İnsan verimliliği neye bağlıdır? İnsan beygir gücü

İnsanlar kendi parmaklarını kullanarak saymayı öğrendiler. Bu da yetmeyince en basit sayma cihazları ortaya çıktı. Antik dünyada yaygınlaşan abaküs, bunlar arasında (Antik Yunan, Roma, 18. yüzyıla kadar Batı Avrupa) özel bir yer işgal etti.

Abaküs yapmak hiç de zor değil, sadece bir tahtayı sütunlar halinde hizalayın veya kumun üzerine sütunlar çizin. Her sütuna bir sayı rakamı değeri atandı: birimler, onlar, yüzler, binler. Sayılar, farklı sütunlar - sıralar halinde düzenlenmiş bir dizi çakıl taşı, kabuk, ince dal, tohum vb. ile belirtildi. İlgili sütunlara şu veya bu sayıda çakıl taşı ekleyerek veya çıkararak, sırasıyla toplama veya çıkarma ve hatta tekrarlanan toplama ve çıkarma olarak çarpma ve bölme işlemlerini gerçekleştirmek mümkündü. Rus abaküsü prensip olarak abaküse çok benzer. Sütunlar yerine kemikli yatay kılavuzlar var. Rus'ta abaküs ustaca kullanıldı. Tüccarlar, katipler ve memurlar için vazgeçilmez bir araçtı. Bu basit ve kullanışlı cihaz Rusya'dan Avrupa'ya girdi. Aynı zamanda bilgi işlem cihazlarının yanı sıra insan işini otomatikleştirmeye yönelik mekanizmalar da geliştirildi. Fransız Joseph Marie Jacquard'ın (1752-1834) 1804-08'de yarattığı dokuma tezgahı, karton kartlardaki delikleri kullanarak kumaş deseni oluşturma işlemini uygularken, deliklerin konumunu değiştirerek farklı desenler elde etmeyi mümkün kıldı.

İlk mekanik hesaplama cihazı, 1642 yılında ünlü Fransız bilim adamı Blaise Pascal (1623-62) tarafından inşa edilen hesaplama makinesiydi. Pascal'ın mekanik "bilgisayarı" toplama ve çıkarma yapabiliyordu. Arabaya "Pascalina" adı verildi, üzerinde 0'dan 9'a kadar sayılar yazılı olan dikey olarak monte edilmiş bir dizi tekerlekten oluşuyordu.Tekerlek tamamen döndüğünde, yanındaki tekerleğe bağlanarak onu bir birim döndürüyordu. Tekerlek sayısı basamak sayısını belirliyordu - yani iki tekerlek 99'a kadar, üç tekerlek 999'a kadar saymayı mümkün kılıyordu ve beş tekerlek makinenin 99999 gibi büyük sayıları bile "bilmesini" sağlıyordu. Pascaline'e güvenmek çok zordu. basit.

1673 yılında Alman matematikçi ve filozof Gottfried Wilhelm Leibniz (1646-1716), yalnızca toplama ve çıkarma yapmakla kalmayıp aynı zamanda çarpma ve bölme işlemlerini de gerçekleştiren mekanik bir toplama cihazı yarattı. Leibniz'in makinesi Pascalina'dan daha karmaşıktı. Artık dişli olan sayı çarklarının dokuz farklı uzunlukta dişleri vardı ve hesaplamalar tekerleklerin kavramasıyla yapılıyordu. Kütle hesaplama araçlarının - yalnızca 19. yüzyılda değil, aynı zamanda büyükanne ve büyükbabalarımız tarafından da nispeten yakın zamanda yaygın olarak kullanılan aritmometrelerin temeli haline gelen, hafifçe değiştirilmiş Leibniz çarklarıydı.

Bilgisayar tarihinde, bu alandaki en önemli keşiflerle ilişkilendirilen isimleri bugün uzman olmayanlar tarafından bile bilinen bilim adamları vardır. Bunların arasında, genellikle "modern bilgisayarların babası" olarak anılan 19. yüzyıl İngiliz matematikçisi Charles Babbage (1791-1871) de vardır. 1823 yılında Babbage iki bölümden oluşan bilgisayarı üzerinde çalışmaya başladı: hesaplama ve yazdırma. Makine, İngiliz Denizcilik Bakanlığı'nın çeşitli denizcilik tablolarını derlemesine yardımcı olmayı amaçlıyordu. Makinenin ilk bilgi işlem kısmı 1833'te neredeyse tamamlanmıştı ve ikinci baskı kısmı ise maliyetler 17.000 sterlini (yaklaşık 30.000 $) aştığında neredeyse yarı yarıya tamamlanmıştı. Artık para yoktu ve işin kapatılması gerekiyordu.

Babbage'nin makinesi tamamlanmamasına rağmen yaratıcısı, tüm modern bilgisayarların tasarımının temelini oluşturan fikirleri ortaya koydu.

