7_Számítógép generációk

A számolást segítő eszközök története gyakorlatilag egyidős az emberiség történetével. A számológépekben a 19. század végén kezdték felhasználni az elektromosságot jelátvitelre, valamint átvették a mechanikai alkatrészek szerepét az elektromossággal működő részelemek. Az első gépek hibridek voltak: elektromos és mechanikus elemeket egyaránt tartalmaztak.

Elektromechanikus gépek (0. generáció, kb. 1946-ig)

A németországi számítógépgyártás meghatározó egyénisége Konrad Zuse volt, aki jelfogós gépek építésével foglalkozott. 1939-ben készült el Zuse első nagy sikerű, jelfogókkal működő, mechanikus rendszerű számítógépe, a Z1. Ez az első gép, mely már a bináris számrendszerre épült. Külön helyezkedett el benne a tár és az aritmetikai egység, az utasítások bevitelére mikronyelvet alkalmazott.

Howard Hathaway Aikent és az IBM 1939-ben megállapodást kötött a közös fejlesztő munkára, amelynek eredményeképpen 1944-ben elkészült az elektromechanikus elven működő Mark-I.

Elektronikus gépek (1. generáció, kb. 1946-1954)

A háború alatt a haditechnika fejlődésével felmerült az igény a számítások precizitásának növelésére. Több gépet is kifejlesztettek, de ezek egyike sem bírta felvenni a versenyt a náluk kb. 500-szor gyorsabb ENIAC-kel (Electronic Numerical Integrator and Computer). A gép 30 egységből állt, minden egység egy meghatározott funkciót végzett el.

Neumann-elvek

A mai értelemben vett számítógépek működési elveit a haditechnikában megszerzett tapasztalatok felhasználásával Neumann János, magyar származású tudós dolgozta ki. Fő tételeit ma Neumann-elvekként ismerjük.

Alapelvek (Neumann-elvek)

A számítógép olyan matematikai problémák megoldására szolgál, amelyekre az ember önállóan is képes lenne. A cél a műveletek végrehajtási idejének meggyorsítása. Ennek érdekében minden feladatot összeadások sorozatára kell egyszerűsíteni, ezután következhet a számolás mechanizálása.

1.Soros működésű, teljesen elektronikus, automatikus gép

Neumann János rámutatott a mechanikus eszközök lassúságára és megbízhatatlanságára, helyettük kizárólag elektronikus megoldások használatát javasolta.

A gép a műveleteket nagy sebességgel, egyenként hajtja végre, melynek során a numerikusan megadott adatokból - az utasításoknak megfelelően - emberi beavatkozás nélkül kell működnie, és az eredményt rögzítenie.

2.Kettes számrendszer használata

A tízes számrendszert a kettessel felváltva az aritmetikai műveletek egyszerűsödnek, nő a sebesség, csökken a tárolási igény, így az alkatrészek száma is, megoldandó feladat marad viszont a folyamatos átváltás.

3.Megfeleljen az univerzális Turing-gépnek

Az univerzális gép elvi alapja A. M. Turing elméleti munkásságának eredménye, aki bebizonyította, hogyha egy gép el tud végezni néhány alapműveletet, akkor bármilyen számításra képes. Ez az aritmetikai egység beiktatásával érhető el.

A műveleti sebesség fokozása érdekében került alkalmazásra a központi vezérlőegység.

4.Belső program- és adattárolás, a tárolt program elve

Az adatok és a programok egy helyen, a belső memóriában kerülnek tárolásra.

5.Külső rögzítőközeg alkalmazása

Számítógép generációk

A digitális számítógépeket a bennük alkalmazott logikai (kapcsoló) áramkörök fizikai működési elve és integráltsági foka (technológiai fejlettsége) szerint is osztályozhatjuk. Ilyen értelemben különböző számítógép-generációkról beszélhetünk.

Első generáció

Az ötvenes években a Neumann-elveket felhasználva kezdték építeni az első generációs számítógépeket. Az első elektronikus digitális számítógép az ENIAC. Itt kell megemlítenünk az EDVAC és UNIVAC gépeket is.

Tulajdonságaik:

működésük nagy energia-felvételű elektroncsöveken alapult,

terem méretűek voltak,

gyakori volt a meghibásodásuk,

műveleti sebességük alacsony, néhány ezer elemi művelet volt másodpercenként,

üzemeltetésük, programozásuk mérnöki ismereteket igényelt.

Második generáció

A tranzisztor feltalálása az ötvenes évek elején lehetővé tette a második generációs számítógépek kifejlesztését.

Tulajdonságaik:

az elektroncsöveket jóval kisebb méretű és energiaigényű tranzisztorokkal helyettesítették,

helyigényük szekrény méretűre zsugorodott,

üzembiztonságuk ugrásszerűen megnőtt,

kialakultak a programozási nyelvek, melyek segítségével a számítógép felépítésének részletes ismerete nélkül is lehetőség nyílt programok készítésére,

tárolókapacitásuk és műveleti sebességük jelentősen megnőtt.

Harmadik generáció

Az ötvenes évek végén a technika fejlődésével lehetővé vált a tranzisztorok sokaságát egy lapon tömöríteni, így megszületett az integrált áramkör, más néven IC (Integrated Circuit). A hetvenes évek számítógépei már az IC-k felhasználásával készültek.

Tulajdonságaik:

jelentősen csökkent az alkatrészek mérete és száma, így a gépek nagysága már csak asztal méretű volt,

megjelentek az operációs rendszerek,

a programnyelvek használata általánossá vált,

megjelentek a magas szintű programnyelvek (FORTRAN, COBOL),

műveleti sebességük megközelítette az egymillió elemi műveletet másodpercenként,

csökkenő áruk miatt egyre elterjedtebbé váltak, megindult a sorozatgyártás.

Negyedik generáció

A hetvenes évek elején az integrált áramkörök továbbfejlesztésével megszületett a mikrochip és a mikroprocesszor, melyet elsőként az Intel cég mutatott be 1971-ben. Ez tette lehetővé a negyedik generációs személyi számítógépek létrehozását. Ebbe a csoportba tartoznak a ma használatos számítógépek is.

Tulajdonságaik:

asztali és hordozható változatban is léteznek,

hatalmas mennyiségű adat tárolására képesek,

műveleti sebességük másodpercenként több milliárd is lehet,

alacsony áruk miatt szinte bárki számára elérhetőek,

megjelentek a negyedik generációs programnyelvek (ADA, PASCAL).

Ötödik generáció (A jelen kutatásai a jövő számítógépeiről)

Az ötödik generációs számítógépek létrehozására irányuló fejlesztési kísérletek a nyolcvanas évek elején Japánban kezdődtek meg. A cél olyan intelligens számítógép létrehozása, mely lát, hall, beszél és gondolkodik. Képes tanulni, asszociálni, következtetéseket levonni és dönteni. Míg egy mai számítógép használatakor a felhasználó feladata „megértetni” a végrehajtandó műveletsort, addig az ötödik generációs számítógépek hagyományos emberi kommunikáció révén fogják megérteni és végrehajtani a feladatokat.

Az ötödik generációs számítógépek fejlesztése még kezdeti stádiumban van, ezért piacon való megjelenésükre a közeljövőben nem számíthatunk.