GENERACJE KOMPUTERÓW

I

RODZAJE

SYSTEMÓW

GENERACJE KOMPUTERÓW

I

RODZAJE

SYSTEMÓW

SZYBKIE PRZEJŚCIA

GENERACJE

KOMPUTERÓW

GENERACJE

KOMPUTERÓW

RODZAJE

SYSTEMÓW

RODZAJE

SYSTEMÓW

GENERACJE

KOMPUTERÓ

W

0

1

2

3

4

5

GENERACJA 0

do roku 1945

INFORMACJE OGÓLNE

GENERACJA 0



Komputery zerowej generacji to maszyny
konstruowane przed pojawieniem się uniwersalnych,
elektronicznych maszyn cyfrowych, o możliwościach
dzisiejszych prostych i średnich kalkulatorów
programowanych



Podstawową ich cechą jest brak aktywnych
elementów elektronicznych (lamp i tranzytorów)



Budowane były na elementach mechanicznych lub
elektromagnetycznych



Do budowy próbowano także wykorzystać gotowe
arytmometry elektromechaniczne np. maszynę do
fakturowania w PARK

CHARAKTERYSTYKA GENERACJA 0



Brak elementów elektronicznych



Oddzielne pamięci programu i danych o różnej
organizacji i formacie (architektura harvardzka)



Pamięć szybka o pojemności kilku do kilkudziesięciu
słów, czasem ograniczona do samych rejestrów



Pamięć pomocnicza na papierowej taśmie
perforowanej



Pamięć stała w postaci przełączników, np. Harvard
Mark I, lub okablowania



Arytmetyka dziesiętna, lub dwójkowa



Szybkość do kilku rozkazów na sekundę

PRZYKŁADY MASZYN

GENERACJA 0



Harvard Mark I, Automatic Sequence Controlled
Calculator (ASCC)
- największy w historii kalkulator elektromechaniczny



Pierwsza maszyna matematyczna mogąca przechowywać
wbudowany program



Harvard Mark I miał blisko 16 m długości i 2,5 m wysokości,
ważył ponad 5 ton. Zawierał z górą 800 km przewodów z trzema
milionami połączeń. Uruchomiony w Harvard Computation
Laboratory (od maja 1944 roku - przedtem znajdował się w IBM
Edicott Labs)



Harvard Mark I był maszyną uniwersalną, przeznaczoną
do takich zadań, jak:



całkowanie numeryczne



rozwiązywanie równań różniczkowych



obliczenia statystyczne



maszyna początkowo liczyła dla wojska



maszyna była wykorzystywana do roku 1959

GENERACJA 1

1945-1955

INFROMACJE OGÓLNE

GENERACJA 1



Komputer pierwszej generacji to komputer zbudowany na
lampach elektronowych np. XYZ



Przykłady maszyn:



Atanasoff-Berry Computer (USA, 1939) - komputer ABC
był już w technologii lampowej i działał w arytmetyce
binarnej. Nigdy nie został skończony



Electronic Numerical Integrator and Computer (USA,
1945) - John Mauchly oraz Presper Eckert zbudowali
ENIACa w technologii lampowej, był on początkowo
programowany za pomocą zestawienia obwodów przy
pomocy kabli połączeniowych, później kart perforowanych

Atanasoff-Berry Computer

GENERACJA 1



Atanasoff-Berry Computer, ABC - maszyna do
rozwiązywania układów równań algebraicznych
liniowych, z uwagi na zastosowanie przez
konstruktorów lamp elektronowych uważana za
pierwszy działający prototyp specjalizowanego
komputera



Maszyna - wielkości sporego biurka - pracowała
bardzo wolno i wymagała stałego nadzoru
człowieka-operatora, ale i tak była około 1000
razy szybsza od stosowanych wówczas
urządzeń mechanicznych. Zawierała 270 lamp,
z czego ok. 210 działało na rzecz jednostki
centralnej, 30 służyło obsłudze czytnika i
perforatora kart, pozostałe odgrywały rolę
pomocniczą



Zastosowano w niej dwójkowy system liczenia



Maszyna nie była programowalna

Electronic Numerical Integrator

and Computer

GENERACJA 1



ENIAC (od ang. Electronic Numerical Integrator
And Computer, Elektroniczny i Numeryczny
Integrator i Komputer) – komputer skonstruowany
w latach 1943-1945 przez J.P. Eckerta i J.W.
Mauchly'ego na Uniwersytecie Pensylwanii w USA.
Zaprzestano jego używania w 1955



Do roku 1975 powszechnie uważany był za
pierwszy komputer na świecie, jednak po
odtajnieniu danych brytyjskich trzeba to miano
przyznać maszynom Colossus, względnie
niemieckim maszynom Konrada Zuse



ENIAC miał masę ponad 27 ton, zawierał około 18
000 lamp elektronowych i zajmował powierzchnię
ok. 140 metrów kwadratowych. Nie posiadał
pamięci operacyjnej i początkowo programowany
był przez przełączanie wtyków kablowych, później
za pomocą kart perforowanych

GENERACJA 2

1955 – 1963

INFORMACJE OGÓLNE

GENERACJA 2



Zastosowanie tranzystorów i diod półprzewodnikowych



Komputer drugiej generacji jest to komputer, w którym
do budowy elementów logicznych - bramek -
wykorzystano elementy półprzewodnikowe. Były nimi
wynalezione w połowie XX w. tranzystory. Do
komputerów takich zaliczał się np. ZAM 41, Cray

Charakteryzowały się:



mniejszymi wymiarami



większą bezawaryjnością



mniejszym poborem prądu



powyższe cechy pozwoliły na budowę szybszych i
jednocześnie bardziej skomplikowanych maszyn

PRZYKŁADOWE MASZYNY

GENERACJA 2



ZAM 41 - pierwszy polski komputer do
przetwarzania danych zaprojektowany w
Instytucie Maszyn Matematycznych w
Warszawie, a produkowane przez Zakład
Doświadczalny Instytutu



Był jedynym produkowanym seryjnie modelem
rodziny komputerów do przetwarzania danych
opracowanym przez IMM na polecenie rządu z
roku 1961



Komputer często umieszczano w dwóch albo
trzech pomieszczeniach rozdzielonych
przeszklonymi ściankami. Wydzielano
pomieszczenie dla wymagających stałej
temperatury i wyższej czystości pamięci
taśmowych. W oddzielnym pomieszczeniu
umieszczona była bardzo hałaśliwa drukarka
wierszowa

PRZYKŁADOWE MASZYNY

GENERACJA 2



Cray-1 był superkomputerem zaprojektowanym w
Cray Research przez zespół, w skład którego
wchodził Seymour Cray (twórca technologii
rejestrów wektorowych). Pierwszy system Cray-1
został zainstalowany w Los Alamos National
Laboratory w 1976



Komputer Cray-1A wraz z freonowym systemem
chłodzenia ważył 5,5 tony. Jednym ze środków
uzyskania wielkich prędkości jest skracanie do
minimum połączeń kablowych. Cel ten narzucił
przestrzenną strukturę komputera: został
zbudowany z sekcji połączonych w kształt
podkowy; najdłuższy przewód w systemie miał 122
cm. Komputer wykorzystywał procesor wektorowy
i zawierał 200 000 specjalizowanych układów ECL

GENERACJA 3

1964 – 1978

INFORMACJE OGÓLNE

GENERACJA 3



Komputer trzeciej generacji to komputer

zbudowany na układach scalonych małej i

średniej skali integracji



Micral-N – pierwszy w historii komercyjny

mikrokomputer (jest też pierwszym komputerem

w stosunku do którego użyto tego odniesienia)