Babbage, bir bilgisayar makinesinin, hesaplamalara yönelik sayıları depolamak için bir cihazın yanı sıra, bu sayılarla ne yapılacağına ilişkin makineye yönelik talimatlara (komutlara) sahip olması gerektiği sonucuna vardı. Birbiri ardına gelen komutlara bilgisayarın “programı”, bilgilerin saklandığı cihaza ise makinenin “belleği” adı verilir. Ancak sayıları bir programla bile saklamak savaşın yalnızca yarısıdır. Önemli olan makinenin bu numaralarla programda belirtilen işlemleri yapmasıdır. Babbage, bunun için makinenin özel bir bilgi işlem birimine, yani bir işlemciye sahip olması gerektiğini fark etti. Modern bilgisayarlar bu prensip üzerine tasarlanmıştır.

Babbage'nin bilimsel fikirleri, ünlü İngiliz şair Lord George Byron'ın kızı Kontes Ada Augusta Lovelace'i (1815-1852) büyüledi. O zamanlar bilgisayar programlama diye bir kavram yoktu, ancak yine de Ada Lovelace haklı olarak dünyanın ilk programcısı olarak kabul ediliyor - artık görevlerini bir makinenin anlayabileceği bir dilde "açıklayabilen" insanlara bu deniyor. Gerçek şu ki Babbage, icat ettiği makinenin tek bir tam tanımını bırakmadı. Bu, öğrencilerinden biri tarafından Fransızca bir makalede yapıldı. Ada Lovelace, makinenin karmaşık matematiksel hesaplamaları gerçekleştirmek için kullanabileceği kendi programlarını ekleyerek bunu İngilizceye çevirdi. Sonuç olarak makalenin orijinal hacmi üç katına çıktı ve Babbage, makinesinin gücünü gösterme fırsatı buldu. Ada Lovelace'in dünyanın ilk programlarının açıklamalarında tanıttığı kavramların çoğu, modern programcılar tarafından yaygın olarak kullanılmaktadır. En modern ve gelişmiş bilgisayar programlama dillerinden biri olan ADA, adını dünyanın ilk programcısından almaktadır.

Yirminci yüzyılın yeni teknolojilerinin elektrikle ayrılmaz bir şekilde bağlantılı olduğu ortaya çıktı. Vakum tüplerinin ortaya çıkmasından kısa bir süre sonra, 1918'de Sovyet bilim adamı M.A. Bonch-Bruevich (1888-1940), elektrik sinyallerini depolayabilen elektronik bir cihaz olan bir tüp tetikleyiciyi icat etti. Tetiğin çalışma prensibi, salınımın üst noktalarına monte edilmiş mandallara sahip bir salınımla benzerdir. Salınım bir tepe noktasına ulaştığında mandal çalışacak, salınım duracak ve istenildiği kadar bu stabil durumda kalabilecekler. Mandal açılacak - salınım başka bir üst noktaya devam edecek, mandal da burada çalışacak, tekrar duracak ve bu şekilde - istediğiniz kadar. Bilinen bir konuma kurulduktan bir süre sonra salıncağın nerede olacağına bakarak mandalın açılıp açılmadığına karar verebilirsiniz. Salınım, mandalın açılmasını hatırlıyor - elektronik tetik aynı zamanda bir elektrik sinyalinin alınıp alınmadığını da hatırlıyor.

Bir sinyali ezberleyen bir tetikleyici, yalnızca bire kadar saymanıza olanak tanır, ancak birkaç tetikleyici, bilgi işlem yeteneklerini genişletir. Artık bir grup tetikleyiciyi kullanarak, yalnızca tekli sinyalleri değil aynı zamanda onlarca, yüzlerce, binlercesini de kaydetmenin bir yolunu bulursak, bu yöntemi bir elektronik bilgisayarda uygulamak mümkün hale gelir.

1937'den 1942'ye kadar olan dönemde, Amerikalı John Vincent Atanasoff (1903 - 15 Haziran 1995) (doğuştan Bulgar) ve Clifford Berry, yazarların adını taşıyan Atanasoff-Berry makinesi (ABC) ilk elektronik bilgisayarı yarattılar. Cihaz ikili sayılarla çalışıyordu, mantıksal işlemleri gerçekleştirebiliyordu, elektronik hafızaya sahipti ve delikli kartlar kullanılarak giriş-çıkış yapılıyordu.

5 Temmuz 1943'te Amerika Birleşik Devletleri'ndeki Pennsylvania Üniversitesi'ndeki bilim adamları, ENIAC olarak bilinen elektronik bir bilgisayar yaratacakları bir sözleşme imzaladılar. Rusça'da hiçbir şey ifade etmeyen isim, oldukça uzun bir İngilizce isminin kısaltmasından geliyor - “elektronik dijital bilgisayar” (ENIAC, Elektronik Sayısal Entegratör ve Bilgisayar). 15 Şubat 1946'da ENIAC resmi olarak faaliyete geçti.

İlk bilgisayarın yaratılış tarihinin de skandal bir geçmişi var. ENIAC'ın yaratıcıları buluş için bir patent aldı. Ve ancak 1973'te mahkeme kararıyla, ENIAC makinesindeki neredeyse tüm ana bileşenlerin ABC'den ödünç alındığı kanıtlandığı için ENIAC patenti geçersiz ilan edildi.

