Generácie počítačov

0.generácia počítačov

Za počítače nultej generácie sa považujú elektromechanické počítače, ktorých základom sa stala súčiastka nazývaná elektromagnetické relé. Tieto počítače pracovali väčšinou s taktovacou frekvenciou okolo 100 Hz /100 operácií za sekundu/.

V roku 1938 Konrad Zuse dokončil prvý experimentálny model počítača V1, ktorý bol neskôr premenovaný na Z1, v roku 1941 Z2 a Z3 a o rok neskôr Z4. v roku 1943 Howard Aiken a Grace Hopper dokončili počítač MARK 1 a v 1947 Aiken zostrojil MARK 2.

Nevýhodou releových počítačov boli veľké rozmery, veľká hlučnosť. Nevýhodou bolo tiež to, že sa mechanické časti elektromagnetického relé opotrebovávali trením. Na chladenie bolo potrebných niekoľko ton ľadu denne.

1. generácia

Za počítače prvej generácie sa označujú počítače skonštruované pomocou elektronickej súčiastky, ktorá sa volá vákuová elektrónka.

Počítač COLOSSUS Mark 1 zhotovený na konci roka 1943, ktorý bol použitý na dešifrovanie správ nemeckého šifrovacieho stroja Enigma.

V roku 1945 bol skonštruovaný prvý univerzálny plne elektronický počítač s názvom ENIAC – Electronic Numerical Integrator and computer. Bol chladený dvomi leteckými motormi. Programovanie počítača spočívalo v prepájaní drôtov a nastavovaní prepínačov, čo mohlo trvať od pol hodiny až po jeden deň. Bez prestávky mohol byť zapnutý iba jednu hodinu, počas ktorej vypálil prádelný kôš elektróniek.

V roku 1945 John Von Neumann navrhol schému počítača, ktorá je používaná dodnes. Navrhol aby sa program i dáta ukladali do rovnakej pamäte. Návrh jeho počítača EDVAC – Electronic Discrete Variable Automatic Computer bol taký, že sa príkazy už nemuseli nastavovať pomocou prepínačov, ale mohli byť pomocou diernych štítkov uložené do pamäte.

John von Neumann – dvojhodnotový systém, známy pod názvom binárny systém tvorí základ aj dnešných počítačov. Zaviedol pojem počítač s vloženým programom. Program zdieľal tú istú pamäť ako dáta. Sekvenčné spracovávanie programu.

Von Neumannova schéma počítača

Počítač sa skladá z piatich základných častí:

1. operačná pamäť – slúži k uchovaniu spracovávaného programu, dát a výsledkov výpočtov.
2. ALU – Arithmetic-logic Unit – aritmeticko logická jednotka: Jednotka prevádzajca všetky aritmetciké výpočty a logické opercie
3. Radič: riadiaca jednotka, ktorá riadi činnosť všetkých častí počítača. Toto riadenie je prevádzané pomocou riadiacich signálov, ktoré sú zasielané jednotlivým modulom.
4. vstupné zariadenia – sú určené pre vstup programu a dát.
5. výstupné zariadenia – určené pre výstup výsledkov, ktoré program spracoval.

1. generácia
   • do roku 1956
   • základným stavebným prvkom boli elektrónky
   • procesor sa zúčastňoval všetkých vstupných aj výstupných operácií
   • rýchlosť operácií sa pohybovala rádovo v milisekundách
   • pamäť bola tvorená magnetickým bubnom. Nerozlišovala sa vonkajšia a vnútorná pamäť
   • programy boli písané v strojovom kóde konkrétneho počítača

2. generácia

• 1957-63
• základným stavebným prvkom boli polovodiče –diódy a tranzistory
• rýchlosť operácií sa pohybovala rádovo v mikrosekundách
• kapacity pamäte dosiahla niekoľko megabytov MB
• vznikali prvé kompilátory, prekladače
• neexistovala kompatibilita, strojové jazyky boli jedinečné

3. generácia

• 1964-1981
• základným stavebným prvkom boli integrované obvody SSI – small systems integration – malá integrácia: do 10 prvkov a MSI – middle systems integration – stredná integrácia – od 10 do 100 prvkov
• rýchlosť operácií sa pohybovala v nanosekundách
• kapacita pamätí bola rádovo v stovkách MB
• nastúpilo interaktívne spracovanie, multiprogramovanie, multiprocesing
• dochádzalo k rozvoju vyšších programovacích jazykov
• zvyšovala sa kompatibilita – zlúčiteňosť softvéru a hardvéru od rôznych výrobcov
• vlajkovou loďou boli generácie boli hlavne počítače IBM 360

4. generácia

– 1981-1990

• základným stavebným prvkom boli integrované obvody LSI – large systems integration – veľká integrácia – od 100 do 5000 prvkov
• kapacita pamätí bola rádovo v gigabytoch GB
• rozvíjali sa operačné systémy a rozličné programové aplikácie
• začali sa presadzovať mikropočítače
• došlo k rozvoju dátovej komunikácie
• došlo k rozvju interaktívneho spracovania, multiprogramovania, multiprocesingu , presadil sa viacužívateľský interaktívny prístup a používanie vyšších programovacích jazykov, kompilátorov a knižníc programov

5. generácia

• od roku 1990
• používajú sa integrované obvody VLSI – very large systems integration od 5000 do 50 000 prvkov so stále sa zvyšujcim počtom diskrétnych prvkov na čipe
• počítače sa využívajú na riešenie úloh umelej inteligencie:
• SLSI – super large systems integration – 50000-100000 prvkov
• ULSI – ultra large systems integraion – nad 100 000 prvkov
• počítače sa učia porozumieť reči a obrazu

Zároveň s vývojom hardware pebieha vývoj software tiež v generáciách:

1. programovanie v strojovom kóde
2. vývoj problémovo orientovaných, ale stroju ešte veľmi blízkych progr. jazykov FORTRAN, ALGOL 60 a COBOL
3. vývoj operačných systémov s dialógovým režimom práce a bánk dát, napr. PASCAL, C.
4. distribuované systémy – počítačové siete, rozsiahle možnosti komunikácie, dobré pracovné prostredia
5. spracovanie znalostí, prirodzený jazyk, spracovanie hlasu….