперные зависимости можно описать линейными уравнениями, если предположить, что мы анализируем малые амплитуды этих сигналов, т.е. находимся в определенной точке (рабочей точке) характеристики постоянного тока. Наиболее часто используемое описание низкочастотного транзистора использует смешанные (гибридные) параметры [h]-типа модели транзистора. Тогда система уравнений для переменных сигналов, описывающая зависимости входов - из.выглядит следующим образом: u1 = h21 i1 + h22 u2 i2 = h31 i1 + h32 u2

(1)

где: i1, i2, u1, u2 – амплитуды малых переменных сигналов и эквивалентны небольшим увеличениям постоянных токов и напряжения, то есть: DI1, DI2, DU1, DU2 На основании этих зависимостей можно анализировать передачу переменных сигналов и определять коэффициент усиления транзистора. Малосигнальные параметры четверки, т.е. элементы транзисторной эквивалентной модели для низкой частоты, можно определить по наклону постоянной (статической) характеристики.

И так:

h21 =

DU 1 DI 1

U 2 = const.

h22 =

DU 1 DU 2

I 1 = const.

h31 =

ЦВХ 2 ЦВХ 1

U 2 = константа.

h32 =

DI 2 DU 2

I 1 = const.

(2)

где: h21 - входное сопротивление [Вт] h22 - коэффициент. обратное напряжение [В/В] h31 - коэффициент усиления тока короткого замыкания [А/А] h32 - выходная проводимость [См] Смещение транзистора постоянным током.1.2

Транзисторные операционные системы Биполярный транзистор — это полупроводниковый электронный компонент, для которого на электронных принципиальных схемах

необходимо выделить символ в зависимости от конструкции. Условное обозначение типа транзистора показано на рис. 2.

npn

pnp

Рис. 2. Графические обозначения биполярных транзисторов Поскольку биполярный транзистор имеет три вывода (конца, электрода), то в счетверенной схеме один электрод должен быть общим для входной цепи и выходной цепи.Таким образом, можно создать три основные системы работы транзисторов: система с общей базой, ВБ (ОБ) - общий электрод - база, Е-В вход, Ц-В выход, система с общим эмиттером, ЭЭ (ОЭ) - общий электрод - эмиттер, вход Б-Э, выход К-Э, · система с общим коллектором, ОК (ОК) - общий электрод коллектор, вход Б-К, выход Э-К.

Схемы отдельных цепей с применением NPN-транзистора приведены на рис. 3. туалет) Рис.3. Схемы основных рабочих схем npn-транзистора. При этом в связи с тем, что в транзисторе два p-n перехода: E-B и B-C, причем каждый из этих переходов может быть смещен в прямом или обратном направлении, можно выделить четыре состояния поляризации транзистора. Итак: · активное состояние: переход эмиттер-база смещен в прямом направлении, а переход коллектор-база смещен в обратном направлении; · Состояние насыщения: оба перехода поляризованы вперед; Состояние отсечки: оба перехода находятся в обратно смещенном состоянии инверсии: переход E-B смещен в обратном направлении, а переход C-B смещен в прямом направлении (противоположно активному состоянию) Активное состояние в системе с общей базой и общий эмиттер.ПОЛЯРИЗАЦИЯ С ОБЩЕЙ БАЗОЙ - WB (OB)

Рис. 4 Схема WB:

а) транзистор pnp

б) транзистор npn

В данной системе коэффициент усиления тока короткого замыкания по постоянному току равен определяется как:

ao = -

I C - I CO IE

U CB = const.

»-

IC IE

U CB = const.

обычно IC0VB>VE для транзистора npn и VE>VB>VC для pnp. 1.3

Статические характеристики транзисторов

Вольт-амперные характеристики транзистора описывают его поведение при постоянном токе и позволяют анализировать передачу переменных сигналов.Для транзистора, рассматриваемого как квадрант, I-U характеристики могут быть построены путем задания соотношений между напряжениями и токами на входе и выходе, в то время как используемый здесь метод маркировки напряжения и тока (направления стрелок) (в разделах 1.1 и 1.2) типично для четырехходового описания транзистора. На рис. 6а, б, в показаны семейства характеристик по постоянному току биполярного транзистора NPN для системы ОЭ: · выходные характеристики (рис. 6а) IC = f (UCE) при IB = const.

переходные характеристики (рис.6b)

IC = f (IB)

с UCE = const.

входные характеристики (рис. 6в)

UBE = f (IB) при UCE = const.

Область насыщения

Активная рабочая площадь

100

P = 300 МВт IB = 0,5 мА

0,4MA

IC [MA]

0,3MA 40

0,2MA

600003

0,3MA 400003

0,2MA

0,3ma 40 0003

0,2MA

60 0003

0,3MA 40 0003

0,2MA

Рис.6а. Выходные характеристики биполярного транзистора NPN (БД145) в схеме WE На выходных характеристиках нанесены дополнительные линии: разделяющие активную рабочую область (переход база-коллектор смещен в обратном направлении) и область насыщения (переход база-коллектор смещен в прямом направлении), постоянные потери мощности коллектора (гипербола IC=P/UCE, P=300мВт). 100

UCE = 5V 2V 80

1V 0.5V

IC [мА]

0 0,0 0,1

0,2 0,3

0,4

0,5

0,6

IB [мА]

Рис.6б. Переходный характеристика NPN биполярного транзистора (BD145) в системе EC 0.7

U CE = 2V

ВБО [В]

0,6

0,5

0,4 0,05

0,10

0,15

0,20

0,25

0,30

0,35

0,40

IB [мА]

Рис. 6в. Входная характеристика биполярного транзистора NPN (BD145) в схеме WE, ее ход практически не зависит от параметра UCE 6

1.4

Малосигнальные параметры биполярного транзистора

Как видим, все характеристики биполярного транзистора нелинейны. Независимо от нелинейности характеристики, если учесть достаточно короткий участок, всегда можно аппроксимировать его прямой линией. Параметры матрицы [h] транзистора представляют собой коэффициенты направленности прямых, аппроксимирующих характеристики транзистора в конкретной точке (называемой рабочей точкой). Эти параметры описывают свойства транзистора, например.усиления только вблизи этой точки, поэтому их можно использовать для расчета параметров усилителя малого сигнала (амплитуда переменного сигнала Um > 1, а n = 1 (при комнатной температуре

— связь между параметрами h21e и h31e следующим образом h × 26 мВ h21e = 21e IE

(12)

1.5 Усилительные свойства биполярного транзистора (исходный материал) Этот момент также будет полезен в упражнении 6. На рис. 8 показана принципиальная схема простого усилителя на биполярных транзисторах.

Рис. 8. Схема простого усилителя по схеме ЕС (транзистор pnp).

Для слабых сигналов схема усилителя, показанная на рис. 8, может быть заменена замещающей схемой, приведенной на рис. 9, по принципу: - источник питания, как источник напряжения с нулевым внутренним сопротивлением, представляет собой КЗ на землю для переменных сигналов, поэтому резисторы R1, RL на входе и выходе соединены с землей - транзистор заменен малосигнальной схемой замещения (рис. 7), где для упрощения учтено влияние параметр h22, который обычно имеет очень малое значение, в анализируемой модели транзистора не учитывался.