1946'da, üç Amerikalı yazarın (D. Neumann, G. Goldstein ve A. Burns) bilimsel bir makalesinde, hem işlenmiş verileri depolamak hem de hesaplama programlarını depolamak için aynı belleği kullanan evrensel bilgisayarlar oluşturmanın temel ilkeleri özetlendi. Bu ilkeleri uygulayan ilk makine olan EDSAC bilgisayarı, 1949 yılında İngiltere'de M. Wilkes önderliğinde Cambridge Üniversitesi'nde inşa edildi. Bir yıl sonra ABD'de EDVAC genel amaçlı bilgisayar üretildi.

Yerli bilgisayar teknolojisinin kurucusu Sergei Alekseevich Lebedev (1902-1974) idi. 1921 yılında lise programında dışarıdan öğrenci olarak sınavları geçen Lebedev, Elektrik Mühendisliği Fakültesi Moskova Yüksek Teknik Okulu'na girdi. Enerji sistemlerinin sürdürülebilirliği sorunuyla uğraşarak uzun yıllarını enerjiye adadı. 1940'ların sonunda yeni bir yöne geçti. Onun liderliğinde, Ukrayna SSR Bilimler Akademisi Elektrik Mühendisliği Enstitüsü'nde ülkenin bilgisayar geliştirmeye yönelik ilk laboratuvarı kuruldu. İlk Sovyet bilgisayarı MESM veya Küçük Elektronik Hesaplama Makinesi burada inşa edildi. 1951'den itibaren Moskova'da çalıştı ve burada Hassas Mekanik ve Bilgisayar Teknolojisi Enstitüsü'nde (IMT ve VT) bir laboratuvara başkanlık etti ve 1953'ten hayatının sonuna kadar bu enstitünün direktörlüğünü yaptı. S. A. Lebedev'in liderliğinde, 1960'ların başından itibaren enstitü, orijinal gelişmelerin kullanıldığı birkaç nesil büyük hesaplama makinesi - BESM yarattı.

BESM-1, bir zamanlar Avrupa'nın en hızlı makinesiydi (saniyede 8-10 bin işlem). BESM-1 ve sonraki BESM-2 ve M-20, seri ev tipi vakum tüplerine dayanıyordu. Daha sonra BESM-3M, BESM-4, M-220 ve M-222 yarı iletken versiyonları oluşturuldu. BESM-6 modeli, işletim sisteminin çalışmasının ön simülasyonu kullanılarak tasarlandı ve bu, birçok orijinal teknik çözümün bulunmasını mümkün kıldı. Lebedev'in girişimiyle oluşturulan yazılım laboratuvarındaki programcılar BESM-6 mimarisinin geliştirilmesinde aktif rol aldı. BESM-6 uzun süre dünyanın en iyi bilgisayarlarından biri olarak kabul edildi. Lebedev ayrıca çok işlemcili sistemler, bilgisayar ağları, yapısal yazılım işletim sistemleri, algoritmik programlama dilleri vb. Oluşturmanın temellerini de geliştirdi. Genç uzmanların eğitimine büyük önem verdi. 1953'ten beri Moskova Fizik ve Teknoloji Enstitüsü'nde "Elektronik Bilgisayarlar" bölümüne başkanlık etti.

Günümüzde birkaç nesil bilgisayar var. Bir nesil, aynı bilimsel ve teknik prensiplere göre tasarlanmış tüm tip ve modeldeki makineleri içerir. Temelde farklı teknolojiler kullanılarak üretilen yeni elemanların ortaya çıkmasıyla bir nesil değişimi meydana gelir.

İlk nesil bilgisayarların (1946 - 50'lerin sonu) mekanik hesaplama makinelerinden binlerce kat daha hızlı olduğu düşünülüyordu, ancak çok hantallardı. Bilgisayar 9x15 m ölçülerinde bir odayı kaplıyordu, yaklaşık 30 ton ağırlığındaydı ve saatte 150 kilovat enerji tüketiyordu. Bu bilgisayarda yaklaşık 18 bin vakum tüpü bulunuyordu. Eleman tabanı: elektron vakum tüpleri, dirençler ve kapasitörler. Boyutlar: tüm makine odalarını kaplayan devasa dolaplar. Çalışma hızı: Saniyede 10 - 20 bin işlem. Operasyon: çok zor, lambaların sık sık değiştirilmesi, makinenin aşırı ısınması. Programlama: makine kodlarında. Yüksek vasıflı uzmanlar doğrudan makinenin kontrol panelinde çalıştı.

İkinci nesil elektronik bilgisayarlar (50'li yılların sonu - 60'lı yılların sonu) görünüşünü 20. yüzyılın en önemli elektronik buluşu olan transistöre borçludur. Minyatür yarı iletken cihaz, bilgisayarların boyutunu önemli ölçüde küçültmeyi ve güç tüketimini azaltmayı mümkün kıldı. Bilgisayarların hızı saniyede bir milyon işleme yükseldi. Eleman tabanı: yarı iletken elemanlar - transistörler, diyotlar, daha gelişmiş dirençler ve kapasitörler. Montaj elemanları için baskılı devre kartları ortaya çıktı. Boyutlar: Standlar insan boyundan biraz daha uzundur. Özel odalara yerleştirildiler. Performans: Saniyede 1 milyona kadar işlem. Farklı cihazların zaman içinde çalışmasını birleştirmek için zaman paylaşımı ilkesi getirildi. İşlemcilerin girdi/çıktıyı kontrol ettiği ve gerçek sayılarla çalıştığı ortaya çıktı. Operasyon: daha kolay. Makine odalarında bir servis personeli personeli belirdi. Programlama: algoritmik diller ortaya çıktı. Programlar, programcının kendisi tarafından konsoldan manuel olarak değil, bilgisayar operatörleri tarafından delikli kartlar veya delikli bantlar kullanılarak giriliyordu. Görevler toplu modda çözüldü: işleme cihazları piyasaya sürüldükçe birbiri ardına.

