Как программы внедрялись в компьютеры первого поколения с магнитных дисков
Обновлено: 02.07.2024
Ранние современные компьютеры обычно подразделяются на четыре "поколения". Каждое поколение отмечено улучшениями в базовой технологии. Эти усовершенствования в технологии были экстраординарными, и каждый прогресс приводил к снижению стоимости компьютеров, повышению их скорости, увеличению объема памяти и уменьшению размера.
Эта группировка по поколениям не является четкой и спорной. Многие изобретения и открытия, которые внесли свой вклад в современную компьютерную эру, не вписываются в эти строгие категории. Читателю не следует интерпретировать эти даты как строгие исторические границы.
Первое поколение (1945–1959)
Вакуумная лампа была изобретена в 1906 году инженером-электриком Ли Де Форестом (1873–1961). В первой половине двадцатого века это была фундаментальная технология, которая использовалась для создания радиоприемников, телевизоров, радаров, рентгеновских аппаратов и множества других электронных устройств. Это также основная технология, связанная с первым поколением вычислительных машин.
Первый действующий электронный компьютер общего назначения, получивший название ENIAC (электронный числовой интегратор и компьютер), был построен в 1943 году и использовал 18 000 электронных ламп. Он был построен на государственное финансирование в Инженерной школе Мура Пенсильванского университета, а его главными конструкторами были Дж. Преспер Эккерт-младший (1919–1995) и Джон У. Мокли (1907–1980). Он был почти 30,5 метров (100 футов) в длину и имел двадцать 10-значных регистров для временных вычислений. Он использовал перфокарты для ввода и вывода и был запрограммирован с помощью проводки на штепсельной плате. ENIAC мог выполнять вычисления со скоростью 1900 сложений в секунду. Он использовался в основном для расчетов, связанных с войной, таких как построение таблиц баллистических стрельб и расчетов, помогающих в создании атомной бомбы.
Колосс — еще одна машина, созданная в те годы для участия во Второй мировой войне. Британская машина, она использовалась для расшифровки секретных сообщений противника. Используя 1500 электронных ламп, машина, как и ENIAC, была запрограммирована с помощью проводки на плате.
Эти ранние машины обычно управлялись с помощью проводки на штепсельной плате или с помощью набора направлений, закодированных на бумажной ленте. Для некоторых вычислений потребуется одна проводка, в то время как для других вычислений потребуется другая. Таким образом, хотя эти машины были явно программируемыми, их программы не хранились внутри. Это изменится с развитием компьютера с хранимой программой.
Команда, работавшая над ENIAC, вероятно, первой осознала важность концепции хранимой программы. Некоторыми из людей, участвовавших в ранних разработках этой концепции, были Дж. Преспер Эккерт-младший (1919–1955), Джон У. Мокли (1907–1980) и Джон фон Нейман (1903–1957). Летом 1946 года в школе Мура был проведен семинар, на котором большое внимание было уделено разработке компьютера с хранимой в памяти программой. В этих обсуждениях приняли участие около тридцати ученых с обеих сторон Атлантического океана, и вскоре было построено несколько запрограммированных машин.
Один из участников семинара в Школе Мура, Морис Уилкс (1913 г. –), руководил британской командой, которая построила в Кембридже в 1949 году EDSAC (автоматический калькулятор электронного хранения с задержкой). С американской стороны команду возглавлял Ричард Снайдер. который завершил EDVAC (электронный автоматический компьютер с дискретными переменными) в школе Мура. Фон Нейман участвовал в разработке машины IAS (Институт перспективных исследований), которая была построена в Принстонском университете в 1952 году. Эти машины, хотя и использовали электронные лампы, были построены так, чтобы их программы можно было хранить внутри.
Другой важной машиной с хранимой программой этого поколения был UNIVAC (UNIVersal Automatic Computer). Это была первая успешная коммерчески доступная машина. UNIVAC был разработан Эккертом и Мочли. В нем использовалось более 5000 электронных ламп и магнитная лента для хранения данных. Машина использовалась для таких задач, как бухгалтерский учет, расчет актуарных таблиц и прогнозирование выборов. В итоге было установлено 46 таких машин.