Рис. 9. Эквивалентная схема малосигнального транзисторного усилителя. Для такой схемы можно рассчитать коэффициент усиления по току, коэффициент усиления по напряжению и коэффициент усиления по мощности. В соотношениях, представленных ниже, предполагалось RLh21. Это позволяет отказаться от выходной проводимости транзистора и резистора смещения базы R1. а) Коэффициент усиления по току ki: I ki = 2, т.е. k i = h31e (13) I1 б) Коэффициент усиления по напряжению ku U ku = 2 (14) U1 будет определять соотношение I1 = 1 (15) h21e Ток источника тока I1 * h31, протекающий через RL, создает падение напряжения U2, равное: U 2 = -h31e I b RL Подставляя (15) и (14) в (13) и преобразовывая полученное уравнение, определяем коэффициент усиления по напряжению: h k u = 21 RL (16) h21 в) Коэффициент усиления по мощности kp Коэффициент усиления по мощности представляет собой отношение мощности, рассеиваемой в нагрузке, P2, к мощности, поступающей на вход системы, P1, т. е. P U I k P = 2 = 2 2 = ki k u (17 ) P1 U 1 I1 Подставляя зависимости (13) и (16) в (17), получаем: (h) 2 (18) k P = 21e RL h21e

Ход учений.

В рамках упражнения должны быть определены вольт-амперные выходные, входные и переходные характеристики транзистора в схеме ВЭ. Перед началом измерений следует: 1. Определить тип транзистора (npn или pnp), расположение выводов (электродов) и его допустимые параметры с помощью каталога, 2. Определить, какой диапазон токов и напряжений можно использовать при измерениях чтобы не превысить мощность допуска Pc max и записать в отчете, 3.Определите полярность питания на входе. и вне. цепи, как требуется для транзистора pnp или npn в соответствующей схеме. Измерения вольт-амперных характеристик могут быть выполнены с использованием компьютерной программы «XY Recorder» или так называемого «Технический», т.е. считывание данных со счетчиков по точкам. Учитель решает, как проводить измерения. Использование программы «Рекордер» описано в инструкции к упражнению 1. 2.1

Выходные характеристики: IC = f (UCE) при фиксированном значении IB.

Измерение выходных характеристик транзистора NPN в схеме WE выполняется по схеме, представленной на рис. 10. Используйте двойной источник питания Agilent E3649A или E3631A в качестве входного источника питания и используйте измерители HP34401A для измерения соответствующих токов и напряжений. Установите счетчики тока в режим измерения тока AUTO.

Рис. 10. Схема измерения выходных характеристик в цепи WE для npn-транзистора Перед выполнением измерения во входном блоке питания установите ограничение по току 5мА, а в выходном блоке питания при увеличении напряжения - 30мА.Произведите серию измерений не менее чем для трех значений базового тока для ВКЭ в диапазоне от нуля до 10В. Если измерения производятся «техническим» методом, результаты заносят в таблицу, и на их основе вычерчивают полученные характеристики на миллиметровой бумаге. Если же измерения выполняются с помощью компьютера, то счетчики в выходной цепи именуются соответствующим образом (в соответствии с инструкцией по эксплуатации регистратора), а скорость нарастания напряжения в источнике питания устанавливается равной 30 с. . После выполнения измерения распечатываем полученные выходные характеристики (подписываем распечатку фамилиями учащихся группы).По полученным исходным характеристикам определяем малосигнальные параметры h31e и h32e в точке измерения, указанной преподавателем.

2.2

Входные характеристики: UBE = f (IB) при фиксированном значении UCE.

Собрать измерительную систему для измерения входных характеристик транзистора по схеме измерений, представленной на рис. 11. Используйте сдвоенный источник питания Agilent E3649A или E3631A в качестве источника питания в конфигурации коллектора и входного источника питания с повышением напряжения.На базовом входе питания (питание с повышением напряжения) установить ограничение тока 5 мА, на коллекторном питании 30 мА. Выполните серию измерений для напряжений UCE = 0В, 1В и 10В. Установите диапазон напряжения на источнике питания с увеличением напряжения таким образом, чтобы диапазон по оси X базового тока IB был в два раза больше значения базовых токов, используемых для измерения выходных характеристик. Выведите полученные входные характеристики и определите по ним значение параметра h21e в той же рабочей точке, что и в п.2.1.

Рис. 11. Система измерения входных характеристик в цепи WE для транзистора NPN

2,3

Переходные характеристики: IC = f (IB) при фиксированном значении UCE

(например, UCE = 2В). Найдите параметр слабого сигнала h31e. 2.4

Дополнительное задание - расчет параметров усилителя, построенного на базе испытуемого транзистора (по п.1.5) Последовательность действий: - Примите сопротивление нагрузки анализируемого усилителя (например, RL = 1кВт.) - Начертите эквивалентную схему слабого сигнала анализируемого усилителя. Дополнительно на выходных характеристиках нарисуйте соответствующий рабочий процесс (для Ucc = 10В). - Рассчитать коэффициенты усиления: ток, напряжение и мощность усилителя, выполненного на испытуемом транзисторе в выбранной рабочей точке.

IT Professional / Мобильные технологии / Квантовый компьютер от А до Я

На рубеже сентября и октября 2019 года компания Google объявила в корпоративном блоге о том, что построила 54-кубитный квантовый компьютер, который за 200 секунд способен решать задачи, на выполнение которых берутся 10 тысяч современных суперкомпьютеров. годы. Статья на эту тему также была опубликована в престижном научном журнале Nature. Итак, давайте попробуем объяснить, что такое квантовый компьютер.

Прежде чем мы углубимся в это, стоит отметить, что в дополнение к чисто маркетинговому сообщению о компьютере Sycamore Google также заявил, что его квантовая машина достигла так называемогоквантовое превосходство. Это означает, что он может решать проблемы, с которыми не могут справиться традиционные компьютеры. Первую информацию о квантовом преимуществе Sycamore общественности, еще до ее публикации в Nature, предоставила Financial Times, раскрыв существование 54-кубитного (или на самом деле 53-кубитного, потому что один кубит оказался нерабочая) машина. Согласно журналу, процессор выполнил серию вычислений за 200 секунд, которые традиционный суперкомпьютер выполнил бы за 10 000.годы. Они заключались в генерации последовательности чисел и проверке того, является ли их распределение случайным. В расчетах использовался алгоритм Шредингера-Фейнмана.