Üçüncü nesil (60'ların sonu - 70'lerin sonu) entegre devrelerin oluşturulmasıyla ilişkilidir. 1950'de entegre devrelerin (çok sayıda birbirine bağlı transistör ve diğer elemanları içeren yarı iletken kristaller) icadı, bir bilgisayardaki elektronik elemanların sayısının yüzlerce kez azaltılmasını mümkün kıldı. Entegre devrelere dayanan üçüncü nesil bilgisayarlar 1964'te ortaya çıktı. Üçüncü neslin ilk bilgisayarı IBM'in IBM-360'ıydı. Ev bilgisayarları iki aileye ayrıldı: büyük (ES bilgisayarlar) ve küçük (SM bilgisayarlar - bir mini bilgisayar sınıfı). Eleman tabanı: Baskılı devre kartı üzerindeki özel yuvalara takılan entegre devreler. Boyutlar: ES bilgisayarlar ikinci nesil bilgisayarlara benzer. SM bilgisayarı - iki raf ve özel bir oda gerektirmeyen bir ekran. Hız: Saniyede birkaç milyona kadar işlem. Operasyon, geniş bir çalışan kadrosu gerektirir: operatörler, elektronik mühendisleri. Sistem programcısı büyük bir rol oynar. Modülerlik ve kanal ilkesi, modern sistem veriyolunun prototipi olan bilgisayarın yapısında ortaya çıktı. Bellek miktarı arttı, bellek RAM ve ROM'a bölündü, manyetik diskler, bantlar, ekranlar ve çiziciler ortaya çıktı. Programlama: yaklaşık olarak önceki aşamadakiyle aynı. Toplu işlemenin yanı sıra, zaman paylaşımlı bir çalışma modu da ortaya çıktı. İşletim sistemleri geliştirildi. Mini bilgisayarlar zaten gerçek zamanlı olarak çalışıyordu.

Dördüncü nesil (70'lerin sonlarından günümüze) büyük ölçekli entegre devrelerin geliştirilmesiyle ilişkilidir. Haziran 1971'de, dördüncü nesil bilgisayarların en önemli unsuru olan mikroişlemci adı verilen çok karmaşık bir evrensel entegre devre ilk kez geliştirildi. Eleman tabanı: tek bir çipte yüzbinlerce öğe içeren büyük ve ultra büyük entegre devreler (LSI ve VLSI). LSI'ye dayalı mikroişlemciler oluşturma teknolojisi ortaya çıktı. İlk mikroişlemci 1971 yılında Intel tarafından üretildi. Çok işlemcili süper bilgisayarlar ve mikro işlemcili kişisel bilgisayarlar ortaya çıktı. "Bilgisayar" teriminin yerini "bilgisayar" kelimesi aldı. Boyutlar: Masanın bir kısmını kaplayan kişisel bilgisayar. Hız: Saniyede bir milyara kadar işlem. Bilgisayar teknolojilerinin donanım ve yazılımlarının geliştirilmesinde temel odak noktası, uygun kullanıcı deneyiminin sağlanmasıdır. Buna kullanıcı dostu bir arayüz, kompakt ekipman, ek cihazlar bağlama yeteneği, uyumluluk ve yazılım kullanılabilirliği dahildir. Programlama: yeni diller ve programlama ortamları, yeni programlama ilkeleri. İşletim sistemlerinin yanı sıra geniş bir uygulamalı program sınıfının geliştirilmesi.

İlgili bilgi.

Rapanoviç İvan

Araştırma

İndirmek:

Ön izleme:

Belediye eğitim kurumu Orekhovskaya ortaokulu

Okul çocukları için okul bilimsel ve uygulamalı konferansı “Geleceğe adım atın”»

Tamamlayan: Rapanoviç Ivan

6. sınıf öğrencisi

Başkan: Demidova

Nadejda Aleksandrovna

Orekhovo 2009

GİRİİŞ

Bilgisayarların ortaya çıkmasından önce sayma ve belirleme araçları

Birinci nesil. Vakum tüplü bilgisayarlar

İkinci nesil. Transistörlü bilgisayarlar

Üçüncü nesil. Entegre devreler

DÖRDÜNCÜ NESİL. BÜYÜK ENTEGRE DEVRELER

ÇÖZÜM

KAYNAKÇA

Giriiş.

gereklilik Hesaplama yapmak her zaman var olmuştur. İnsanlar hesaplama sürecini iyileştirmek amacıyla her türlü cihazı icat etti. Bu, Yunan abaküsü, Rus şotları, Japon serobyanları ve diğer birçok farklı cihazla kanıtlanmaktadır. 17. yüzyılda ilk mekanik hesap makineleri yaratıldı ve 19. yüzyılda yaygınlaştı.