UNIVAC, запустивший свою первую программу в 1949 году, мог выполнять в десять раз больше операций сложения в секунду, чем ENIAC. В современных долларах UNIVAC стоил 4 996 000 долларов. Также в этот период был поставлен первый компьютер IBM. Он назывался IBM 701, и было продано девятнадцать таких машин.
Второе поколение (1960–1964)
По мере роста коммерческого интереса к компьютерным технологиям в конце 1950-х и 1960-х годах появилось второе поколение компьютерных технологий, основанное не на электронных лампах, а на транзисторах.
Джон Бардин (1908–1991), Уильям Б. Шокли (1910–1989) и Уолтер Х. Браттейн (1902–1987) изобрели транзистор в Bell Telephone Laboratories в середине 1940-х годов.К 1948 году для многих стало очевидно, что транзистор, вероятно, заменит вакуумную лампу в таких устройствах, как радиоприемники, телевизоры и компьютеры.
Одной из первых вычислительных машин на основе транзистора была Transac S-2000 корпорации Philco в 1958 году. Вскоре последовала IBM, выпустив IBM 7090 на базе транзистора. Эти машины второго поколения программировались на таких языках, как COBOL (Common Business Oriented). Language) и FORTRAN (Formula Translator) и использовались для решения широкого круга деловых и научных задач. Для хранения данных часто использовались магнитные диски и ленты.
Третье поколение (1964–1970)
Третье поколение компьютерных технологий было основано на технологии интегральных схем и распространялось примерно с 1964 по 1970 год. Джек Килби (1923– ) из Texas Instruments и Роберт Нойс (1927–1990) из Fairchild Semiconductor были первыми, кто разработал эту идею. интегральной схемы в 1959 году. Интегральная схема представляет собой единое устройство, содержащее множество транзисторов.
Возможно, самой важной машиной, созданной в этот период, была IBM System/360. Одни говорят, что эта машина единолично представила третье поколение. Это был не просто новый компьютер, а новый подход к проектированию компьютеров. Он представил единую компьютерную архитектуру для ряда или семейства устройств. Другими словами, программа, предназначенная для работы на одной машине в семье, может работать и на всех остальных. IBM потратила около 5 миллиардов долларов на разработку System/360.
Один из членов семейства, IBM System/360 Model 50, мог выполнять 500 000 добавлений в секунду по цене 4 140 257 долларов США в сегодняшних долларах. Этот компьютер был примерно в 263 раза быстрее ENIAC.
В третьем поколении компьютеров центральный процессор был построен с использованием множества интегральных схем. Только в четвертом поколении весь процессор размещался на одном кремниевом чипе размером меньше почтовой марки.
Четвертое поколение (1970–?)
Четвертое поколение вычислительной техники основано на микропроцессоре. В микропроцессорах используются технологии крупномасштабной интеграции (БИС) и очень крупномасштабной интеграции (СБИС), позволяющие размещать тысячи или миллионы транзисторов на одном кристалле.
Intel 4004 был первым процессором, построенным на одном кремниевом кристалле. Он содержал 2300 транзисторов. Построенный в 1971 году, он положил начало поколению компьютеров, история которых продолжается до наших дней.
В 1981 году IBM выбрала корпорацию Intel в качестве производителя микропроцессора (Intel 8086) для своей новой машины IBM-PC. Этот новый компьютер мог выполнять 240 000 сложений в секунду. Хотя этот компьютер намного медленнее, чем компьютеры семейства IBM 360, он стоил всего 4000 долларов в сегодняшних долларах! Такое соотношение цены и качества вызвало бум на рынке персональных компьютеров.
В 1996 году компьютер Pentium Pro корпорации Intel мог выполнять 400 000 000 операций сложения в секунду. Это было примерно в 210 000 раз быстрее ENIAC — рабочей лошадки Второй мировой войны. Машина стоила всего 4400 долларов США с поправкой на инфляцию.
