A számítógépek klasszikus korszakai

Nulladik generációs gépek az 1943 előttiek, elektromechanikus megoldások, relék használata a jellemző, az adattárolás lyukkártyán, vagy lyukszalagon van, ilyenek például Zuse gépei (Z-1 és Z-2).

Az első generációs gépek (1943 és 1958 között) kezdete az ENIAC, vagy az EDVAC, ezek elektroncsöveket (elektronikus áramkör felépítésére alkalmas) használnak, nagy méretűek, lyukkártya és lyukszalag az információ tárolása továbbra is. Ez hardverközeli programozást engedélyez, néhány ezer műveletet tud másodpercenként. A mechanikus alkatrészek elhagyására Lee de Forest (1893-1961) találmánya adott lehetősége, ő 1906-ban találta fel az elektroncsövet. Az így elérhető kapcsolási sebesség nagyságrendekkel nagyobb volt, mint a jelfogók esetében. Technikailag a 30-as évekre vált alkalmazhatóvá. Már 1939-től építettek ilyet Mauchly és Eckert vezetésével, de az elhúzódó munkák miatt csak 1946-ban készülhetett el az ENIAC (Electronic Numerical Integrator and Calculator), mely már külső programvezérlésű gép. Az egyes műveleteket és kódokat vezérlőkártyára lyukasztották, ezeket egyenként beolvasta a gép és végrehajtotta a műveletet. Óriási vállalkozás, a mérete és teljesítménye is többszörös volt, mint az elődöké. Hátránya, hogy csak néhány óráig volt működőképes. Neumann és Goldstine hosszú évekre meghatározzák az elektronikus digitális számítógépekkel szembeni követelményeket, elhangzik a belső programvezérlés elve, és az ezt lehetővé tevő elrendezés. Rámutatott az analóg ábrázolás hiányaira és a digitális, bináris jeltechnika alkalmazását ajánlja, melynél a fizikai jel megléte és hiánya hordozza az információt (ezzel elérhető az alacsony megbízhatóságú elektroncsövek megbízható működése is).

A második generációs gépek 1958 és 1965 között, jellemző a félvezetők megjelenése, dióda és tranzisztor. Ezek fontosak a méret csökkentésében, a teljesítményfelvétel jobb, a hőtermelés csökken, a megbízhatóság nő, a sebesség is tízszeres. A memória eleme a ferrit gyűrű, a háttértár mágneses lemez, vagy mágnesdoboz. Megjelennek magas szintű programnyelvek, a Fortran (1957-ben). Ekkor terjed el az operációs rendszer is (IBM 7090). Az IBM 7030-ban 160 ezer tranzisztor volt, már 1 millió műveletet volt képes elvégezni másodpercenként.

A tranzisztor félvezető kapcsoló eszköz, kisebb hely- és energiaigénye van, emellett hosszabb az élettartama és nagyobb a megbízhatósága, illetve működési sebessége, mint az elektroncsöveké. Ezzel a sebességgel a géphez kapcsolt perifériák már nem tudtak lépést tartani; így az egyre gyorsabb gépeket ezek a lassú perifériák visszafogták. A korábbi processzor-centrikus gépeket memória centrikusok váltották fel (Neumann-elv). A korábbi lassú tárolókat a mágnesszalag és lemez váltja fel (az operatív tár még mindig ferritgyűrűvel vezérelt – mivel a tranzisztor még költséges). Létrehozták a megszakítást, mely lehetővé tette, hogy az esemény bekövetkeztekor egy azt kiszolgáló program elinduljon és az éppen futó program állapotaid pedig elmenti, mely a megszakítási eljárás után folytatható. Ezzel időt takarítanak meg, nem szükséges a folyamatos lekérdezés. Továbbá ekkor jelenik meg a lebegőpontos aritmetikai egység. A programokat nem csak gépi szinten lehet kezelni (ez az alacsony szintű programnyelv), megjelennek az első magas szintű programozási nyelvek, pl. a FORTRAN.