Önce elektronik bilgisayar (bilgisayar), ardından bilgisayar adı verilen en şaşırtıcı cihaz, 20. yüzyılda insana verildi.

Makineleri nesillere göre sınıflandırma fikri, gelişiminin kısa tarihi boyunca bilgisayar teknolojisinin hem temel temel (lambalar, transistörler, mikro devreler vb.) yapısındaki değişiklikler, yeni yeteneklerin ortaya çıkması, uygulama alanlarının genişlemesi ve kullanım niteliği anlamındadır.

Hedef bu iş: bilgisayar teknolojisinin gelişim tarihinin incelenmesinde

Görevler :

 bilgisayarların geliştikçe nasıl geliştiğini öğrenin;

 “bilgisayar üretimi” ile ne kastedildiğini öğrenin;

 yapılan iş hakkında bir sonuç çıkarmak;

 Bilgisayar bilimine olumlu bir ilgi geliştirmek

Sayma - bilgisayarların ortaya çıkmasından önce belirleyici araçlar.

Bilgisayarın tarihi insanlık tarihine kadar uzanır. Rezervlerin birikmesi, ganimetlerin bölünmesi, takas - tüm bu eylemler hesaplamalarla ilişkilidir. İnsanlar saymak için parmakları, çakıl taşlarını, sopaları, düğümleri vb. kullanıyorlardı.

Hesaplamaları kolaylaştıran ilk cihazlardan biri (M.Ö. 5. - 4. yüzyıllar), daha sonra abaküs olarak adlandırılan özel bir cihazdı. Başlangıçta ince bir tabaka ince kum veya mavi kil tozu serpilmiş bir tahtaydı. Üzerine sivri uçlu bir çubukla harf ve rakam yazabilirsiniz. Daha sonra, abaküs geliştirildi ve kemikler ve çakıl taşları uzunlamasına girintilerde hareket ettirilerek üzerinde hesaplamalar yapıldı ve tahtaların kendisi bronz, taş, fildişi vb. yapılmaya başlandı. Zamanla bu tahtalar bölünmeye başlandı. birkaç şerit ve sütun. Japonlar bu cihaza “serobyan”, Çinliler ise “suan-pan” adını verdiler.

Eski Rus'ta sayarken abaküse benzer bir cihaz kullanılıyordu ve buna "Rus İskoç" adı veriliyordu. 17. yüzyılda bu cihaz, bugün hala bulunabilen bir Rus abaküsü görünümüne sahipti.

17. yüzyılın başında genç Fransız matematikçi ve fizikçi Blaise Pascal, Pascalina adı verilen dünyanın ilk hesaplama makinesini icat etti.

Hangi toplama ve çıkarma işlemini gerçekleştirdi.

1970'lerde ve 1980'lerde Alman matematikçi Gottfried Leibniz, dört aritmetik işlemin tamamını gerçekleştiren bir hesaplama makinesi tasarladı.

1978'de Rus bilim adamı P. Chebyshev, çok basamaklı sayıları toplama ve çıkarma işlemlerini gerçekleştiren bir hesaplama makinesi tasarladı.

1984 yılında St. Petersburglu mühendis Odner, dört aritmetik işlemin tamamını gerçekleştiren bir toplama makinesi tasarladı.

30. yüzyılda ülkemizde daha gelişmiş bir hesap makinesi olan Felix geliştirildi.

20. yüzyılın önemli bir olayı, modern bilgisayarın prototipi olan ilk bilgisayarın mucidi olarak tarihe geçen İngiliz matematikçi Charles Babbage'nin icadıydı. 1812'de "fark" makinesi olarak adlandırılan makine üzerinde çalışmaya başladı. 1822'de küçük bir çalışma modeli yapmıştı ve

Üzerinde kareler tablosu hesapladım. 1833'te analitik motoru geliştirmeye başladı. Daha hızlı olması ve daha basit bir tasarıma sahip olması nedeniyle fark motorundan farklı olması gerekiyordu. Makinenin buharla çalıştırılması gerekiyordu.

Ne yazık ki teknolojinin yeterince gelişmemesi nedeniyle Babbage'nin projesi hayata geçirilemedi.

Amerika Birleşik Devletleri'nde nüfus sayımı hesaplamalarını otomatikleştirme ihtiyacı, Heinrich Hollerith'i 1888'de delikli kartlara basılan bilgilerin elektrik akımı kullanılarak deşifre edildiği tablolayıcı adı verilen bir cihaz yaratmaya yöneltti. 1924'te Hollerith, tablolayıcıların seri üretimi için IBM'i kurdu.

Birinci nesil.
Vakum tüplü bilgisayarlar.