Микропроцессорная технология теперь используется во всех современных компьютерах. Сами чипы можно делать недорого и в больших количествах. Микросхемы процессора используются в качестве центральных процессоров, а микросхемы памяти используются для динамической памяти с произвольным доступом (ОЗУ). Оба типа чипов используют миллионы транзисторов, выгравированных на их кремниевой поверхности. В будущем могут появиться чипы, объединяющие процессор и память на одном кремниевом кристалле.
В конце 1980-х и начале 1990-х годов кэшированные, конвейерные и супермасштабирующие микропроцессоры стали обычным явлением. Поскольку многие транзисторы могут быть сосредоточены в очень небольшом пространстве, ученые смогли спроектировать эти однокристальные процессоры со встроенной памятью (называемой кэш-памятью) и смогли использовать параллелизм на уровне команд, используя конвейеры инструкций вместе с конструкциями, которые допускали более одна инструкция, которая должна выполняться за раз (называется супермасштабированием). ПК с процессором Intel Pentium Pro представлял собой конвейерный микропроцессор с супермасштабированием и кэшированием.
Кроме того, в этот период произошло увеличение использования параллельных процессоров. Эти машины объединяют множество процессоров, связанных различными способами, для параллельного вычисления результатов. Они использовались для научных вычислений, а теперь используются также для баз данных и файловых серверов. Они не так распространены, как однопроцессорные, потому что после многих лет исследований их все еще очень сложно программировать, и многие проблемы не поддаются параллельному решению.
Ранние разработки в области компьютерных технологий были основаны на революционных достижениях в области технологий. Изобретения и новые технологии были движущей силой. Последние разработки, вероятно, лучше рассматривать как эволюционные, а не как революционные.
Было высказано предположение, что если бы индустрия авиаперевозок развивалась с той же скоростью, что и компьютерная индустрия, можно было бы долететь из Нью-Йорка в Сан-Франциско за 5 секунд за 50 центов. В конце 1990-х годов производительность микропроцессоров увеличивалась на 55 процентов в год. Если эта тенденция сохранится, а в этом нет абсолютной уверенности, то к 2020 году один микропроцессор сможет обладать всей вычислительной мощностью всех компьютеров Кремниевой долины на заре двадцать первого века.
см. также Apple Computer, Inc.; Лаборатории Белла; Экерт, Дж. Преспер-младший и Мочли, Джон В.; Интегральные схемы; Корпорация Интел; Корпорация Майкрософт; Корпорация Xerox.
Майкл Дж. Маккарти
Библиография
Хеннесси, Джон и Дэвид Паттерсон. Компьютерная организация и дизайн. Сан-Франциско: Издательство Морган Кауфманн, 1998 г.
Рокетт, Фрэнк Х. "Транзистор". Scientific American 179, вып. 3 (1948): 52.
Уильямс, Майкл Р. История вычислительной техники. Лос-Аламитос, Калифорния: издательство IEEE Computer Society Press, 1997 г.
UNIVAC I 1951 года был первым бизнес-компьютером, произведенным в США. "Многие люди впервые увидели компьютер по телевизору, когда UNIVAC I предсказал исход президентских выборов 1952 года".
< /p>
< /p>
< /p>
Bendix G-15 1956 года по цене 60 000 долларов США для науки и промышленности, но также может использоваться одним пользователем; было построено несколько сотен - использовался накопитель на магнитной ленте и терминал для перфорации ключей
< /p>
< /p>
< /p>
< /p>
IBM 650, который «стал самым популярным компьютером среднего размера в Америке в 1950-х годах» — стоимость аренды составляла 5000 долларов в месяц — было установлено 1500 — способный читать перфокарты или магнитную ленту — использовал блок основной памяти с вращающимся магнитным барабаном, который может хранить 4000 слов из Smithsonian NMAH
2.Компьютеры второго поколения (1954–1959 гг.) — транзистор
- 1950 – Национальное бюро стандартов (NBS) представило восточный автоматический компьютер стандартов (SEAC) с 10 000 недавно разработанных германиевых диодов в логических схемах и первый накопитель на магнитных дисках, разработанный Джейкобом Рабиновым.
