Οι πρώτες 4 Γενιές Η/Υ

Transcript

1 Οι πρώτες 4 Γενιές Η/Υ

2 1θ Γενιά Υπολογιςτϊν ( ) Οι ανάγκεσ του πολζμου (ςτα μζςα του 20ου αιϊνα ) για πολφπλοκουσ υπολογιςμοφσ ςε προβλιματα μεταφοράσ, διοίκθςθσ και άλλα, κάνουν πιο επιτακτικι τθν ανάγκθ καταςκευισ μιασ ικανισ υπολογιςτικισ μθχανισ. Ο πρϊτοσ υπολογιςτισ, ο Z3 του Γερμανοφ κακθγθτι Kornad Zuse, καταςκευάςτθκε το 1941 και λειτουργοφςε κάτω από τθν επίβλεψθ ενόσ εξωτερικοφ προγράμματοσ ςε διάτρθτθ χαρτοταινία. Διζκετε μια μνιμθ των 64 λζξεων με τθν χριςθ ρολζδων και οι πράξεισ γινόταν ςτο δυαδικό ςφςτθμα με κινθτι υποδιαςτολι. Η μθχανι αυτι καταςτράφθκε ςτον βομβαρδιςμό του Βερολίνου το Τθν ίδια χρονιά από τθν άλλθ πλευρά του Ατλαντικοφ, ςτο Harvard, γεννιόταν ο Mark I. Ο Mark I ιταν προϊόν ςυνεργαςίασ του φυςικοφ Howard Aikenκαι τθσ IBM. Ο υπολογιςτισ αυτόσ αν και ιταν μια τερατϊδθσ μθχανι, που ζκανε φοβερό κόρυβο και χαλοφςε πολφ ςυχνά, λειτοφργθςε μζχρι το 1959, ενϊ ςιμερα εκτίκεται ςτο πανεπιςτιμιο του Harvard. Οι διαςτάςεισ του ιταν μικοσ 15 μζτρα, πλάτοσ 2,5 μζτρα. Περιελάμβανε 500 χιλιόμετρα καλϊδια. Οι επιδόςεισ του ιταν: πρόςκεςθ με 23 ψθφία ςε 3 δζκατα του δευτερολζπτου, πολλαπλαςιαςμόσ ςε 6 δευτερόλεπτα και διαίρεςθ ςε 12 δευτερόλεπτα. 2

3 Το πρϊτο πρότυπο μθχανιματοσ που μπορεί να χαρακτθριςτεί ωσ πραγματικόσ θλεκτρονικόσ υπολογιςτισ ιταν ο γενικισ χριςθσ υπολογιςτισ ABC που δθμιουργικθκε από τθν ανάγκθ λφςθσ μεγάλων ςυςτθμάτων εξιςϊςεων. Ο υπολογιςτισ αυτόσ χρθςιμοποιοφςε θλεκτρονικζσ λυχνίεσ κενοφ ωσ βαςικό ςτοιχείο και δυαδικό ςφςτθμα. Ήταν επινόθςθ των John Vincent Atanasoff και Clifford Berry. Το επόμενο βιμα ιταν ο ENIAC(Electronic Numerical Intergrator And Calculator) ο οποίοσ ςχεδιάςτθκε και καταςκευάςτθκε ςτο πανεπιςτιμιο τθσ Πενςυλβανία. Οι διαςτάςεισ του ιταν μικοσ 25 μζτρα φψοσ 2,5 μζτρα, πλάτοσ 1 μζτρο. Η μθχανι αποτελοφνταν από τριόδουσ λυχνίεσ, κατανάλωνε ενζργεια τθσ τάξθσ των 200KW, καταλάμβανε ζνα χϊρο 270 τ.μ. και ηφγιηε 30 τόνουσ. Ήταν φορζσ πιο γριγοροσ από τον Mark I επιτυγχάνοντασ 300 πολλαπλαςιαςμοφσ ανά δευτερόλεπτο. Θεωρείται ωσ ο πρϊτοσ θλεκτρονικόσ υπολογιςτισ. Συνζβαλε πολφ ςτθν ανάπτυξθ των επιςτθμϊν. Χρθςιμοποιικθκε ςτθ πρόβλεψθ καιροφ και ςε υπολογιςμοφσ, ςτο πεδίο τθσ ζρευνασ για τθν ατομικι ενζργεια. Ο ENIAC είχε ζνα ςοβαρό μειονζκτθμα, κάκε φορά που επρόκειτο να εκτελεςτεί ζνα διαφορετικό πρόγραμμα, ζπρεπε ζνα μεγάλο μζροσ του να "ξθλωκεί" και να επαναςυνδεκεί κατάλλθλα, μια και οι εντολζσ του δεν φυλάςςονταν εςωτερικά, αλλά επιτυγχάνονταν με μεταβολζσ ςε εξωτερικζσ καλωδιϊςεισ. 3

