TREŠĀS PAAUDZES DATORI: VĒSTURE, RAKSTURLIELUMI, APARATŪRA, PROGRAMMATŪRA - TEHNOLOĢIJAS - 2025

Trešās paaudzes datoriem attiecas uz datoru tehnoloģiju, kas tika balstīta uz integrālshēmām, kas tika izmantoti laika posmā starp 1963. un 1974. integrēto ķēžu kopā dažādu elektronisko komponentu, piemēram, tranzistori un kondensatori, among others.

Tika izgatavoti ļoti mazi tranzistori, kurus bija iespējams izvietot vienā pusvadītājā, padarot datorsistēmu vispārējo veiktspēju dramatisku.

IBM 360 avots: dons Debolds (flickr.com). Attiecinājums 2.0 Vispārējs (CC BY 2.0)

Šīs shēmas gan izmaksu, gan veiktspējas ziņā pārspēja vakuuma caurules un tranzistorus. Integrēto shēmu izmaksas bija ļoti zemas. Tāpēc trešās paaudzes datoru galvenā raksturīgā iezīme bija tāda, ka integrētās shēmas sāka izmantot kā skaitļošanas ierīces, kuras turpināja izmantot līdz pašreizējai paaudzei.

Trešā paaudze būtībā bija pagrieziena punkts datoru dzīvē. Perfokartes un printeri tika apmainīti pret tastatūrām un monitoriem, kas savienoti ar operētājsistēmu.

Šajā laikā datori kļuva pieejamāki plašākai auditorijai to mazākā izmēra un piemērotāko izmaksu dēļ.

Mūra likums

Šo datoru ieviešana tika saskaņota arī ar Mūra likumu, kas tika atklāts 1965. gadā.

Šis likums noteica, ka tāpēc, ka tranzistora lielums tik strauji sarūk, nākamajiem desmit gadiem uz jaunajiem mikročipiem derīgo tranzistoru skaits divreiz palielināsies. Pēc desmit gadiem, 1975. gadā, šis eksponenciālais pieaugums tika koriģēts ik pēc pieciem gadiem.

Trešās paaudzes laikā procesors tika uzbūvēts, izmantojot daudzas integrētās shēmas. Ceturtajā paaudzē pilnīgs procesors varēja atrasties uz vienas silīcija mikroshēmas, kuras izmērs bija mazāks par pasta zīmogu.

Mūsdienās gandrīz visās elektroniskajās ierīcēs tiek izmantota kāda veida integrālā shēma, kas novietota uz shēmas plates.

Trešās paaudzes izcelsme un vēsture

Tranzistori ir ievērojami uzlabojuši, salīdzinot ar vakuuma caurulēm, taču tie joprojām rada daudz siltuma, nodarot kaitējumu datora daļām. Šī situācija tika atrisināta ar kvarca ienākšanu.

Tranzistoru izmērs bija samazināts, lai tos varētu novietot uz silīcija pusvadītājiem, kurus tautā dēvē arī par mikroshēmām. Tādā veidā tranzistori tika aizstāti ar integrēto shēmu vai mikroshēmu. Zinātniekiem izdevās salikt daudzus komponentus vienā mikroshēmā.

Tā rezultātā dators kļuva mazāks un mazāks, jo vairāk mikroshēmu tika saspiests vairāk komponentu. Viņi arī spēja palielināt trešās paaudzes datoru ātrumu un efektivitāti.

Integrētā shēma

Trešajā paaudzē par galveno flagmani kļuva integrētās shēmas vai mikroelektronikas tehnoloģija.

Džeks Kilbijs no Teksasas instrumentiem un Roberts Noiss no Fērčildas pusvadītāja bija pirmie, kas 1959. gadā izstrādāja integrētās shēmas ideju.

Integrētā shēma ir unikāla ierīce, kas iekšēji satur lielu skaitu tranzistoru, reģistru un kondensatoru, kas izgatavoti no viena plāna silīcija gabala.

Pirmajā integrētajā shēmā bija tikai seši tranzistori. Kļūst grūti salīdzināms ar mūsdienās izmantotajām integrētajām shēmām, kurās ir līdz simtiem miljonu tranzistoru. Neparasta attīstība mazāk nekā pusgadsimta laikā.

Tāpēc nav noliedzams, ka datora izmērs kļuva arvien mazāks. Šīs paaudzes datori bija mazi, lēti, ar lielu atmiņu, un apstrādes ātrums bija ļoti augsts.

Trešās paaudzes datoru raksturojums

Šie datori bija ļoti uzticami, ātri un precīzi ar zemākām izmaksām, kaut arī tie joprojām bija salīdzinoši dārgi. Tika samazināts ne tikai tā lielums, bet arī enerģijas patēriņš un siltuma ražošana.

Lietotāji varēja mijiedarboties ar datoru, izmantojot tastatūras un ekrāna monitorus gan datu ievadei, gan izvadei, kā arī mijiedarbojoties ar operētājsistēmu, panākot aparatūras un programmatūras integrāciju.

Tiek sasniegta spēja sazināties ar citiem datoriem, attīstot datu komunikāciju.

Datori tika izmantoti skaitīšanas aprēķinos, kā arī militāros, banku un rūpniecības lietojumos.

Izmantotā tehnoloģija

Tranzistorus to elektroniskajās shēmās aizstāja ar integrēto shēmu. Integrētā shēma bija viena sastāvdaļa, kas saturēja lielu skaitu tranzistoru.

Apstrādes ātrums

Pateicoties integrēto shēmu izmantošanai, datoru veiktspēja kļuva ātrāka un arī precīzāka.

Tā ātrums bija gandrīz 10 000 reizes lielāks nekā pirmās paaudzes datoriem.

Uzglabāšana

Atmiņas ietilpība bija lielāka, un simtiem tūkstošu rakstzīmju varēja saglabāt, iepriekš tikai desmitiem tūkstošu. Kā primārā atmiņa tika izmantota pusvadītāju atmiņa, piemēram, RAM un ROM.

Ārējie diski tika izmantoti kā datu nesēji, kuru piekļuvei datiem bija izlases veida raksturs, ar lielu atmiņas ietilpību - miljoniem rakstzīmju.

Uzlabota programmatūra

- Turpināja attīstīt augsta līmeņa programmēšanas valodas. Programmu izstrādē tiek izmantotas augsta līmeņa valodas, piemēram, FORTAN, BASIC un citas.

- Spēja veikt daudzapstrādi un vairākuzdevumu veikšanu. Iespēja veikt vairākas operācijas vienlaicīgi tika attīstīta, instalējot daudzprogrammēšanu.

Aparatūra

Šī paaudze ieviesa jēdzienu “datoru saime”, kas izaicināja ražotājus izveidot datoru komponentus, kas būtu savietojami ar citām sistēmām.

Mijiedarbība ar datoriem ir ievērojami uzlabojusies. Tika ieviesti video termināļi datu izvadei, tādējādi aizstājot printerus.

Datu ievadīšanai tika izmantotas tastatūras, nevis drukātas perforētās kartes. Automātiskai apstrādei tika ieviestas jaunas operētājsistēmas, tāpat kā daudzkārtēja programmēšana.

Kas attiecas uz glabāšanu, tad papildu termināliem magnētiskie diski sāka aizstāt magnētiskās lentes.

Integrētā shēma

Šajā datoru paaudzē integrētās shēmas tika izmantotas kā galvenā elektroniskā sastāvdaļa. Integrēto shēmu attīstība radīja jaunu mikroelektronikas jomu.

Ar integrēto shēmu tika mēģināts atrisināt sarežģītās procedūras, kuras tika izmantotas tranzistora projektēšanai. Nepieciešamība manuāli savienot kondensatorus un diodes ar tranzistoriem bija laikietilpīga un nebija pilnīgi ticama.

Papildus izmaksu samazināšanai vairāku tranzistoru ievietošana vienā mikroshēmā ievērojami palielināja jebkura datora ātrumu un veiktspēju.

Integrētās shēmas komponenti var būt hibrīdi vai monolīti. Hibrīda integrālā shēma ir tad, kad tranzistors un diode ir novietoti atsevišķi, savukārt monolīti - kad tranzistors un diode ir novietoti kopā vienā mikroshēmā.

programmatūra

Operētājsistēma

Datori sāka izmantot operētājsistēmas programmatūru, lai pārvaldītu datoru aparatūru un resursus. Tas ļāva sistēmām vienlaikus darbināt dažādas lietojumprogrammas. Turklāt tika izmantotas attālās apstrādes operētājsistēmas.