- 1953 — Том Уотсон-младший под руководством IBM представил компьютер модели 604, первый компьютер с транзисторами, который стал основой модели 608 1957 года, первого твердотельного компьютера для коммерческого рынка. Поначалу транзисторы были дорогими, стоили 8 долларов против 0,75 доллара за лампу. Но Уотсон был впечатлен новыми транзисторными радиоприемниками и дал их своим инженерам для изучения. IBM также разработала калькулятор магнитного барабана 650, первый IBM, в котором использовалась память на магнитном барабане, а не перфокарты, и начала поставку научного «калькулятора обороны» 701, который был первым из линейки модели 700, которая доминировала в мэйнфреймах. десятилетие
- 1955 – IBM представила бизнес-компьютер 702; Уотсон на обложке журнала Time 28 марта
- 1956 г. — компьютер Bendix G-15A для малого бизнеса, разработанный Гарри Хаски из NBS, продан всего за 45 000 долларов США.
- 1959 — General Electric Corporation поставила свою вычислительную систему Electronic Recording Machine Accounting (ERMA) Банку Америки в Калифорнии; Основанная на дизайне SRI, система ERMA использовала распознавание символов с помощью магнитных чернил (MICR) в качестве средства для сбора данных с чеков и ввела автоматизацию в банковскую деятельность, которая была продолжена банкоматами в 1974 году.
< /p>
< /p>
"Первый транзистор (модель), декабрь 1947 года. Создан Джоном Бардином, Уолтером Браттейном и Уильямом Шокли в Bell Laboratories", Смитсоновский институт NMAH
Первое поколение компьютеров начиналось с использования электронных ламп в качестве основных компонентов памяти и схем ЦП (центрального процессора).Эти трубки, как и электрические лампочки, производили много тепла и были склонны к частому перегоранию установок, поэтому были очень дорогими и могли быть доступны только очень крупным организациям.
В этом поколении в основном использовались операционные системы пакетной обработки. В этом поколении использовались перфокарты, бумажная лента, устройства ввода и вывода с магнитной ленты.
Использовались языки машинного кода и электрических плат.
Технология вакуумных трубок
Поддерживается только машинный язык
Вырабатывать много тепла
Медленное устройство ввода/вывода
Много потребляемой электроэнергии
Транзисторы второго поколения (1956–1963)
Это поколение, использующее транзистор, было дешевле, потребляло меньше энергии, было компактнее, надежнее и быстрее, чем машины первого поколения, сделанные из электронных ламп. В этом поколении магнитные сердечники использовались в качестве первичной памяти, а магнитная лента и магнитная диски в качестве дополнительных устройств хранения.
В этом поколении использовались языки ассемблера и языки программирования высокого уровня, такие как FORTRAN, COBOL.
Использовалась пакетная обработка и мультипрограммная операционная система.
Использование транзисторов
Надежность по сравнению с компьютерами первого поколения
Меньший размер по сравнению с компьютерами первого поколения
Выделяют меньше тепла по сравнению с компьютерами первого поколения
Потребляли меньше электроэнергии по сравнению с компьютерами первого поколения
Быстрее, чем компьютеры первого поколения
Все еще очень дорого
Поддержка машинных и ассемблерных языков
Интегральные схемы третьего поколения (1964–1971 годы)
В третьем поколении компьютеров вместо транзисторов используются интегральные схемы (ИС). Одна ИС состоит из множества транзисторов, резисторов и конденсаторов, а также соответствующих схем. ИС была изобретена Джеком Килби. Благодаря этой разработке компьютеры стали меньше по размеру, надежнее и эффективнее.
В этом поколении использовались удаленная обработка, разделение времени, работа в режиме реального времени, мультипрограммная операционная система.
В этом поколении использовались языки высокого уровня (FORTRAN-II–IV, COBOL, PASCAL PL/1, BASIC, ALGOL-68 и т. д.).
Вырабатывать меньше тепла
Потребляется меньше электроэнергии
Поддержка языка высокого уровня
PDP (обработчик персональных данных)
Микропроцессоры четвертого поколения (1971–1980 гг.)