Конечно, на практике его пока немного, но, по словам Google, ему удалось экспериментально доказать, что квантовое преимущество реально и что квантовые компьютеры действительно изменят наш мир через несколько лет. Это правда, что компьютер Google был разработан специально для решения конкретной задачи — именно для доказательства квантового преимущества, но это не единственный квантовый компьютер в мире.На подобных машинах работают в том числе IBM или Intel, а также университеты и частные предприятия в Китае. Кроме того, на рынке уже доступны коммерческие сервисы, использующие вычислительную мощность квантовых компьютеров, например, 20-кубитный IBM Q System One или машины канадской компании D-Wave Systems. Последний должен иметь 2 тысячи. кубитов, но это, скорее всего, гибридное решение, а не чисто квантовое.

> КУБИТ - ОСНОВА КВАНТОВЫХ РАСЧЕТОВ

Как известно, в используемых в настоящее время процессорах основными элементами, составляющими их логико-вычислительную структуру, являются так называемыелогические ворота. И входное, и выходное состояния этих вентилей описываются различимыми напряжениями на транзисторах, из которых они состоят. Эти значения напряжения соответствуют непосредственно нулям и единицам, используемым в двоичном методе кодирования информации. Вычислительный процесс заключается в манипулировании состояниями транзисторов, входящих в логические элементы, таким образом, чтобы получить число в двоичной системе, которое и будет результатом наших вычислений. Порядок и правила проведения этих манипуляций есть не что иное, как программа, которую выполняет процессор компьютера.

В случае квантовых машин данные представлены не напряжениями двух состояний на транзисторах, а квантовым состоянием системы. Эволюция этой квантовой системы во времени, аналогичная переключению транзисторов, соответствует вычислительному процессу. Грамотное планирование эволюции квантовой системы, т.е. создание соответствующего квантового алгоритма (программы), позволяет добиться результата вычислений намного быстрее, чем это было бы в случае традиционных компьютеров.Это не биты, а так называемые квантовые биты называются кубитами или в полонизированной версии кубитами. Отличие от известного нам бита в том, что кубит не имеет фиксированного значения 0 или 1. По правилам квантовой механики он находится в состоянии между нулем и единицей, называемом суперпозицией. Только во время измерения, т.е. считывания результата расчета, кубит может принимать одно из двух значений: 0 или 1.

Именно с явлением суперпозиции и, следовательно, возможностью одновременного выражения двух значений через кубит связан огромный вычислительный потенциал квантовых компьютеров. Два кубита представляют уже четыре запутанных значения (00, 01, 10, 11), а три кубита восемь (000, 001, 010, 100, 101, 110, 011, 111) — 22 и 23 возможности соответственно. Восемь кубитов могут хранить сразу 256 значений, а 16 кубитов — 65 536 значений соответственно.Конечно, эти состояния уже нельзя рассматривать как независимые, и поэтому говорят, что они переплетены друг с другом. Идя дальше, компьютер с тысячей кубитов уже имеет 21 000 запутанных состояний, и теоретически такая машина, как вышеупомянутый 2000-кубитный D-Wave 2000Q, может одновременно кодировать 22 000 зависимых значений. Это больше, чем количество атомов в известной Вселенной.

Из-за того, что кубиты запутаны друг с другом, квантовый компьютер производит вычисления над всеми значениями одновременно, а не, как традиционный компьютер, в строго определенном порядке — одна операция за другой.Именно такой способ выполнения вычислений по всем запутанным состояниям одновременно дает огромную скорость обработки данных. Квантовый компьютер может буквально выполнять такие сложные вычисления, как нахождение закрытого ключа, используемого в алгоритме RSA, за долю секунды, на что у обычных суперкомпьютеров ушли бы тысячи лет. Расположение многих кубитов создает так называемую квантовый регистр. Его можно рассматривать как одну изолированную систему, состоящую из многих компонентных систем.Данные, содержащиеся в квантовом регистре, обрабатываются правильно спроектированными квантовыми логическими вентилями, т.е. квантовые схемы.

> КВАНТОВЫЕ АЛГОРИТМЫ И ПРОТИВОРЕЧИЕ АЛГОРИТМА ШОРА

Создание квантовых алгоритмов очень сложно по нескольким причинам. Во-первых, они используют неинтуитивные эффекты квантовой механики, такие как суперпозиция состояний или интерференция амплитуд вероятностей, квантовая запутанность и квантовый параллелизм, т.е.повышение вероятности данного результата путем выполнения других вычислений. Во-вторых, квантовые алгоритмы являются вероятностными алгоритмами и основаны на распределении вероятностей и эволюции распределения вероятностей во времени. Программирование квантового компьютера усложняется еще и тем, что он может выполнять огромное количество вычислений одновременно, используя множество вычислительных путей одновременно, но на конечный результат также отчасти влияют результаты вычислений, которые кажутся никак не связанными между собой. к основному алгоритму расчета.Это результат вышеупомянутого квантового параллелизма.

Наиболее известные квантовые алгоритмы включают алгоритм Шора 1994 года для нахождения простых чисел, Китаева 1995 года для выполнения быстрого квантового преобразования Фурье, Гровера 1996 года для поиска в базе данных и Саймона 1997 года для нахождения маски XOR функции 2-на-1. Пожалуй, самым эмоциональным и эмоциональным среди компьютерщиков и криптологов является алгоритм Питера Шора. В результате использования произведения двух очень больших простых чисел он позволяет практически мгновенно восстановить закрытый ключ, используемый в широко распространенном алгоритме шифрования RSA, который невозможно расшифровать за разумное время с помощью современных суперкомпьютеров.Подробнее об этом можно прочитать в предыдущем выпуске журнала IT Professional на стр. 73. Второй интересный алгоритм был разработан Ло Кумаром Гровером из лабораторий Bell в Нью-Джерси. Это полезно при поиске в огромных неструктурированных базах данных. Теоретически квантовому компьютеру, использующему алгоритм Гровера, не должно требоваться более нескольких секунд, чтобы обыскать все фотографии, размещенные в Интернете, и найти, например, конкретного человека.

[...]

Автор - независимый журналист, пропагандирующий науку и технологии.

Краткая история информатики - Рышард Тадеушевич - электронная книга + книга

Краткая история информатики

Рышард Тадеушевич

Издательство РМ, 03-808 Варшава, ул. Минская 25 [электронная почта защищена] www.rm.com.pl

Никакая часть этой работы не может быть воспроизведена или распространена в любой форме и любыми средствами (электронными, механическими), включая фотокопирование, запись на пленку или другие системы, без письменного согласия издателя.Все торговые названия и названия продуктов, встречающиеся в этой публикации, являются товарными знаками или зарегистрированными товарными знаками соответствующих владельцев. Издательство RM Publishing приложило все усилия, чтобы обеспечить высочайшее качество этой книги, но не дает никаких гарантий ни для кого. Издательство РМ ни при каких обстоятельствах не несет ответственности за любой ущерб, возникший в результате использования информации, содержащейся в данной публикации, даже если Издательство РМ было уведомлено о возможности возникновения убытков.

В случае возникновения трудностей с покупкой этой книги, пожалуйста, свяжитесь с издателем: [email protected]

ISBN 978-83-8151-190-2 ISBN 978-83-8151-084-4 (электронная публикация) ISBN 978-83-8151-085-1 (mobi)

Редактор: Юстина Мровец Ответственный редактор: Ирмина Вала-Пегерская Редактирование: Мирослава Шиманская Вычитка: Юстина Мровец Графический контроль: Гражина Енджеец Источник изображения: GRAW Studio Графическая версия обложки: Tomasz GRAW Studio Редактор электронной версии: Tomasz GRAW Studio электронная версия: Marcin Fabijański Проверка электронной версии: Юстина Мровец

Содержание

Введение.Что такое информационные технологии

1 Первые вычислительные машины

2 Первый механический компьютер Бэббиджа

3 Программа Ады Лавлейс

4 Первые поколения компьютеров

5 Интегральные схемы

6 Разработка первых польских компьютеров в сторону мейнфреймов

3
8 Развитие микропроцессоров

9 Микрокомпьютеры

10 Революция персональных компьютеров. Создание стандарта IBM PC. Флешки

Компакт-диски

14 Мелочь и радость, или как была изобретена мышь

15 Программное обеспечение – душа компьютера

Начало развития языков программирования

Практика или теория, т. е. FORTRAN против ALGOL

Открытие компьютеров для делового мира - язык COBOL

Кое-что для начинающих - BASIC

Языки несбывшихся надежд - PL/1, FORTH и Clipper

Преобразованный функциональный ALGOL - Pascal
и его
C варианты

Java и Python - новые популярные языки программирования

Манипулятивные языки символ mi - LISP и LOGO

16 "Клопы" в программах

17 Компьютерное программное обеспечение как продукт

18 Появление и развитие первых операционных систем

Система, ознаменовавшая прорыв - Unix

Первые операционные системы для индивидуальные пользователи — CP/M и MS DOS

Возникновение и эволюция Windows

Первая свободная операционная система — Linux

19 Первые системы для мобильных устройств

Android

20 Разработка прикладного программного обеспечения — веб-браузеры

21 E- почтовые программы

22 Текстовые редакторы

23 Электронные таблицы

24 Базы данных

25 Маленький и удобный компьютерный компаньон

26 Развитие компьютерных сетей

27 Компьютерные услуги - огромный и постоянно растущий рынок Интернет
3 9
Как военный ARPANET стал гражданским интернетом
9000 2 Создание системы веб-сайтов и ее последствия

Интернет в Польше

Развитие коммуникаций в компьютерных сетях

29 Социальные сети и обмен мгновенными сообщениями

30 Интернет-энциклопедия

31 Интернет вещей

32 Большие данные

3 3 или софт бесплатный?

34 Политические детерминанты и социальные последствия развития ИТ

35 Конец истории, или Как компьютеры сегодня мешают нашей повседневной жизни

ВВЕДЕНИЕ

Что такое ИТ 90 143
ГЛАВА 1
902 142 Первые счетные машины 90

Первые поколения компьютеровАтанасов — автор идеи — и Клиффорд Берри — конструктор первой электронной счетной системы ABC, построенной в 1939 году с использованием 270 электронных ламп. К сожалению, ABC нельзя было запрограммировать, поэтому технически это не был компьютер.

Более поздняя история компьютеров была отмечена так называемыми поколениями. Безусловно, развитие компьютерной техники идет непрерывно и непрерывно. Однако время от времени инновации кажутся настолько значительными, что их обычно считают пограничными для определенных этапов разработки аппаратного обеспечения — они возвещают о появлении новых поколений.Временные границы отдельных поколений весьма неопределенны, так как правилом было длительное сосуществование машин, принадлежащих к разным поколениям. Новые компьютеры медленно и неохотно вытесняли старые, но хорошо известные, хорошо запрограммированные и успешно используемые машины предыдущих поколений.

Поколения можно описать рядом технологических признаков, каждый из которых позволяет указать параметры, характеризующие отдельные поколения, и сигнализировать об общей тенденции развития.Вот характеристики (римские цифры обозначают номера соответствующих поколений):

Схемы, из которых состоит компьютер

I Электронные лампы

II Транзисторы

III Полупроводниковые интегральные схемы

IV Крупномасштабные интегральные схемы (БИС)

V Интегральные схемы очень большого масштаба (СБИС)

Тенденция заключалась в получении меньших по размеру, более быстрых, более надежных и дешевых схем.

Оперативные ЗУ

I Барабаны магнитные

II ЗУ на сердечниках (ферромагнитные)

III ЗУ на сердечниках (ферромагнитные)

IV Интегральные схемы (БИС)

V Интегральные схемы (СБИС), сверхпроводники

все больше и больше емкости в форме все более и более плотно упакованных интегральных схем.

Массовые запоминающие устройства

I магнитные ленты и барабаны

II магнитные ленты и диски

III магнитные диски и иногда ленты

IV магнитные диски и дискеты

V оптические диски, магнитные диски и флэш-накопители емкость до очень больших (массовых) размеров доступной памяти при резком снижении стоимости хранения одного байта.

После пятого поколения компьютеров дальнейшая нумерация была прекращена, потому что изменения и прогресс были настолько быстрыми, и в то же время настолько радикальными, что за ними уже не успевали. Но в книге по истории информатики обязательно должны быть упомянуты самые старые поколения.

Началом первого поколения компьютеров можно считать 1944 год, ведь именно тогда появился первый широко известный компьютер (в современном понимании этого слова) — Mark I, построенный Говардом Айкеном в Гарвардском университете.Mark I был огромной машиной: 17 метров в длину, 2 метра в высоту и один метр в ширину. В нем было 3000 переключателей (механических), 750 000 электронных ламп и 800 километров проводки. Он работал в десятичной системе счисления (не двоичной!) с точностью до 23 значащих цифр. Он делал до 3 сложений в секунду, умножение занимало 6 секунд, а деление — 12 секунд. Слова «компьютер» еще не существовало, поэтому машина была переименована в IBM Automatic Sequence Controlled Calculator.Стоит отметить, что он эксплуатируется с хорошими результатами уже более 10 лет. Она была настолько велика, что для ее представления понадобились два рисунка.

Создатель этого компьютера Говард Айкен был гениальным строителем, но не провидцем. Известно его высказывание: Всего шести цифровых электронных машин хватило бы, чтобы удовлетворить вычислительные потребности всех Соединенных Штатов. Излишне говорить, что он ошибался.

Одним из первых полностью электронных компьютеров был ENIAC (электронный числовой интегратор и компьютер). Он содержал более 18 000 электронных ламп и выполнял вычисления по жесткой программе (без условных инструкций) с использованием десятичной арифметики. Он был построен в 1945 году Джоном Преспером Эккертом и Джоном Уильямом Мочли в Пенсильванском университете в США и использовался в военных целях.Это огромная машина: в виде прямоугольника 12 на 6 метров, U-образной формы, 42 шкафа из окрашенной в черный цвет стали высотой 3 метра, шириной 60 сантиметров и глубиной 30 сантиметров.