4 Η εξζλιξθ των μθχανϊν αυτϊν δεν ιταν ςε καλό δρόμο και χρειαηότανε ανακεϊρθςθ των βάςεων ςχεδίαςθσ για να γίνουν πιο ευζλικτεσ και γριγορεσ. Αυτό το ζκανε ο John Von Neumann, το 1952, ο οποίοσ ζκεςε τισ βάςεισ ενόσ νζου θλεκτρονικοφ υπολογιςτι, του EDVAC, που ιταν οι εξισ: Θα χρθςιμοποιθκεί μόνο θ δυαδικι αρικμθτικι. Στθν μνιμθ κα αποκθκεφονται τα δεδομζνα αλλα και το πρόγραμμα που κα εκτελεςτεί. Μετά τισ δθμοςιεφςεισ του Neuman, πολλζσ ομάδεσ ερευνθτϊν ξεκίνθςαν ζναν αγϊνα δρόμου για τθν καταςκευι υπολογιςτϊν βαςιςμζνων ςτισ παραπάνω αρχζσ. Αποτζλεςμα αυτϊν των προςπακειϊν ιταν να καταςκευαςτοφν μερικά ςθμαντικά υπολογιςτικά ςυςτιματα όπωσ οι EDVAC, EDSAC, UNIVAC-1, 701 IBM, 102D, D-100, GE-210, GAMMA 3. 4

5 Ο πιο ςθμαντικόσ από τουσ υπολογιςτζσ αυτοφσ ιταν ο UNIVAC-1 (UNIVersal Automatic Computer) ο οποίοσ μπορεί να χαρακτθριςτεί ςαν υπολογιςτισ ςτακμόσ. Αυτό γιατί με τθν παραγωγι του ςτισ αρχζσ τθσ δεκαετίασ του 50, ςθματοδοτεί τθν ειςαγωγι των υπολογιςτϊν ςτθν αγορά και κατ' επζκταςθ τθν εκκίνθςθ τθσ ξζφρενθσ κοφρςασ που οδιγθςε ςτθν μεγάλθ ςθμερινι ανάπτυξθ των υπολογιςτϊν. Επίςθσ, τθν περίοδο αυτι καταςκευάςτθκε το πρϊτο τρανηίςτορ (1947), που αποτζλεςε τθ βάςθ για τουσ υπολογιςτζσ τθσ δεφτερθσ γενιάσ. 2η Γενιά Υπολογιστών ( ) Η δεφτερθ γενιά των Ηλεκτρονικϊν Υπολογιςτϊν χαρακτθρίηεται από τθν αντικατάςταςθ των τριόδων λυχνιϊν από τα τρανηίςτορ. Η ειςαγωγι του τρανηίςτορ προςφζρει μια ςθμαντικι μείωςθ του όγκου των μθχανϊν με ταυτόχρονθ ελάττωςθ τθσ απαιτοφμενθσ θλεκτρικισ ενζργειασ και αφξθςθ τθσ ταχφτθτασ των υπολογιςμϊν. Το 1956 ςτο Κδρυμα Τεχνολογίασ τθσ Μαςαχουςζτθσ (Μ.Ι.Τ.) καταςκευάςτθκε ο πρϊτοσ Ηλεκτρονικόσ Υπολογιςτισ που λειτουργοφςε με τρανηίςτορ, ο ΤΧ-0. Ζνα άλλο πολφ ςθμαντικό ςτοιχείο τθσ 2θσ γενιάσ είναι θ εμφάνιςθ των πρϊτων γλωςςϊν υψθλοφ επιπζδου, για τθν ςυγγραφι προγραμμάτων εφαρμογϊν, εξζλιξθ κακοριςτικισ ςθμαςίασ για τθ γριγορθ διάδοςθ των Η/Υ. Το 1957 παρουςιάηεται από τον John Backus ο πρϊτοσ μεταγλωττιςτισ τθσ Fortran, ενϊ λίγο αργότερα θ γλϊςςα Cobol. Πρζπει να ςθμειωκεί, ότι παράλλθλα με τθν ανάπτυξθ των ςυςτθμάτων 2θσ γενιάσ εμφανίςτθκε και μια νζα βιομθχανία που βαςίςτθκε ςτθν ιδζα τθσ ολοκλιρωςθσ τρανηίςτορσ και άλλων 5