Четвертое поколение компьютеров отмечено использованием очень больших интегральных схем (СБИС). Схемы СБИС, содержащие около 5000 транзисторов и других элементов схемы, а также связанные с ними схемы на одном кристалле, сделали возможным создание микрокомпьютеров четвертого поколения. . Компьютеры четвертого поколения стали более мощными, компактными, надежными и доступными. В результате это привело к революции персональных компьютеров (ПК).
В этом поколении использовались разделение времени, режим реального времени, сети, распределенная операционная система.
В этом поколении использовались все языки более высокого уровня, такие как C и C++, DBASE и т. д.
Используется технология СБИС
Портативный и надежный
Очень маленький размер
Введено понятие Интернета
Великие разработки в области сетей
Компьютеры стали легко доступны
Пятое поколение (с 1981 г. по настоящее время) Искусственный интеллект
В пятом поколении технология VLSI стала технологией ULSI (Ultra Large Scale Integration), что привело к производству микропроцессорных микросхем с десятью миллионами электронных компонентов.
Это поколение основано на оборудовании для параллельной обработки и программном обеспечении ИИ (искусственного интеллекта).
Искусственный интеллект – это новое направление в компьютерных науках, в котором интерпретируются средства и методы, позволяющие заставить компьютеры думать как люди.
В наши дни мы привыкли к сотням гигабайт дискового пространства на наших компьютерах. Всего несколько десятков лет назад это была чистая научная фантастика. Например, первый жесткий диск емкостью гигабайт был размером с холодильник, и это было в 1980 году. Не так давно!
Pingdom ежедневно хранит множество данных мониторинга, и, учитывая, насколько мы воспринимаем нынешнюю емкость хранилища как должное, интересно оглянуться назад и взглянуть на вещи в перспективе. Вот несколько интересных устройств хранения данных из ранней компьютерной эры.
Селекторная трубка
Трубка Selectron имела емкость от 256 до 4096 бит (от 32 до 512 байт). 4096-битный Selectron имел длину 10 дюймов и ширину 3 дюйма. Первоначально разработанное в 1946 году запоминающее устройство оказалось дорогим и имело проблемы с производством, поэтому оно так и не стало успешным.
Вверху: 1024-битный Selectron.
Перфокарты
Ранние компьютеры часто использовали перфокарты для ввода как программ, так и данных. Перфокарты широко использовались до середины 1970-х годов.Следует отметить, что использование перфокарт предшествовало появлению компьютеров. Они применялись еще в 1725 году в текстильной промышленности (для управления механическими текстильными ткацкими станками).
Вверху: Карточка из программы на Фортране: Z(1) = Y + W(1)
Вверху слева: устройство чтения перфокарт. Вверху справа: устройство записи перфокарт.
Перфолента
Так же, как и перфокарты, перфоленты изначально были изобретены в текстильной промышленности для использования на механизированных ткацких станках. Для компьютеров перфоленту можно использовать для ввода данных, а также в качестве носителя для вывода данных. Каждая строка на ленте представляет один символ.
Магнитная память барабана
Изобретенная еще в 1932 году (в Австрии), она широко использовалась в 1950-х и 60-х годах в качестве основной рабочей памяти компьютеров. В середине 1950-х объем памяти магнитных барабанов составлял около 10 КБ.
Вверху слева: магнитный барабан памяти компьютера UNIVAC. Вверху справа: барабан длиной 16 дюймов от компьютера IBM 650. Он имел 40 дорожек, 10 КБ дискового пространства и вращался со скоростью 12 500 оборотов в минуту.
Жесткий диск
Первым жестким диском был IBM Model 350 Disk File, который поставлялся с компьютером IBM 305 RAMAC в 1956 году. Он имел 50 24-дюймовых дисков с общей емкостью хранения 5 миллионов символов (чуть менее 5 МБ).< /p>
Вверху: IBM Model 350, первый в мире жесткий диск.
Первым жестким диском емкостью более 1 ГБ был IBM 3380 1980 года (на нем можно было хранить 2,52 ГБ). Он был размером с холодильник, весил 550 фунтов (250 кг), а цена на момент его появления колебалась от 81 000 до 142 400 долларов США.