Мочли и Эккерт запатентовали конструкцию ENIAC как первого электронного компьютера, заинтересовали Ремингтона Рэнда патентом и начали (с 1949 г.) производить компьютеры общего назначения (не для военного использования).Эти первые в мире компьютеры для продажи были известны как UNIVAC I (UNIVersal Automatic Computer). Следует помнить, что компьютер UNIVAC угадал результат президентских выборов в США в 1952 году. Еще до того, как избирательные участки были закрыты, компьютер, расположенный в Бюро переписи населения США, показал, что Дуайт Дэвид Эйзенхауэр будет избран президентом. Он угадал правильно!

К сожалению, в 1973 году Мочли и Эккерт потеряли свой патент, поскольку суд установил, что на самом деле первым электронным компьютером была машина ABC Атанасова и Берри, о которой я упоминал в начале этой главы.На тот момент производство компьютеров UNIVAC было прекращено.

Еще одной важной машиной первого поколения был очень успешный (двоичный!) компьютер EDVAC (электронный автоматический компьютер с дискретными переменными) 1952 года, созданный среди прочих Джоном фон Нейманом. Он очень интересный человек, натурализованный в США, Венгрии, профессор Принстонского университета, один из создателей американской атомной бомбы. Он внес огромный вклад в создание теоретических основ информатики - его общая концепция компьютерной структуры EDVAC используется при построении компьютеров и по сей день, поэтому иногда говорят, что это компьютеры с фон-неймановской архитектурой.Соавторами машины EDVAC были также Мочли и Эккерт, упомянутые выше как конструкторы ENIAC, которые затаили обиду на фон Неймана за то, что он «владел» их концепциями. Сегодня невозможно сказать, кто был прав в этом споре, но фон Нейман вошел в историю, потому что он был самым известным.

В случае с компьютерами первого поколения еще никто не понял, с каким прекрасным и универсальным инструментом мы имеем дело.Именно поэтому эти компьютеры использовались достаточно банально — для составления разного рода математических таблиц.

Здесь стоит упомянуть, что первые математические таблицы были созданы в начале второго тысячелетия до нашей эры (по европейскому счету времени), в Китае их обычно использовали для облегчения умножения больших чисел. Еще одним приложением, для которого требовались табличные значения, была морская навигация.Чтобы упростить его, Альфонс X Мудрый (из Толедо) ввел в 1252 г. таблицы с указанием местоположения наиболее значимых небесных тел, и на протяжении более 200 лет все моряки отправлялись в море, снабженные «альфонсовыми таблицами». Более современные астрономические таблицы (наряду с таблицами синусов и косинусов) были введены в 1475 году немецким математиком и астрологом, известным как Региомонтан (на самом деле его звали Иоганнес Мюллер, и он приехал из Кенигсберга в Баварии), а таблицы шести тригонометрических функций были опубликовано в 1551 году другим немцем, известным как Ретикус (настоящее имя: Георг Иоахим фон Лаухен).Таблички Ретикуса были настолько точными, что использовались практически без изменений до середины 20 века. Точно так же логарифмы, введенные в 1594 году (Джоном Нейпиром), были сведены в таблицы Генри Бриггсом (Оксфорд) в 1617 году с такой точностью, что последующие поколения математиков пользовались этими таблицами практически без изменений.

Именно из-за важности и полезности различных таблиц первые компьютеры были построены исключительно потому, что большинству таблиц, вычисляемых «вручную», нельзя было доверять.При обсуждении мотивов создания первого компьютера Чарльза Бэббиджа я уже упоминал, что он содержал многочисленные ошибки, введенные по ошибке счетчиками или (чаще) появлявшиеся при печати. Источником достоверных таблиц могла быть только машина, полностью автоматически производящая все расчеты и печатающая результаты (без участия человека!)Интересным фактом (с точки зрения сегодняшнего дня, характеризующегося повсеместностью компьютеров) является то, что долгое время им не находилось другого применения!

Второе поколение компьютеров было создано в 1950-х годах с массовым развитием полупроводников и электронных транзисторных схем. Считается, что она была запущена транзисторной машиной под названием TRADIC (TRAnisitor DIgital Computer), построенной в Bell Laboratories в 1954 году.С другой стороны, коммерческое появление компьютеров второго поколения, несомненно, связано с появлением в 1958 году моделей IBM 7070 и IBM 7090.

У этого поколения была короткая жизнь, потому что тогда (в конце ), что появились интегральные схемы. Компоненты компьютеров, построенных с использованием этих систем, были меньше и эффективнее, чем построенные на отдельных транзисторах, и — благодаря меньшему количеству спаянных соединений — практически не ломались.Эта новая технология вытеснила транзисторы во всех приложениях, но в вычислительной технике это произошло чрезвычайно быстро. Детали этого процесса будут рассмотрены в следующем разделе, но здесь стоит упомянуть, что первые интегральные схемы использовались в основном в калькуляторах, а не в компьютерах. Калькуляторы стоили дешевле, а желающих ими пользоваться было гораздо больше, чем начинающих пользователей компьютеров, так что действовали законы рынка: интегральные схемы для калькуляторов производились в большом количестве, так что это было очень выгодно - что в свою очередь стимулировал полупроводниковую промышленность.

В качестве любопытства стоит добавить, что в Польше, в отрыве от западных технологий, в 1970 году мы работали над ламповой ЭВМ (машина УМС-1), производившей (без каких-либо проблем) очень сложные вычисления. Я работал с этой машиной и помню, что очень важным ИТ-инструментом в те времена был резиновый молоток, который, открыв стальную дверь огромного шкафа, в котором светились сотни ламп, постукивал по пакетам, чтобы удалить бракованные контакты.

У этого компьютера, однако, было большое преимущество: он был настолько горячим, что даже в самый лютый мороз с ним было очень тепло! Поэтому во время знаменитой зимы века первым делом пришедших на работу исследователей было включить компьютер и провести какие-то большие вычисления. Сборник решений численных задач, связанных со знаменитой теорией хаоса, собранный таким образом, впоследствии получил признание на международных конференциях и поразил американских исследователей, оснащенных в несколько сотен раз более быстрыми компьютерами!

Я сам использовал компьютер второго поколения (Odra 1013) при подготовке докторской диссертации.Программы для этого компьютера были перфорированы на бумажной ленте. Найти ошибку в такой программе было очень сложно.

Подводя итог знаниям о втором поколении компьютеров: оно было недолгим, но транзисторы позволили миниатюризировать компьютеры, а также позволили построить машины, достаточно надежные для использования в экономических учреждениях, в промышленности и в военный.

С этого момента и по сей день начинается динамичное развитие информатики!

[1] Как и в случае с утверждением Ады Лавлейс в предыдущей главе, приведенная здесь цитата обычно используется в статьях и заявлениях ученых-компьютерщиков, но я не могу определить источник.Так давайте включим его в ИТ-традицию, а не в ИТ-историю.

ГЛАВА 5

Интегральные схемы

Интегральные схемы сегодня являются основным строительным блоком, из которого состоит все электронное оборудование — не только компьютеры, но и все электронные устройства, такие как мобильные телефоны. Итак, давайте познакомимся с историей этих систем.

История изобретения интегральной схемы связана с компанией Texas Instruments и инженером этой компании, обладателем исторического патента на интегральную схему, Джеком Килби.

Первоначально он работал в компании в Милуоки, производя электронные схемы для связи армии США. В этой компании он познакомился с полупроводниковой техникой, так как с 1952 года занимался производством германиевых транзисторов (по лицензии фирмы Белл). В 1958 году Джек Килби присоединился к тогдашней мощной электронной компании Texas Instruments, где в июле того же года произвел первую интегральную схему.Это был бистабильный триггер, один из основных элементов каждого компьютера до сегодняшнего дня. 28 августа 1958 г. (в других источниках упоминается 12 сентября 1958 г.) была проведена первая демонстрация работы интегральной схемы производства Килби. Это было не очень красиво, но в одном электронном элементе собрались функции, которые раньше требовали объединения множества отдельных элементов. В настоящее время одна интегральная схема может содержать до нескольких сотен миллионов электронных компонентов, что является залогом повышения эффективности и миниатюризации современных электронных устройств.Однако потребовалось почти 10 лет, чтобы эпохальное изобретение Килби было должным образом оценено и использовано. Но затем он произвел революцию в электронике, а сам изобретатель получил высшую форму признания, так как в 2000 году ему была присуждена Нобелевская премия по физике.

Интегральные схемы могут включать в себя более крупные или более мелкие части компьютерной структуры, что связано как с классификацией этих микросхем, так и с нумерацией компьютеров следующего поколения.Первые интегральные схемы включали в себя отдельные простые модули, составляющие основные «кирпичики» в структуре ЭВМ: «вентили», схемы, выполняющие логические операции, триггеры, усилители, генераторы и т. д. Сегодня эта объединяющая шкала называется SSI (small масштабная интеграция) и связана с ним с третьим поколением компьютеров. Классическая машина третьего поколения была полностью основана на интегральных схемах IBM System 360, представленных в продаже в 1964 году.

Эта машина действительно совершила прорыв. Он был построен и продан тысячами экземпляров. Пользователь - в зависимости от своих потребностей, он мог купить компьютер меньшего размера (например, 360 модель 20) или большего размера (выпускались модели номер 30, 44, а также модель 65). Смоделировали компьютеры IBM System 360 русские, которые заказали во всех странах СЭВ (т.е. социалистических странах) производство компьютеров системы RIAD, которые фактически были копиями этих машин IBM.Маркировались условными обозначениями Р-10, Р-20, Р-30 и т. д. - до Р-65). Польша, у которой тогда были свои очень хорошие компьютеры серии Odra 1300, была вынуждена производить компьютер R-30. Польские инженеры усовершенствовали конструкцию этой машины, и она выпускалась как Р-32, а затем как Р-34.

ГЛАВА 6

Развитие компьютеров в сторону мэйнфреймов

Компьютеры IBM System 360 и созданные на их основе российские РИАДы задают определенное направление развития ИТ, заключающееся в создании компьютеров, которые становятся все крупнее, быстрее и способны поддерживать больше и больше пользователей одновременно.Такие компьютеры назывались мейнфреймами, и в их конструкции доминировала IBM, хотя другие производители тоже старались не отставать от нее. О пропорциях, однако, свидетельствует популярный в 70-х годах термин: IBM and the Seven Dwarfs (ИБМ и семь гномов). Для справки отметим, что мейнфреймы производились (помимо IBM) следующими компаниями: Burroughs, Control Data Corporation, General Electric, Honeywell, NCR, RCA и UNIVAC.

Мейнфреймы были предназначены для поддержки нескольких бизнес-клиентов, которые могли одновременно использовать ресурсы и вычислительные услуги одного большого мейнфрейма благодаря технологии множественного доступа, разработанной и улучшенной IBM, и одновременной поддержке различных бизнес-процессов (англ.смешанная нагрузка).

Мэйнфреймы были очень эффективными и быстрыми, но не это было их самой важной особенностью. В этом отношении они сильно уступали суперкомпьютерам, о которых я напишу в главе 12. Однако от них ожидалась очень надежная и безотказная работа. Им приходилось работать сотни часов без перерыва, потому что выход из строя компьютера, на котором выполняется важный бизнес-процесс, — это катастрофа. Подсчитано, что стоимость 1 часа выхода из строя компьютера означает убыток в размере в зависимости от вида поддерживаемой компании:

для брокерской компании 6 миллионов 480 тысяч.

долларов США для энергокомпании 2 млн 800 тыс.

долларов США для банка, обслуживающего кредитные карты 2 миллиона 580 тысяч.

долл. США для телекоммуникационной компании 2 млн долл. США

для производственной компании 1 млн 600 тыс. долл. США USD

Неудивительно, что производители мэйнфреймов ставят надежность и надежность на первое место. Высокоскоростные линии передачи данных также имели большое значение, позволяя передавать информацию между пользовательскими терминалами (иногда очень удаленными) и мейнфреймом, который обрабатывал их в режиме реального времени.

У мейнфреймов были свои требования. Их общей чертой были большие размеры. Компьютерная система состояла из множества шкафов, заполненных электроникой, и занимала целую большую комнату. Пол в таком месте должен был быть двойным, потому что отдельные модули системы должны были соединяться многочисленными кабелями, которые, если бы они скручивались на полу, составляли бы настоящую полосу препятствий для людей, управляющих компьютером. Но, следовательно, каждый модуль пола приходилось при необходимости приподнимать специальной присоской, чтобы можно было проверить все, что под ним, на предмет хорошего контакта.Я это хорошо знаю по своему опыту, потому что, работая над RIAD, я сам бегал с такой вот присоской!

мейнфреймам нужен кондиционер. Это было дорого (кондиционер потреблял больше энергии, чем сам компьютер) и неудобно для обслуживания (чтобы попасть в такую ледяную пещеру летом, нужно было в спешке натягивать свитер).

IBM была настолько уверена в своем (бесспорном) лидерстве на рынке мейнфреймов, что игнорировала то, что происходило вне сектора мэйнфреймов.А случилось многое!

Всякий раз, когда я думаю об этом, на ум приходит аналогия с уничтожением динозавров. Они были огромными и доминировали во всех средах. Вероятно, они не обращали внимания на крошечных млекопитающих, которые прятались где-то в их норах. Но произошел катаклизм, в результате которого динозавры вымерли, а млекопитающие заполонили землю.

Катаклизмом, который де-факто положил конец доминированию мэйнфреймов, стало дальнейшее развитие интегральных схем и колоссальное увеличение возможностей мини- и микрокомпьютеров.Прежде чем я напишу о микропроцессорах (глава 8) и связанных с ними миникомпьютерах (глава 9), я хотел бы посвятить несколько слов истории первых польских компьютеров.

ГЛАВА 7

Первые польские компьютеры

Как я уже писал, история первых (в мировом масштабе) компьютеров была связана в основном с достижениями американских компьютерщиков и конструкторов. Это не значит, однако, что интересные решения счетных машин не возникали в других странах мира.Например, в СССР еще в 1950-е годы были построены первые ЭВМ - в том числе МЭСМ, запущенная 25 декабря 1951 года, или БЭСМ, использовавшаяся для расчетов, связанных с космическими полетами, в которых СССР долгие годы был в авангарде. . Однако я не буду включать тему советских компьютеров в краткую историю информатики, потому что мировые линии развития постоянно навязывались американцами. Точно так же для ясности я не упомянул немецкий компьютер Konrad Zuse 1941 года, хотя он был раньше, чем рассмотренный выше компьютер Mark I.Однако именно Марк I положил начало эволюции компьютеров, которая продолжается и по сей день, ведь работы Конрада Цузе канули в Лету после того, как Германия проиграла Вторую мировую войну.

Однако есть кусочек компьютерной истории, который здесь нужно напомнить, хотя он и не стал вехой в развитии мировой компьютерной науки. Я говорю о первых польских компьютерах. Первым польским электронным компьютером был XYZ, построенный в 1958 г. сотрудниками Отдела математических аппаратов Польской академии наук (позже Институт математических машин).Коллектив создателей этого компьютера возглавил проф. Леон Лукашевич. Я ценю тот факт, что когда меня избрали членом Польской академии наук в 2002 году, именно Леон Лукашевич порекомендовал меня и представил мои научные достижения.

Машина XYZ была в основном экспериментальной, но первый польский служебный компьютер ZAM-2 был построен на основе наблюдений, собранных во время его создания в 1961 году. Этот компьютер выполнял практические расчеты (для Towarzystwo Ubezpieczeń i Reasekuracji WARTA), а также был выпущен ограниченной серией из 12 штук для внутреннего рынка и на экспорт (в ГДР).Другой компьютер, ZAM 41, также был создан в Институте математических машин в Варшаве, но затем производство компьютеров было передано Wrocławskie Zakłady Elektroniczne Elwro. Первоначально здесь производились ламповые компьютеры UMC-1 по проекту Варшавского технологического университета. было произведено 25 штук. Однако затем было решено, что Elwro будет разрабатывать свои собственные компьютеры. Создаваемые компьютеры должны были иметь общее название «Одра» и номера, присвоенные в соответствии с системой, сигнализирующей об уровне развития машины.Командой, образовавшей следующую реку Одра в Эльвро, руководил Танасис Камбурелис, грек-эмигрант и в то же время ярый польский патриот.

Первый компьютер Odra 1001 был построен в 1960 году, но особого успеха он не имел. Odra 1002 также не имела успеха. Производство в более крупных масштабах началось в 1963 г., когда была создана Одра 1003. Однако оно было небольшим: в 1963 г. было выпущено 2 единицы, в 1964 г. - 8 шт., в 1965 г. - 32 шт. Но можно сказать, что в середине 1960-х гг.В прошлом веке промышленное производство компьютеров началось в Польше.

Следующий компьютер, Odra 1013, был выпущен в большем количестве, это была машина, которую я лучше узнал как первую. Прототип этой ЭВМ был представлен в 1965 г., а в 1966–1967 годах выпускалось 42 таких ЭВМ в год. Этот компьютер был одним из лучших во всем блоке коммунистических стран, поэтому 53 из 84 произведенных машин пошли на экспорт.

Настоящим экспортным хитом также стала Odra 1204, разработанная в 1967 г. Экспортные экземпляры этой машины я тестировал во время дипломной практики в 1970 г., которую проходил в Elwro. Могу засвидетельствовать, что «Одра 1204» была действительно хорошей машиной, так что из 179 единиц, произведенных в 1968–1972 годах, 114 были отправлены на экспорт. Можно в шутку сказать, что Одра 1204 достигла высокого уровня, ведь один из ее экземпляров, проданный в СССР, находился в обсерватории на Эльбрусе, высочайшей вершине Кавказа.Одеры также работали в Новосибирске, в Даккском университете в Бангладеш или в Каирском университете.

Вернемся к 1967 году, когда появилась Odra 1204, потому что именно тогда в польской литературе впервые было использовано слово «компьютер». В это сегодня трудно поверить, но до 1967 года в статьях и книгах, связанных с информатикой, использовался только термин «Цифровая Электронная Машина» (сокращенно ЭМЦ), который представлял собой адаптацию названия, принятого в отечественной литературе.Однако в номере 2/1967 года журнала «Математические машины», издаваемого НОТ (Высшей технической организацией), появилась статья Адама Б. Эмпахера, в которой этот выдающийся популяризатор компьютерных наук употребил слово «компьютер».

Это вызвало настоящую бурю!

Редакция профессионального ИТ-журнала (!) сочла необходимым предварить текст статьи следующим редакционным комментарием:

В статье А.По Б. Эмпахеру, слово «компьютер» встречается много раз. Слово использовалось — по пояснениям автора — в том же смысле, что и английское «компьютер». Хотим подчеркнуть, что термин «компьютер» был включен в текст по явно выраженной просьбе Автора, вопреки мнению редакции, которая оговаривается при введении языковых новообразований».

Как видите, термин «компьютер» родился в Польше с болью, как и сами компьютеры родились с болью, потому что недостатком машин, произведенных в Elwro, было отсутствие прикладного программного обеспечения.Хотя идеальный компилятор Algol продавался вместе с Odra 1204 (известный как Algol 1204, созданный во Вроцлавском университете командой под руководством Ежи Щепковича), это был инструмент для пользователей, которые хотели и знали, как программировать себя. Напротив, программ, готовых к немедленному использованию при решении технических, экономических или статистических вопросов, просто не было.Это значительно ограничивало практическую полезность созданных компьютеров, особенно в экономических приложениях, которые в то время стали играть очень важную роль. Поэтому для оснащения вновь созданного учреждения компьютерами для оказания вычислительных услуг предприятиям ZETO ZOWAR за четверть миллиона долларов США был приобретен компьютер IBM 1440 - довольно старый в электронном виде, но с очень богатым программным обеспечением.Крупнейшие компании со всей Польши проводили расчеты на этом компьютере, который в США считался машиной для малых и средних предприятий!

В этой ситуации конструкторы Elwro решили построить еще один компьютер, чтобы он мог использовать готовое программное обеспечение какой-нибудь хорошо оснащенной западной машины. После согласования с производителями британского компьютера ICT 1904 именно эта модель была выбрана в качестве «донора программного обеспечения».Ходят слухи, что компания ICT (впоследствии работавшая под названием ICL) согласилась продать необходимое нам программное обеспечение, потому что их инженеры не верили, что поляки смогут построить совершенно другой электронный компьютер, способный выполнять все их программы.

Был заключен договор, приобретены соответствующие лицензии и в 1970 году на рынок выпущен компьютер Одра 1304. меньше электроэнергии.Видимо глаза у англичан побелели!