6 ςτοιχείων, ςε κυκλϊματα που κα μποροφςαν να τοποκετθκοφν πάνω ςε ζνα μικτό τεμάχιο πυριτίου ι chip όπωσ και επικράτθςε τελικά. Ζτςι αν και κατά τθ χρονικι περίοδο τθσ 2θσ γενιάσ ςθμειϊκθκαν εμπορικζσ αποτυχίεσ, ςτθν πραγματικότθτα τζκθκαν οι τεχνικζσ βάςεισ που επζτρεψαν τθν μετζπειτα, χωρίσ προθγοφμενο ανάπτυξθ των θλεκτρονικϊν υπολογιςτϊν. Επίςθσ, λόγω τθσ ειςαγωγισ του τρανηίςτορ, οι δυνατότθτεσ των υπολογιςτϊν τθσ γενιάσ αυτισ ζφταςαν ςε ταχφτθτα τισ εντολζσ /δευτερόλεπτο και χωρθτικότθτα κεντρικισ μνιμθσ χαρακτιρεσ, που όμωσ αποτελοφνταν από μαγνθτικοφσ δακτυλίουσ. 3θ Γενιά ( ) Το 1958, ο Jack Kilby τθσ εταιρείασ Texas Instruments, κατάφερε να δθμιουργιςει κάτι που κα άλλαηε τον κόςμο των θλεκτρονικϊν για πάντα. Καταςκεφαςε το πρϊτο Ολοκλθρωμζνο Κφκλωμα ςυνδυάηοντασ τρανηίςτορ, πυκνωτζσ, αντιςτάτεσ και άλλα θλεκτρονικά εξαρτιματα όλα τοποκετθμζνα ςτο ίδιο κομμάτι από πυρίτιο. Το δθμιοφργθμα του Kilby επζτρεψε ςτουσ επιςτιμονεσ να καταςκευάςουν υπολογιςτζσ τόςο μικροφσ ϊςτε να μποροφμε ακόμθ και να τουσ μεταφζρουμε. Χρθςιμοποιείται, επίςθσ, ςε μια πλθκϊρα άλλων εφαρμογϊν, όπωσ τθλεπικοινωνίεσ, πολυμζςα, ακόμθ και παιχνίδια. Η είςοδοσ των ολοκλθρωμζνων κυκλωμάτων ζδωςε νζεσ δυνατότθτεσ ςτουσ καταςκευαςτζσ, τζτοιεσ ϊςτε να χαρακτθριςτεί ςαν θ επανάςταςθ ςτθν τεχνολογία των 6

7 θλεκτρονικϊν υπολογιςτϊν. Η αρχι ζγινε ςτισ 7 Μαρτίου 1964 όταν θ IBM παρουςίαςε τθν ςειρά 360 ("υπολογιςτισ όλων των διευκφνςεων"). Η παρουςίαςθ αυτι είχε δφο άμεςα αποτελζςματα: Το ξεκίνθμα μιασ κοφρςασ μεταξφ των ανταγωνιςτϊν για κάτι ανάλογο. Τθ ςυνειδθτοποίθςθ του πραγματικοφ προβλιματοσ των υπολογιςτϊν, του λογιςμικοφ. Ο IBM 360 ιταν ο πρϊτοσ υπολογιςτισ, ο οποίοσ διζκετε "λειτουργικό ςφςτθμα", ζνα πρόγραμμα επόπτθ, που ιταν επιφορτιςμζνο με το ςυγχρονιςμό των διαφόρων οργάνων και τθν εκτζλεςθ των προγραμμάτων των χρθςτϊν. Ζνα άλλο χαρακτθριςτικό του IBM 360 ιταν θ ειςαγωγι και χριςθ των μαγνθτικϊν δίςκων, γεγονόσ που χαρακτθρίηει επίςθσ τθν τρίτθ γενιά των υπολογιςτϊν. Τθν εποχι αυτι θ CDC καταςκεφαςε το μοντζλο 3600 και λίγο αργότερα το 6600 που ιταν ο ιςχυρότεροσ υπολογιςτισ τθν περίοδο 60-75, ικανόσ να εκτελεί πολλά εκατομμφρια πράξεισ το δευτερόλεπτο και χρθςιμοποιικθκε κυρίωσ ςε ςτρατιωτικζσ υπθρεςίεσ και τθν μετεωρολογία. Τθν περίοδο τθσ τρίτθσ γενιάσ εμφανίςτθκαν και οι μίνι υπολογιςτζσ ςαν απάντθςθ ςτθν ανάγκθ για μικρότερουσ και φκθνότερουσ υπολογιςτζσ, που ηθτοφςαν οι μικρότερεσ επιχειριςεισ. Τθν εποχι αυτι όμωσ παρουςιάηεται μεγάλθ ανάπτυξθ και ςτο λογιςμικό (software). Αναπτφςςονται και βελτιϊνονται οι γλϊςςεσ υψθλοφ επιπζδου (Cobol, Algol, 7

8 Fortran κλπ) και ενςωματϊνονται ςτα νζα λειτουργικά ςυςτιματα. Συμπεραςματικά, οι μθχανζσ τθσ τρίτθσ αυτισ γενιάσ ζφταςαν τα πζντε εκατομμφρια εντολζσ το δευτερόλεπτο με κφριεσ μνιμεσ θμιαγωγϊν τθσ τάξθσ των δφο εκατομμυρίων χαρακτιρων, ενϊ ζγινε αντιλθπτι και θ ανάγκθ ςοβαρισ αντιμετϊπιςθσ τθσ δθμιουργίασ προγραμμάτων, με αποτζλεςμα τθ δθμιουργία των πρϊτων οίκων λογιςμικοφ. 4θ Γενιά ( ) Οι υπολογιςτζσ που ζχουμε ςιμερα ανικουν ςτθν 4θ Γενιά. Την τέταρτη γενιά, που εμφανίηεται ςτισ αρχζσ τισ δεκαετίασ του 70 και θ οποία χαρακτθρίηεται, από τθ περαιτζρω τεχνολογικι εξζλιξθ, ςτον τομζα των ολοκλθρωμζνων κυκλωμάτων. Η εξζλιξθ αυτι οδιγθςε ςτθν καταςκευι των ολοκληρωμένων κυκλωμάτων υψηλής πυκνότητας (VLSI). Σε αυτά οφείλουν τθν ανάπτυξι τουσ οι μικροχπολογιςτζσ. Η γενιά αυτι καταλαμβάνει χρονικά και τθ δεκαετία του '80, κατά τθ διάρκεια τθσ οποίασ ζχουμε ςθμαντικζσ εξελίξεισ και ςτον τομζα τθσ Τεχνθτισ Νοθμοςφνθσ και των επικοινωνιϊν υπολογιςτϊν. Ο κάκε ζνασ από αυτοφσ είναι εφοδιαςμζνοσ με Επεξεργαςτι (CPU), ζχει τθ δικι του Μνιμθ, μονάδα αποκικευςθσ πλθροφοριϊν, οκόνθ, και κάποιο είδοσ μζςου για να δίνουμε πλθροφορίεσ ςτον υπολογιςτι (πλθκτρολόγιο, πενάκι, ποντίκι κλπ). Σφμφωνα με το νόμο του Moore, κάκε 18 περίπου μινεσ, θ ιςχφσ των παραγόμενων υπολογιςτϊν διπλαςιάηεται. Ζτςι, γίνεται αντιλθπτό γιατί ζνασ υπολογιςτισ που αγοράηεται ςιμερα είναι (περίπου) δφο φορζσ ταχφτεροσ από ζναν υπολογιςτι τθσ ίδιασ "κατθγορίασ" που αγοράςτθκε πριν ενάμιςθ χρόνο. Η γενιά αυτι χαρακτθρίηεται από πολλζσ και ςθμαντικζσ εξελίξεισ. Κατ' αρχιν από τθν καταςκευι ολοκλθρωμζνων κυκλωμάτων LSI (Large Scale Integration) και VLSI (Very Large Scale Integration), κυκλωμάτων δθλαδι που ενςωματϊνουν χιλιάδεσ θλεκτρονικά ςτοιχεία ςε επιφάνειεσ τθσ τάξθσ του 1cm2. Οι τεχνολογίεσ αυτζσ ζχουν οδθγιςει ςε μια άνευ προθγουμζνου μείωςθ του όγκου και του κόςτουσ και αφξθςθ τθσ χωρθτικότθτασ τθσ μνιμθσ και τθσ ταχφτθτασ των θλεκτρονικϊν υπολογιςτϊν. Το πιο βαςικό όμωσ χαρακτθριςτικό τθσ τζταρτθσ γενιάσ είναι θ τεράςτια ανάπτυξθ των 8

9 μικροχπολογιςτϊν και ιδιαίτερα των προςωπικϊν υπολογιςτϊν (PCs - Personal Computers). Ασ δοφμε όμωσ πιο αναλυτικά τθν ιςτορία των προςωπικϊν υπολογιςτϊν. Όπωσ ζχει ιδθ αναφερκεί, ςτθν χρονικι περίοδο τθσ δεφτερθσ γενιάσ των θλεκτρονικϊν υπολογιςτϊν άρχιςε να υλοποιείται θ ιδζα τθσ ολοκλιρωςθσ τρανηίςτορ και άλλων θλεκτρονικϊν ςτοιχείων ςε κυκλϊματα που κα μποροφςαν να χωρζςουν ςε ζνα μικρό τεμάχιο πυριτίου (chip). Η ιδζα αυτι αποδείχτθκε ιδιαίτερα επιτυχθμζνθ, με αποτζλεςμα από το 1965 και μετά να παρατθρείται κάκε χρόνο διπλαςιαςμόσ των θλεκτρονικϊν ςτοιχείων που μποροφςαν να χωρζςουν ςε ζνα chip (νόμοσ του Moore). Η πρόοδοσ αυτι γριγορα οδιγθςε ςτο εξάρτθμα που μποροφμε να ποφμε ότι άλλαξε πολλά πράγματα ςτον κόςμο: το μικροεπεξεργαςτι (microprocessor), τθν καρδιά δθλαδι του υπολογιςτι ςε ζνα ολοκλθρωμζνο κφκλωμα. Ζνασ πλιρθσ υπολογιςτισ μπορεί να καταςκευαςτεί από ζνα μικροεπεξεργαςτι, μια μνιμθ και μερικά άλλα κυκλϊματα υποςτιριξθσ. Η ιςτορία του μικροεπεξεργαςτι φτάνει πίςω γφρω ςτο 1969, όταν οι μθχανικοί Victor Poor και Harry Pyle τθσ εταιρίασ Datapoint ανζπτυξαν ζνα πρϊτο μοντζλο. Η ανάπτυξθ του μοντζλου αυτοφ, επινοικθκε ςαν εναλλακτικι λφςθ ςτθν καταςκευι υπολογιςτϊν ειδικισ χριςθσ. Επειδι θ Datapoint δεν καταςκεφαηε θλεκτρονικά ςτοιχεία οι δφο μθχανικοί μετζφεραν το μοντζλο τουσ ςτθν IBM. Ζτςι γεννικθκε ο πρϊτοσ μικροεπεξεργαςτισ, ο ιςτορικόσ 4004 τθσ Intel. Ο 4004 ιταν πολφ περιοριςμζνων δυνατοτιτων, αλλά ακολοφκθςε ο ιςχυρότεροσ 8008 το 1971 και ο 8080 το 1974 που από πολλοφσ κεωρείται ςαν ο "προπομπόσ" των προςωπικϊν υπολογιςτϊν. Οι πρϊτοι υπολογιςτζσ βαςιςμζνοι ςε μικροεπεξεργαςτζσ, που καταγράφθκαν ςτθν ιςτορία, είναι ο Sceibi-8H και ο Altair Οι υπολογιςτζσ αυτοί μαηί με τθν ταυτόχρονθ ανάπτυξθ εκ μζρουσ των Bill Gates και Paul Allen ενόσ διερμθνευτι τθσ γλϊςςασ Basic για τουσ μικροεπεξεργαςτζσ τθσ Intel, κεωρείται από πολλοφσ ςαν " θ ανάφλεξθ τθσ ζκρθξθσ των προςωπικϊν υπολογιςτϊν". Στθν εποχι αυτι κάνουν τα πρϊτα τουσ βιματα και τα λεγόμενα "πακζτα" εφαρμογϊν για τουσ προςωπικοφσ υπολογιςτζσ. Ζνα από τα πρϊτα ιςτορικά προϊόντα ιταν ζνα πακζτο λογιςτικοφ φφλλου που ςυνόδευε τον προςωπικό υπολογιςτι Apple II (1978). Με τθν άφιξθ τθσ δεκαετίασ του 80, εμφανίςτθκαν ςτθν αγορά πολλά επιπλζον αξιόλογα μθχανιματα, θ επιτυχία των οποίων ανάγκαςε τθν IBM να ειςβάλει ςτον χϊρο 9

10 παραγωγισ προςωπικϊν υπολογιςτϊν. Η είςοδοσ τθσ IBM κακιζρωςε κάποια πρότυπα ςτο χϊρο, γεγονόσ που οδιγθςε ςτθν τεράςτια ανάπτυξθ και εξζλιξθ των προςωπικϊν υπολογιςτϊν. 10