Вверху слева: 250-мегабайтный жесткий диск 1979 года. Вверху справа: IBM 3380 1980 года, первый гигабайтный жесткий диск.
Жесткий диск под названием SyQuest предназначался для персональных компьютеров и в течение многих лет не имел конкурентов в плане переноса больших документов настольных издательств. Первый SyQuest SQ306RD, представленный в 1983 году, имел бесконечный (на тот момент) 5 МБ жесткий диск для большинства доступных типов данных, а также аудио и видео. В 1986 году на рынке появились модели SQ555 и SQ400 с 44 МБ памяти.
Вверху: Съемный жесткий диск SyQuest 44 МБ.
Лазерный диск
Мы упомянули его здесь главным образом потому, что он был предшественником компакт-дисков и других оптических накопителей. В основном использовался для фильмов. Первая коммерчески доступная система с лазерными дисками была доступна на рынке в конце 1978 года (тогда она называлась Laser Videodisc и более причудливой торговой маркой DiscoVision) и имела диаметр 11,81 дюйма (30 см). Диски могут содержать до 60 минут аудио/видео на каждой стороне. Первые лазерные диски имели полностью аналоговое содержание. Базовая технология лазерных дисков была изобретена еще в 1958 году.
Вверху слева: лазерный диск рядом с обычным DVD. Вверху справа: еще один лазерный диск.
Диета
Дикеты или дискеты (названные так потому, что они были гибкими) были изобретены IBM и широко использовались с середины 1970-х до конца 1990-х годов. Первые дискеты были размером 8 дюймов, а позже появились форматы 5,25 и 3,5 дюйма. Первая дискета, представленная в 1971 году, имела емкость 79,7 КБ и была доступна только для чтения. Год спустя появилась версия для чтения и записи.
Магнитная лента
Магнитная лента впервые была использована для хранения данных в 1951 году. Ленточное устройство называлось UNISERVO и было основным устройством ввода-вывода на компьютере UNIVAC I. Эффективная скорость передачи для UNISERVO составляла около 7200 символов в секунду. Ленты были металлическими и имели длину 1200 футов (365 метров) и поэтому были очень тяжелыми.
< /p>
Вверху слева: ряд ленточных накопителей для компьютера UNIVAC I. Вверху справа: подсистема магнитной ленты IBM 3410, представленная в 1971 году.
И, конечно же, мы не можем упомянуть магнитную ленту, не упомянув также о стандартной компакт-кассете, которая была популярным способом хранения данных для персональных компьютеров в конце 70-х и 80-х годов. Типичная скорость передачи данных для компакт-кассет составляла 2000 бит/с. На 90-минутной ленте можно хранить около 660 КБ на каждой стороне.
Вверху слева: стандартная компакт-кассета. Вверху справа: Commodore Datassette наверняка вызовет приятные воспоминания у людей, выросших в 80-х годах.
DECtape
Вверху слева: Двойное устройство DECtape для DEC PDP-11. Вверху справа: съемный магнитный носитель DECtape.
Посмотрев в Интернете, можно найти так много интересных фотографий из «старых добрых времен». Это были одни из лучших, которые мы смогли найти, и мы надеемся, что они вам понравились.
Если вас интересует история компьютерных наук, посетите нашу галерею ранних компьютеров и обзоры старых технологий в журнале BYTE.
Источники изображений:
И, как всегда, Википедия была отличным источником для проверки фактов.
РЕДАКТИРОВАТЬ: мы удалили комментарий о звуке Commodore Datassette, так как это была фактическая ошибка. Мы также удалили это: «(Для тех, кто не был там, вы могли слышать звук считываемых данных в виде пронзительного визжащего звука во время загрузки ваших программ.)» Мы также согласились с некоторыми комментариями. предложения и решили добавить абзацы, касающиеся SyQuest и DECtape.
ХОТИТЕ БОЛЬШЕ?
Не хватает ностальгии? Не пропустите: История аппаратного обеспечения ПК в картинках
Читайте также: