1
Evoluţia Calculatoarelor
Momentul iniţial al istoriei calculatoarelor este, de obicei
legat de numele matematicianului englez Charles Babbage. El a
propus īn anul 1830 o Maşină Analitică care a anticipat īn mod
fascinant structura calculatoarelor actuale. Ideile sale au devansat cu
peste 100 de ani posibilităţiile tehnologice ale vremii sale. Īnaintea
a mai fost īncercări īn acest domeniu ale lui Leibnitz şi Pascal (sec
al XVII-lea) .
Următorul moment de referinţă este anul 1937, cānd Howard Aiken, de la
Universitatea Harvard a propus Calculatorul cu secvenţă de
Comandă Automată, bazat pe o combinaţie īntre ideile lui Babbage şi
calculatoarele elertromecanice, produse de firma IBM. Construcţia
acestuia a īnceput īn anul 1939 şi s-a terminat īn anul 1944, fiind
denumit Mark I . El a fost īn principal primul calculator
electromecanic, fiind alcătuit din comutatoare şi relee.
Īnlocuirea releelor cu tuburi electronice a constituit un important pas
īnainte. Rezultatul a fost concretizat īn calculatorul ENIAC (
Electronic Numerical Integrator And Computer ), primul calculator
electronic digital. El conţine circa 18.000 de tuburi electronice
şi executa 5.000 de adunări pe secundă, avānd o memorie de 20 de numere
reprezentate īn zecimal. Programarea sa se realiza prin poziţionarea a
circa 6.000 de comutatoare, cu mai multe poziţii. O semnificaţie aparte
o are faptul că īn arhitectura calculatoarelor Mark I şi ENIAC, intrau
mai multe elemente de calcul, ce lucrau īn paralel la o problemă
comună, fiind dirijate de o singură unitate de comandă . Această
soluţie a fost aleasă datorită vitezei reduse a fiecărei
unităţi de calcul, īn parte. La versiunea următoare s-a renunţat la
această structură paralelă de calcul, deoarece s-a considerat că
viteza unei unităţi de calcul, realizată cu circuite electronice, este
suficientă . Soluţia prelucrării paralele a fost reluată ulterior
după anii 80’ pentru mărirea performanţelor unui sistem de
calcul; astfel īn 1996 Firma INTEL a realizat un supercalculator
ce foloseşte peste 7000 de procesoare PENTIUM utilizānd
tehnica „de calcul masiv” (utilizat pentru simularea testelor nucleare,
īn cercetări genetice, spaţiale, meteorologice).
De remarcat că la realizarea primelor calculatoare,
īn calitate de consultant al echipei, a lucrat şi matematicianul
John von Neumann, unul dintre matematicienii importanţi ai secolului
XX. De altfel, la realizarea calculatorului EDVAC ( primul
calculator cu circuite electronice ) el a stabilit 5 caracteristii
principale ale calculatorului cu program memorat :
1. Trebuie să posede un mediu de intrare, prin
intermediul căruia să se poată introduce un număr nelimitat
de operanzi şi instrucţiuni .
2. Trebuie să posede o memorie, din care să se
citească instrucţiunile şi operanzii şi īn care să se poată memora
rezultatele.
3. Trebuie să posede o secţiune de calcul, capabilă
să efectueze operaţii aritmetice şi logice, asupra operanzilor din
memorie.
4. Trebuie de asemenea să posede un mediu de ieşire,
prin intermediul căruia un număr nelimitat de rezultate să poată fi
obţinute de către utilizator.
5. Trebuie să aibă o unitate de comandă ,
capabilă să interpreteze instrucţiunile obţinute din memorie şi
capabilă să selecteze diferite moduri de desfăşurare a
activităţii calculatorului pe baza rezultatelor calculelor .
Date
Date
Rezultate
Rezultate
şi instrucţiuni
şi instrucţiuni
Stări
Comenzi
Stări
Stări
Instrucţiuni
Adrese
Comenzi
Rezultate/Comparaţii
Comenzi
1
-Figura reprezintă Organizarea unui calculator numeric -
Primul calculator comercializat a fost UNIVAC
(UNIversal Automatic
Computer ) realizat pe structura calculatorului EDVAC, īn anul 1951. Īn
anii următori, dezvoltarea calculatoarelor a devenit explozivă, la mai
puţin de zece ani intervenind cāte o schimbare care a fost interpretată
drept apariţia unei noi generaţii de calculatoare. Ele pot fii
clasificate astfel :
Generaţia I (1946-1956) caracterizată prin :
• Hardware: relee, tuburi electronice ;
• Software: programe cablate, cod maşină, limbaj de
asamblare ;
• Capacitate de memorie : 2 Kocteţi ;
• Viteză de operare : 10.000 de operaţii/sec. ;
• Calulatoare : ENIAC, UNIVAC, IBM ;
Generaţia a II–a (1957-1963) marcată de apariţia tranzistorului
• Hardware: tranzistoare, memorii cu ferite, cablaj
imprimat ;
• Software : limbaj de nivel īnalt ( Algol, Fortan)
• Memorie : 32 Kocteţi ;
• Viteza : 200.000 de instrucţiuni/sec
• Calculatoare : IBM 7040, NCR501 ;
Generaţia a III–a (1964- 1981) caracterizată prin :
• Hardware : circuite integrate ( la īnceput pe
scară redusă, apoi
pe scară medie şi largă ; scara de integrare se referă la
numărul de
componente electronice pe unitatea de suprafaţă ), cablaje imprimate
multistrat , discuri magnetice, aparariţia primelor microprocesoare ;
• Software : limbaje de nivel foarte īnalt,
programare orientată pe
obiecte B.Pascal, programare structurată LISP, primele programe pentru
grafică şi baze de date .
• Memorie : 1÷2 Mocteţi ;
• Viteza : 5.000.000 de operaţii/sec ;
• Calculatoare : IBM 370 , FELIX
• Comunicaţii : Primele comunicaţii prin satelit,
transmisia de date prin fibră optică.
Generaţia a IV-a (1982-1989) caracterizată prin :
• Hardware: circuite integrate pe scară foarte mare (
VLSI ) ,
sisteme distribuite de calcul, apar microprocesoarele de 16/32
biţi,
primele elemente optice (discurile optice ) ;
• Software : Pachete de programe de largă
utilizare, sisteme expert
, sisteme de operare, se perfecţioneaza limbajele de programare
orientate pe obiect, baze de date relaţionale ;
• Memorie : 8÷10 Mocteţi ;
• Viteza : 30 de milioane de
instrucţiuni/sec ;
• Caculatoare : INDEPENDENT, CORAL, IBM (apar mai
multe versiuni)
Generaţia a V-a ( 1991- 2002 ) īn curs de dezvolatare
• Hardware : circuite integrate pe scară ultralargă
ULSI (
proiectare circuite integrate 3D ), arhitecturi paralele, alte soluţii
arhitecturale noi ( reţele neurale etc. ), proiectele galiu-arsen .
• Software : limbaje concurente,programare
funcţională, prelucrare
simbolică , baze de cunoştiinţe, sisteme expert evoluate,programe de
realitate virtuală, acum apar şi sistemele de operare windows. Această
perioadă este marcată de apariţia internetului şi extinderea rapidă a
acestei reţele mondiale.
• Memorie : de la zeci,sute de Mocteţi pānă la
Gocteţi ;
• Viteza : 1G de instrucţiuni /sec – 3 G de
instrucţiuni/sec
• Comunicaţiile: au atins un nivel nemaiintālnit..
emisiile radio de
ordinul GHz, reţele globale pe fibră optică , reţele de comunicare prin
satelit.
• Calculatoare : o gamă foarte largă de calculatoare .
|