Vakum tüplerine dayalı bilgisayarlar 20. yüzyılın 40'lı yıllarında ortaya çıktı. İlk elektron tüpü, bir vakum diyotu, Fleming tarafından yalnızca 1904'te yapıldı, ancak bir vakumdan geçen elektrik akımının etkisi 1883'te Edison tarafından keşfedildi. Kısa süre sonra Lee de Forrest bir vakum triyodu icat etti - üç elektrotlu bir tüp, ardından gazla doldurulmuş bir elektron tüpü - bir tiratron, beş elektrotlu bir tüp - bir pentot vb. Ortaya çıktı. 30'lu yıllara kadar elektronik vakum ve gazla doldurulmuş tüpler esas olarak radyo mühendisliğinde kullanıldı. Ancak 1931'de İngiliz Winnie-Williams (deneysel fiziğin ihtiyaçları için) bir elektrik darbesi tiratron sayacı inşa etti ve böylece elektron tüpleri için yeni bir uygulama alanı açtı. Elektronik sayaç bir dizi tetikleyiciden oluşur. M.A. Bonch-Bruevich (1918) ve bağımsız olarak Amerikalılar W. Iccles ve F. Jordan (1919) tarafından icat edilen tetik, 2 lamba içerir ve her an iki kararlı durumdan birinde olabilir; elektronik bir röledir. Elektromekanik gibi tek bir ikili rakamı depolamak için kullanılabilir.

Bir bilgisayarın ana elemanı olarak vakum tüpünün kullanılması birçok sorun yarattı. Cam lambanın yüksekliği 7 cm olduğundan makineler çok büyüktü. Her 7-8 dakikada bir. lambalardan biri arızalıydı ve bilgisayarda 15 - 20 bin adet olduğu için hasarlı lambayı bulup değiştirmek çok zaman alıyordu. Ayrıca muazzam miktarda ısı üretiyorlardı ve o zamanın "modern" bir bilgisayarını çalıştırabilmek için özel soğutma sistemlerine ihtiyaç duyuluyordu.

Devasa bir bilgisayarın karmaşık devrelerini anlamak için tam bir mühendis ekibine ihtiyaç vardı. Bu bilgisayarlarda herhangi bir giriş cihazı bulunmadığından istenilen fiş istenilen sokete bağlanarak veriler belleğe giriliyordu.

1. nesil makine örnekleri şunları içerir: MARK 1, ENIAC EDSAC (Elektronik Gecikmeli Depolama Otomatik Hesap Makinesi), programların saklandığı ilk makinedir. UNIVAC (Evrensel Otomatik Bilgisayar). Univac'ın ilk kopyası ABD Nüfus Sayım Bürosu'na sunuldu. Daha sonra çeşitli faaliyet alanlarında uygulama alanı bulan birçok farklı Univac modeli oluşturuldu. Böylece Univac ilk seri üretilen bilgisayar oldu. Aynı zamanda delikli kartlar yerine manyetik bant kullanan ilk bilgisayardı.

İkinci nesil.
Transistörlü bilgisayarlar.

1 Temmuz 1948'de The New York Times'ın radyo ve televizyon sayfalarından biri, Bell Telephone Laboratories'in vakum tüpünün yerini alabilecek bir elektronik cihaz geliştirdiğine dair mütevazı bir mesaj yayınladı. Teorik fizikçi John Bardeen ve şirketin önde gelen deneycilerinden Walter Brighten, çalışan ilk transistörü yarattı. Bu, üç metal "antenin" bir polikristalin germanyum çubuğuyla temas halinde olduğu, nokta temaslı bir cihazdı.

İlk transistör tabanlı bilgisayarlar 50'li yılların sonlarında ortaya çıktı ve 60'lı yılların ortalarında, daha kompakt harici cihazlar oluşturuldu; bu, Digital Equipment'ın 1965'te (!! ) ve yalnızca maliyetle ilk buzdolabı boyutunda PDP-8 mini bilgisayarı piyasaya sürmesine olanak tanıdı. 20 bin dolar(!!).

Transistörün yaratılmasından önce, 1938'de teorik fizikçi William Shockley tarafından başlatılan, neredeyse 10 yıllık ısrarlı bir çalışma vardı. Transistörlerin bilgisayarlarda ana unsur olarak kullanılması, bilgisayarların boyutlarının yüzlerce kat küçülmesine ve güvenilirliklerinin artmasına neden olmuştur.

Ancak transistörün en şaşırtıcı özelliği, tek başına 40 vakum tüpü için çalışabilmesi ve aynı zamanda daha yüksek hızda çalışabilmesi, çok az ısı üretmesi ve neredeyse hiç elektrik tüketmemesidir. Vakum tüplerinin transistörlerle değiştirilmesi süreciyle eş zamanlı olarak bilgi depolama yöntemleri de geliştirildi. Bellek kapasitesi artırıldı ve ilk kez Univac bilgisayarında kullanılan manyetik bant hem bilgi girişi hem de çıkışı için kullanılmaya başlandı. Ve 60'lı yılların ortalarında bilgilerin disklerde saklanması yaygınlaştı. Bilgisayar mimarisindeki büyük ilerlemeler saniyede bir milyon işlem hızına ulaşmayı mümkün kılmıştır! Transistörlü bilgisayarlara örnek olarak Stretch (İngiltere), Atlas (ABD) verilebilir. O zamanlar SSCB zamana ayak uydurdu ve birinci sınıf bilgisayarlar üretti (örneğin BESM-6).

Üçüncü nesil.
Entegre devreler.