Всего в 1970–1973 годах было выпущено 90 экземпляров этой модели компьютера, после чего Elwro приступила к выпуску значительно улучшенной версии под названием Odra 1305. На тот момент это была система с вычислительной мощностью, сравнимой с некоторыми продуктами недоступная тогда серия IBM 370 (модели 145 и 155). Производство этого удачного компьютера велось до 1975 года, когда СССР вынудил все коммунистические страны (т.е. зависимые от СССР) прекратить производство собственных компьютеров и начать выпуск компьютеров РИАД.Компьютеры

RIAD уже упоминались (в контексте копирования системы IBM 360), а машины Odra 1305 были произведены на Elwro в количестве 346 штук. Мы могли бы продать в десять раз больше...

Параллельно с ЭВМ Одра 1305 выпускались и меньшие размеры, но полностью программно совместимые с ЭВМ Одра 1305, Одра 1325 - в основном предназначенные для управления производственными процессами. Всего было выпущено 157 экземпляров.

Поскольку компьютер "Одра 1325" очень хорошо управлял различными объектами, им заинтересовались и военные. Выяснилось, что мобильные версии ЭВМ «Одра 1325», именуемые в армии «Родан 10», «Родан 10/79» и «Родан 15» (построенные группой под руководством Гелиодора Станека), отлично справились с управлением в радиолокационных системах РАМОН и ТАМАР, выпускаемых Чешские заводы Тесла.Было выпущено 135 ЭВМ Rhone 10 и 34 ЭВМ Rhone 15. Это было в 70-х годах, так давно, но оказалось, что хорошие военные решения так быстро не стареют. Несколько лет назад фурор во всем мире вызвала новость о том, что чешский радар, управляемый польским компьютером «Рона», успешно навел арабские ракеты (чехи продавали свою военную технику на Ближнем Востоке) на американский штат -арт боевой самолет.Самолет стоимостью в десятки миллионов долларов был сбит благодаря польскому компьютеру, который стоит в тысячу раз меньше!

Но не будем углубляться в эту тему, потому что американцы наши союзники...

[1] Этот журнал издавался в 1960-х и 1970-х годах под данным названием «Математические машины», а в 1980-х и 1990-х годах он назывался «Информатика».

[2] «Математические машины», 1967, № 2, с.30–39 — журнал доступен в Интернете. Там же можно прочитать, что шокированная редакция не остановилась на редакционном комментарии вышеуказанного содержания, а дополнительно сноске под статьей: Терминология, используемая под ответственность Автора.

[3] Это была аббревиатура названия Zakłady Elektronicznej Techniki Konstrukcji — Завод вычислительной Варшавы.

ГЛАВА 8

Развитие микропроцессоров

ГЛАВА 9

Микрокомпьютеры

ГЛАВА 10

Революция в области персональных компьютеров.Создание стандарта IBM PC

Глава 11

Микрокомпьютеры для домашнего использования

Глава 12

Суперкомпьютеры

Глава 13

История разработки компьютерной память была изобретена мышь

Программное обеспечение - душа компьютера

ГЛАВА 16

«Клопы» в программах

ГЛАВА 17

Программное обеспечение для ЭВМ как продукт

ГЛАВА 18

Глава 19

Первые системы для мобильных устройств 90 143
Глава 20

Разработка программного обеспечения для приложений - веб -браузеры

Глава 21

Программы электронной почты

Глава 22

.
ГЛАВА 24

Базы данных

Глава 25

Небольшой и удобный компьютер компаньон

Глава 26

Развитие компьютерных сетей

Глава 27

Компьютерные услуги - огромный и растущий рынок

Глава 28

9000 Интернет взрыв Глава 29

Социальные сети и обмен мгновенными сообщениями

Глава 30

Интернет Энциклопедия

Глава 31

Интернет вещей

ГЛАВА 32

Большие данные

Глава 33

FREE FRESHIRWARD или программное обеспечение или программное обеспечение? 90 143
ГЛАВА 34

Политические детерминанты и социальные последствия развития ИТ

ГЛАВА 35

Blender уроки

Категории

Элементарная база компьютеров второго поколения это транзистор

Поколения ЭВМ — урок. Информатика, 10 класс.

2.Второе поколение ЭВМ - От абака до компьютера

Элементная база: определение, классификация, специфические особенности

Первое поколение ЭВМ

Как работали первые компьютеры

ENIAC — самый мощный из первых компьютеров

Универсальный автоматический компьютер

Компьютеры второго поколения: 1950-1960-е годы

Изобретение транзисторных полупроводников

Пакетная система передачи данных

Характеристики компьютеров второго поколения

Третье поколение компьютеров: 1960-1970-е годы

Преимущества интегральных схем

Использование интегральных схем в современных компьютерах

Четвертое поколение компьютеров: от 1970-х до настоящего времени

Процессор Intel 4004

Первый домашний персональный компьютер

Создание операционной системы Windows

Появление Linux

Распространение мобильных устройств

Пятое поколение компьютеров: настоящее и будущее

II поколение

Персональный компьютер и ПО для него: 2018

Поколения ЭВМ

Компьютеры второго поколения: происхождение, история и эволюция? - Основное руководство

Основное руководство по компьютерам второго поколения: происхождение и история

Компьютеры второго поколения: эволюция

Невидимое поколение - Компьютерный мир - Новости ИТ, ИТ-бизнес, работа в ИТ, конференции

Параллельные поколения

Генерационные циклы

Лес, полный деревьев

[PDF] Статические характеристики биполярного транзистора

IT Professional / Мобильные технологии / Квантовый компьютер от А до Я

Краткая история информатики - Рышард Тадеушевич - электронная книга + книга

3

3

Интегральные схемы

Развитие компьютеров в сторону мэйнфреймов

Первые польские компьютеры

Развитие микропроцессоров

Микрокомпьютеры

Революция в области персональных компьютеров.Создание стандарта IBM PC

Микрокомпьютеры для домашнего использования

Суперкомпьютеры

История разработки компьютерной память была изобретена мышь

Программное обеспечение - душа компьютера

«Клопы» в программах

Программное обеспечение для ЭВМ как продукт

Первые системы для мобильных устройств 90 143 Глава 20

Разработка программного обеспечения для приложений - веб -браузеры

Программы электронной почты

. ГЛАВА 24

Базы данных

Небольшой и удобный компьютер компаньон

Развитие компьютерных сетей

Компьютерные услуги - огромный и растущий рынок

Социальные сети и обмен мгновенными сообщениями

Интернет Энциклопедия

Интернет вещей

Большие данные

FREE FRESHIRWARD или программное обеспечение или программное обеспечение? 90 143 ГЛАВА 34

Политические детерминанты и социальные последствия развития ИТ

Конец истории, или Как компьютеры сегодня мешают нашей повседневной жизни

Смотрите также

Новые статьи

Только новые статьи

Видео-курс

Первые системы для мобильных устройств 90 143
Глава 20

.
ГЛАВА 24

FREE FRESHIRWARD или программное обеспечение или программное обеспечение? 90 143
ГЛАВА 34