A harmadik generációs gépek (1965-1972) integrált áramkörökkel működnek, a perifériák ekkor tűnnek fel, monitorok, rajzgépek. A merevlemez megjelenik, az adattárolás miatt. tíz millió művelet elvégzésére képes már másodpercenként egy ilyen gép, a magas szintű nyelvek használata is egyre elterjedtebb, Algol, Cobol, Basic, C, Pascal. Szoftverek és többfelhasználós számítógépek jelennek meg. BCD (Binary Coded Decimal), a számjegyeknek négy bit felel meg, 0 és 9 közötti karaktereket jelenítik meg és ezek kombinációja (127 – 1111111 helyett 0001 0010 0111).

Az első szilícium alapú planáris integrált áramkör 1959-ben jelenik meg, de a benne rejlő lehetőségeket még évekig nem ismerik fel. A 60-as évek elején került az érdeklődés előterébe a planári tranzisztor és az integrált áramkör, kimutatták, hogy a tranzisztor méreteinek arányos kicsinyítésével nem romlik, hanem javul az eszköz minősége és energiafogyasztása is négyzetesen csökken, a sebesség meg a kicsinyítéssel arányosan nő. Vagyis jelentősen megnőtt a gépek kapacitása és műveletvégző sebessége. Egy-egy program már nem tudta leterhelni, meg kellett osztani több felhasználó között, vagyis erőforrásait felváltva, vagy megosztva egyszerre több független program tudta használni. Lehetővé teszik a multiprogramos üzemmódot.

Itt válik általánossá az operációs rendszerek használata is (olyan sok részből álló programrendszer, melyez a számítógép jobb és könnyebb felhasználásának támogatására fejlesztettek ki).

Negyedik generációs gépek (1972-1990) jellemzője már a mikroprocesszor, a chip. Ezek egy egységben megvalósított sok áramköri elemet tartalmaznak. Az első tömegesen gyárottt az Intel 4004. Irodákban, háztartásokban van jelen, jellemző lesz a hajlékony lemez, kialakulnak a hálózatok, megjelennek az első vírusok is. Jellemző számítógépe a kornak az Altai 8800. Az IBM PC gépek általánosak a 80-as évektől kezdve, ekkoriak a DOS és Windows első verziói is.

Az LSI (Large Scale Integration) integrált áramköri gyártástechnológia kifejlesztésével lehetőség nyílt az olcsó, nagykapacitású memória elemek gyártására.

Az ötödik generáció 1990-től napjainkig tart. Kisebb a méret, nagyobb a teljesítmény (egy érdekesség Moore törvénye, az áramköri elemek száma 18 hónaponként duplázódnak, így az elemtáv egyre jobban csökken, 65 nanométer, lassan az atomok tartományában lesz. A hálózatok elterjednek, többmagos, többprocesszoros gépek vannak, párhuzamos feldolgozást enged ezzel, a programozási nyelvek is elterjednek, melyek már eljárás-orientáltak. Optikai technológiák jelennek meg, biotechnikai eljárások terjednek el (azonban ezek már nem Neumann-elvű gépek, működésük párhuzamos). Általánosságban erről a korszakról, az operációs rendszer már elengedhetetlen egy géphez, rendszerközeli programok is megjelennek, vírusirtók. A programozási nyelv segíti a fejlesztői környezetet, ezek lehetnek értelmezők, interpreterek, vagy fordítók, complierek. Az alacsony szintű nyelv a gépi kód maga, ezt rögtön érti a processzor, a közepesek kényelmesek és hatékonyak, ilyen például a C++, a magas szintűek kényelmesek, de kevésbé hatékonyak, pl. Visual Basic. Különféle specifikus alkalmazói programok jelennek meg, általános célú szoftverek, melyek egy feladattípust oldalnak meg, rengeteg funkciót nyújtanak. A jogok kérdése is fontos, különféle programmegosztás lehetséges (shareware – idő, vagy funkciókorlát, freeware – ingyenes, nem lehet árulni, szabad szoftver – szerzői jog van, de használható, félszabad – a felhasználás módjától függ a fizetés, public domain – véglegesen lemond a szerzői jogokról, demo – képességet bemutat, EDU – oktatásra készült, kedvező árban)

További írások a(z) "Számítástechnika" kategóriából