Transistörlerin ortaya çıkışının ikinci nesil bilgisayarların yaratılmasına yol açması gibi, entegre devrelerin ortaya çıkışı da bilgisayar teknolojisinin gelişiminde yeni bir aşamaya, yani üçüncü nesil makinelerin doğuşuna işaret etti. Çip olarak da adlandırılan entegre devre, yaklaşık 10 mm alana sahip bir silikon kristalin yüzeyine kazınmış minyatür bir elektronik devredir. 2 .

İlk ve entegre devreler (IC'ler) ) 1964'te ortaya çıktı. İlk başta sadece uzay ve askeri teknolojide kullanıldılar. Artık arabalar ve ev aletleri dahil her yerde bulunabilirler. Bilgisayarlara gelince, entegre devreler olmadan düşünülemezler!

IP'nin ortaya çıkışı, bilgi işlem teknolojisinde gerçek bir devrim anlamına geliyordu. Sonuçta, tek başına binlerce transistörün yerini alabiliyor ve bunların her biri zaten 40 vakum tüpünün yerini almış durumda. Başka bir deyişle, küçücük bir kristal, 30 tonluk Eniak'ın hesaplama gücüne sahip! Üçüncü nesil bilgisayarların performansı 100 kat arttı ve boyutları önemli ölçüde azaldı.

Üçüncü nesil bilgisayarların tüm avantajlarına ek olarak, üretimlerinin ikinci nesil makinelerin üretiminden daha ucuz olması da eklendi. Bu sayede birçok kuruluş bu tür makineleri satın alıp kullanabildi. Bu da çok çeşitli sorunları çözmek için tasarlanmış genel amaçlı bilgisayarlara olan talebin artmasına neden oldu. Daha önce oluşturulan bilgisayarların çoğu, belirli bir türdeki sorunları çözmenin mümkün olduğu özel makinelerdi. tip.

Dördüncü jenerasyon.
Büyük entegre devreler.

Hesap makinelerinin elektromekanik parçalarının yerini vakum tüplerine, onun da yerini transistörlere ve sonuncusunun da entegre devrelere bıraktığını zaten biliyorsunuz. Bilgisayarın teknik özelliklerinin tükendiği izlenimi edinilebilir. Gerçekten, başka ne bulabilirsin?

Bu soruyu cevaplamak için 70'lerin başına geri dönelim. Bu sıralarda tek bir çip üzerine birden fazla entegre devre yerleştirmenin mümkün olup olmadığı araştırılmaya başlandı. Bunun mümkün olduğu ortaya çıktı! Mikroelektroniğin gelişimi, binlerce entegre devreyi tek bir çip üzerine yerleştirme yeteneğinin yaratılmasına yol açtı. Böylece, 1980'de, küçük bir bilgisayarın merkezi işlemcisini yalnızca inç karenin dörtte biri (1,61 cm) alana sahip bir çip üzerine yerleştirmek mümkün oldu. 2 ). Mikrobilgisayarların çağı başladı.

Modern bir mikro bilgisayarın hızı nedir? Üçüncü nesil entegre devre tabanlı bilgisayarların hızından 10 kat, bilgisayarların hızından 1000 kat daha yüksektir.ikinci nesil devredetransistörler ve 100.000 kat - vakum tüpleri kullanan birinci nesil bilgisayarların hızı.

Üstelik neredeyse 40 yıl önce Univac gibi bilgisayarların maliyeti yaklaşık 2,5 milyon dolardı. Bugün, çok daha yüksek hıza, daha fazla yeteneğe, daha yüksek güvenilirliğe, çok daha küçük boyutlara ve daha kolay kullanıma sahip bir bilgisayarın maliyeti yaklaşık 2.000 dolardır. Her 2 yılda bir bilgisayarın maliyeti yaklaşık 2 kat azalıyor.

Bilgisayarların gelişmesinde artık iki dev şirket çok önemli rol oynadı:Microsoft® Ve Intel®. Bunlardan ilki bilgisayar yazılımlarının gelişimini büyük ölçüde etkilemiş, ikincisi ise ürettiği en iyi mikroişlemciler sayesinde tanınmıştır.

Farklı nesil bilgisayarların karşılaştırılması.

Bilgisayarların gelişimi sırasında, daha küçük boyutlara ve daha yüksek performansa doğru açık bir eğilim vardı. Bilgisayarların temel yapısı geliştikçe bilgisayarlar daha küçük ve daha hızlı hale geldi. Bu durum aşağıdaki karşılaştırma ve tablo ile açıklanabilir:

ÇÖZÜM

Beşinci nesil bilgisayarlar nasıl olmalı?

Sonraki nesil bilgisayarların gelişimi, artan entegrasyon derecesine ve optoelektronik prensiplerin (lazerler, holografi) kullanımına sahip büyük entegre devrelere dayanmaktadır. Gelişme aynı zamanda bilgisayarların “entelektüelleştirilmesi” yolunda da ilerlemekte ve insan ile bilgisayar arasındaki engeli ortadan kaldırmaktadır. Bilgisayarlar, el yazısı veya basılı metinlerden, formlardan, insan sesinden bilgileri algılayacak, kullanıcıyı sesinden tanıyacak ve bir dilden diğerine çeviri yapacak.

Beşinci nesil bilgisayarlarda veri işlemeden bilgi işlemeye niteliksel bir geçiş yaşanacak.