IBM izveidoja operētājsistēmu OS / 360. Programmatūras izaugsme tika ievērojami uzlabota, pateicoties tā atdalīšanai, programmatūru pārdodot atsevišķi no aparatūras.

Augsta līmeņa valodas

Lai arī montāžas valodas bija izrādījušās ļoti noderīgas programmēšanā, turpināja pētīt labākas valodas, kas bija tuvākas parastajai angļu valodai.

Tas parastajam lietotājam ļāva diezgan labi pārzināt datoru, kas bija galvenais iemesls datoru industrijas milzīgajai izaugsmei. Šīs valodas sauca par augsta līmeņa valodām.

Trešās paaudzes valodām bija procesuāls raksturs. Tāpēc tās sauc arī par procedurālām valodām. Procedūras prasa, lai jūs zināt, kā problēma tiks atrisināta.

Katra augsta līmeņa valoda tika izstrādāta, lai tā atbilstu dažām pamatprasībām noteikta veida problēmai.

Atšķirīgas augsta līmeņa valodas, kuras lietotājs varēja izmantot, bija FORTRAN, COBOL, BASIC, PASCAL, PL-1 un daudzas citas.

Avota programma

Programmu, kas rakstīta augsta līmeņa valodā, sauc par avota programmu. Šis ir elements, kuru programmētājs ievada datorā, lai iegūtu rezultātus.

Avota programma ir jāpārvērš objekta programmā, kas ir nulle un valoda, kuru dators var saprast. To veic starpposma programma, ko sauc par kompilatoru. Kompilators ir atkarīgs gan no valodas, gan no izmantotās mašīnas.

Izgudrojumi un to autori

Integrētā shēma

Tā ir shēma, kas sastāv no liela skaita elektronisko komponentu, kas fotolitogrāfiskā procesā tiek novietoti uz vienas silīcija mikroshēmas.

Pirmo reizi to 1959. gadā patstāvīgi projektēja Džeks Kilbijs pie Texas Instrument un Roberts Noyce Fairchild Corporation. Tas bija svarīgs izgudrojums datorzinātņu jomā.

Kilbijs savu integrēto shēmu uzcēla uz germānija, bet Noyce to uz silīcija mikroshēmas. Pirmā integrētā shēma tika izmantota 1961. gadā.

IBM 360

IBM izgudroja šo datoru 1964. gadā. Tas tika izmantots komerciāliem un zinātniskiem mērķiem. IBM iztērēja apmēram USD 5 miljardus, lai izstrādātu System 360.

Tas nebija vienkārši jauns dators, bet arī jauna pieeja datora dizainam. Ieviesa tādu pašu arhitektūru ierīču saimei.

Citiem vārdiem sakot, programma, kas paredzēta darbināšanai ar vienu mašīnu šajā ģimenē, varētu darboties arī ar visām citām.

UNIX

Šo operētājsistēmu 1969. gadā izgudroja Kenneth Thompson un Dennis Ritchie. UNIX bija viena no pirmajām datoru operētājsistēmām, kas tika uzrakstīta valodā ar nosaukumu C. Beigās bija daudz dažādu UNIX versiju.

UNIX ir kļuvusi par vadošo darbstaciju operētājsistēmu, taču personālo datoru tirgū tai ir bijusi maza popularitāte.

Paskāls

Šī valoda ir nosaukta pēc Blaise Pascal, 17. gadsimta franču matemātiķa, kurš uzbūvēja vienu no pirmajām mehāniskās pievienošanas mašīnām. Tas vispirms tika izstrādāts kā mācību līdzeklis.

Niklaus Wirts izstrādāja šo programmēšanas valodu 1960. gadu beigās. Paskāla ir izteikti strukturēta valoda.

Piedāvātie datori

IBM 360

Trešā paaudze sākās ar IBM 360 datoru ģimenes ieviešanu. Šī neapšaubāmi bija vissvarīgākā mašīna, kas tika uzbūvēta šajā periodā.

Lielajiem modeļiem bija līdz 8 MB galvenā atmiņa. Mazākās ietilpības modelis bija 20. modelis ar tikai 4 KB atmiņu.

IBM piegādāja četrpadsmit šīs datoru sērijas modeļus, ieskaitot NASA vienreizējos modeļus.

Viens šīs ģimenes loceklis, modelis 50, varēja izpildīt 500 000 summu sekundē. Šis dators bija aptuveni 263 reizes ātrāks nekā ENIAC.

Šis bija diezgan veiksmīgs dators tirgū, jo ļāva izvēlēties starp dažāda veida iestatījumiem. Tomēr visi IBM 360 sērijas datori izmantoja to pašu instrukciju kopu.

Honeywell 6000

Dažādie modeļu veidi šajā sērijā ietvēra uzlabotu instrukciju kopas funkciju, kas operācijām pievienoja decimālo aritmētiku.

Šajos datoros centrālais procesors strādāja ar 32 bitu vārdiem. Atmiņas modulī bija 128 k vārdi. Sistēma varētu atbalstīt vienu vai divus atmiņas moduļus ne vairāk kā 256 KB vārdu. Viņi izmantoja dažādas operētājsistēmas, piemēram, GCOS, Multics un CP-6.

PDP-8

To 1965. gadā izstrādāja DEC. Tas bija komerciāli veiksmīgs minidators. Tajā laikā šie datori vēsturē bija vislabāk pārdotie datori. Tie bija pieejami galddatoru modeļos un šasijas stiprinājumos.

Tam bija mazāks instrukciju komplekts. Vārda lielumam tika izmantoti 12 biti.

Viņiem bija vairākas īpašības, piemēram, zemas izmaksas, vienkāršība un paplašināmība. Šo datoru dizains atviegloja programmēšanu programmētājiem.

Priekšrocības un trūkumi

Priekšrocība

- Galvenā integrēto shēmu priekšrocība bija ne tikai to mazais izmērs, bet arī to veiktspēja un uzticamība, kas ir pārāka par iepriekšējām shēmām. Enerģijas patēriņš bija daudz mazāks.

- Šīs paaudzes datoriem bija lielāks skaitļošanas ātrums. Pateicoties ātrumam aprēķināt, viņi bija ļoti produktīvi. Viņi varēja aprēķināt datus nanosekundēs

- Datori bija mazāki pēc iepriekšējām paaudzēm. Tāpēc tos bija viegli transportēt no vienas vietas uz otru to mazākā izmēra dēļ. Tos varēja uzstādīt ļoti viegli, un to uzstādīšanai bija nepieciešams mazāk vietas.

- Viņi ražoja mazāk siltuma, salīdzinot ar iepriekšējām divām datoru paaudzēm. Lai izvairītos no bojājumiem, siltuma novadīšanai tika izmantots iekšējais ventilators.

- Tie bija daudz uzticamāki, tāpēc bija nepieciešama retāka apkopes programma. Tāpēc uzturēšanas izmaksas bija zemas.

- Lētāks. Ievērojami palielinājās komerciālā ražošana.

- Viņiem bija liela uzglabāšanas ietilpība.

- to izmantoja vispārīgiem mērķiem.

- Pele un tastatūra tika izmantota komandu un datu ievadīšanai.

- Var izmantot kopā ar augsta līmeņa valodām.

Trūkumi

- Tika prasīts, lai joprojām būtu gaisa kondicionieris.

- Integrētās shēmas mikroshēmu ražošanai nepieciešamā tehnoloģija bija ļoti sarežģīta.

- Integrētās shēmas mikroshēmas nebija viegli uzturēt.

Atsauces

1. Bendžamins Musungu (2018). Datoru paaudzes kopš 1940. gada līdz mūsdienām. Kenijaplekss. Iegūts no: kenyaplex.com.
2. Enciklopēdija (2019. Paaudzes, Datori. Iegūts no: encyclopedia.com.
3. Wikieducator (2019). Datoru attīstības vēsture un datora ģenerēšana. Iegūts no: wikieducator.org.
4. Prerana Jain (2018). Datoru paaudzes. Iekļaujiet palīdzību. Paņemts no: includehelp.com.
5. Kullabs (2019). Datoru ģenerēšana un to iespējas. Paņemts no: kullabs.com.
6. Baitu piezīmes (2019. gads). Piecas datoru paaudzes. Paņemts no: byte-notes.com.
7. Alfrēds Amuno (2019). Datoru vēsture: Datoru paaudžu klasifikācija. Turbo nākotne. Paņemts no: turbofuture.com.
8. Stefans Noe (2019). 5 Datoru ģenerēšana. Stella Maris koledža. Iegūts no: stellamariscollege.org.
9. Pamācība un piemērs (2019). Trešās paaudzes dators. Paņemts no: tutorialandexample.com.