Gelecek nesil bilgisayarların mimarisi iki ana bloktan oluşacaktır. Bunlardan biri geleneksel bir bilgisayardır ancak artık kullanıcıyla iletişimden mahrumdur. Bu bağlantı, akıllı arayüz adı verilen bir blok tarafından gerçekleştirilir. Görevi doğal dilde yazılmış ve problemin durumunu içeren metni anlamak ve çalışan bir bilgisayar programına çevirmektir.

Şu anda, insan faaliyetinin birçok alanı bilgisayar kullanımıyla ilişkilidir. Bu elektronik makineler neden hayatlarımıza bu kadar sıkı bir şekilde entegre olmuş durumda? Her şey oldukça önemsiz. Rutin hesaplama ve tasarım çalışmaları yaparak beynimizi daha gerekli ve sorumlu görevler için serbest bırakırlar. Sonuç olarak yorgunluk keskin bir şekilde azalır ve bilgisayar kullanmadan çok daha verimli çalışmaya başlarız.

Modern bilgisayarların yetenekleri en çılgın hayal gücünü hayrete düşürüyor. Karmaşıklığı oldukça yüksek olan birçok görevi paralel olarak gerçekleştirebilirler. Bu nedenle bazı üreticiler yapay zeka yaratmayı düşünüyor. Şu anda bile bir bilgisayarın çalışması akıllı bir elektronik insan asistanının çalışmasına benziyor.

Isı üretimi artar. Kimyasal işlemler sırasında açığa çıkan enerjinin bir kısmı enerjiye dönüştürülmeden doğrudan kas kasılmalarına gider. Kimyasal işlemlerden elde edilen enerjinin büyük çoğunluğu ısıya dönüştürülür, böylece kaslar kasıldığında ısı açığa çıkarır.

Verimlilik faktörü (verimlilik), kas çalışmasına harcanan enerjinin, çalışma sırasında kaslarda üretilen toplam enerjiye oranıdır. İnsan kaslarının verimliliği ortalama %15 ila 25, bacak kaslarının verimliliği %20 ila 35 ve kolların verimliliği %5 ila 15 arasında değişmektedir.

Eğitimle insanlarda %25-30'a, hatta %35'e, hayvanlarda ise %50'ye kadar yükselir.

Biyokimyasal süreçlerin anaerobik ve aerobik aşamaları, ısı üretiminin iki aşamasına karşılık gelir: başlangıç ​​ve geri kazanım veya gecikmeli.

Başlangıç ​​aşaması kas kasılmasına yol açan biyokimyasal anaerobik işlemlerden kaynaklanır. Tek bir kas kasılmasında ısının %65-70'i kasılma döneminde, %30-35'i ise gevşeme döneminde ortaya çıkar (gecikmiş anaerobik ısı üretimi). Kasılmadan önceki uyarılma sırasında az miktarda ısı üretilir). Kısa süreli tetanozda gecikmiş ısı üretimi toplam ısının %20'sini oluşturur. Aerobik koşullar altında, oksijen atmosferinde, başlangıç ​​aşamasında, oksijen olmadan üretilenle aynı miktarda ısı üretilir ve başlangıç ​​anaerobik faz, oksijen varlığında kas tarafından üretilen toplam ısının %40'ını oluşturur. .

Kasın pasif kısalması ve hafif gerilmesi ısı ürettiğinden, başlangıç ​​aşamasındaki ısının bir kısmı kas elastikiyetindeki değişikliklere bağlıdır.

Isı üretiminin indirgeme aşaması esas olarak oksidatif işlemlerden kaynaklanır. Isının yalnızca %25'i gecikmiş anaerobik ısı üretiminden gelir. Toplamda oksijen varlığında kasın ürettiği ısının %60'ı bu aşamada oluşur. Bu aşamada laktik asidin bir kısmı oksitlenir ve geri kalanı glikojene dönüştürülür. Normal kas aktivitesi koşulları altında, maddelerin oksijensiz ve oksijensiz parçalanması ve yeniden sentezi aynı anda gerçekleşir. Bu nedenle, normal kan dolaşımıyla, nispeten uzun bir süre uzun süreli düşük yoğunluklu çalışmaya, şeker içeriğinde ve içindeki laktik asit birikiminde gözle görülür bir azalma eşlik etmez.

Oksotonik kasılma, izometrik kasılmadan %40 daha fazla ısı üretir. İzometrik kasılma sırasında kas gerilimi ne kadar yüksek olursa, ısı üretimi de o kadar fazla olur. Yüksüz izotonik büzülme sırasında çok az ısı üretimi olur. İzometrik kasılmadan daha azdır. Ancak kas bir yük ile kasılırsa, o zaman ısı üretimi daha fazla olur, Çek: yükün kütlesi ne kadar büyük olursa.

Her iki fazdaki toplam ısı üretimi, tek kasılmalar için başlangıçtakinin 1,5 katı, tetanik kasılmalar için ise 2,5 kat daha fazladır. Sonuç olarak, başlangıç ​​aşaması değişmeden kalırken, iyileşme aşaması artar. Bu, tetanoz sırasında maddelerin ve enerjinin daha ekonomik kullanıldığını gösterir.