Zaprojektowany i wyprodukowany we Francji w

1973 roku. Wyposażony w procesor Intel 8008

(500 kHz), wykonywał 50 000 operacji na

sekundę

GENERACJA 4

OD 1978

INFROMACJE OGÓLNE

GENERACJA 4



Komputer czwartej generacji to komputer zbudowany na

układach scalonych wielkiej skali integracji



Komputer osobisty (ang. Personal Computer) – mikrokomputer

przeznaczony przede wszystkim do użytku osobistego, spotyka

się je zarówno w domach, jak i biurach. Mają zazwyczaj postać

desktopów albo notebooków. Służą głównie do uruchamiania

oprogramowania biurowego, dostępu do zasobów Internetu,

prezentacji treści multimedialnych (tekst, obrazy, dźwięki,

filmy i inne), jak i gier

PRZYKŁADY MASZYN

GENERACJA 4



Komputer stacjonarny (ang. desktop - na
biurko) to najpopularniejszy rodzaj komputera
osobistego, który zwykle jest na stałe
umiejscowiony przy biurku. Składa się z co
najmniej trzech zasadniczych elementów:
jednostki centralnej, monitora i klawiatury



Niegdyś istniał podział na komputery biurowe
i domowe, w którym domowe miały zazwyczaj
mniejszą moc obliczeniową, ale za to więcej
możliwości multimedialnych. Obecnie jednak
zanikł, gdyż multimedialność jest już
standardem w komputerach, a gry
komputerowe – czyli jedno z popularnych
zastosowań komputerów domowych –
wymagają nieraz dla wykorzystania pełni ich
możliwości naprawdę mocnych maszyn,
podczas gdy do typowych prac biurowych
wystarczają najprostsze i najtańsze zestawy

PRZYKŁADY MASZYN

GENERACJA 4



Laptop (ang. lap - kolana, top - na
wierzchu) to mały, przenośny
komputer osobisty. Inne
zminiaturyzowane komputery
(mniejsze od laptopów) to palmtopy
(np. Palm lub PocketPC), lub
smartphone. W 2004 roku 30%
sprzedanych komputerów osobistych
to laptopy. W roku 2005 sprzedaż
laptopów po raz pierwszy w historii
była większa niż komputerów
stacjonarnych (w USA).

GENERACJA 5

PRZYSZŁOŚĆ

INFORMACJE OGÓLNE

GENERACJA 5



Komputer piątej generacji to projekty o

niekonwencjonalnych rozwiązaniach, np. komputer

optyczny, komputer kwantowy.



Cały czas trwają prace nad komputerami

„przyszłości”, na pewno w USA w laboratoriach są

wykorzystywane do pracy komputery generacji 5.

RODZAJE

SYSTEMÓW

RODZAJE

SYSTEMÓW

SZYBKIE PRZEJŚCIA



SYSTEM WSADOWY



SYSTEM WIELOZADANIOWY



SYSTEM Z PODZIAŁEM CZASU



SYSTEMY BIURKOWE



SYSTEMY WIELOPROCESOWE



SYSTEMY ROZPROSZONE



ARCHITEKTURA



SYSTEMY ZGRUPOWANE



SYSTEM CZASU RZECZYWISTEGO



RYGORYSTYCZNY



ŁAGODNY



SYSTEMY KIESZONKOWE

SYSTEM WSADOWY



Pierwsze komputery to wielkie maszyny wyposażone w
drukarki, czytniki kart, przewijaki taśm i konsolę.



Użytkownicy nie mieli bezpośredniego dostępu do komputera.



Rola systemu operacyjnego sprowadzała się do wczytywania
kolejnych zadań i ich uruchamiania.



System operacyjny rezydował na stałe w pamięci operacyjnej.



Miarą wydajności systemu operacyjnego był czas obrotu
zadania –czas od przedłożenia zadania do wykonania, a
pojawieniem się wyników.



Otrzymane wyniki wraz z obrazem końcowego stanu pamięci i
rejestrów (na wypadek usuwania błędów) przekazywane były
odpowiednim użytkownikom.

SYSTEM WIELOZADANIOWY



W pamięci operacyjnej znajduje się kilka

działających programów (procesów).



Kiedy jeden z procesów czeka na zakończenie

operacji wejścia/wyjścia, procesor wykonuje inny
proces.



Gdy ten proces także będzie oczekiwał na

zakończenie jakiejś operacji, wówczas procesor
przełączany jest do kolejnego procesu itd..



Po pewnym okresie procesor zostaje przydzielony

do pierwszego (z oczekujących) procesu.

SYSTEM Z PODZIAŁEM

CZASU



Wieloprogramowe systemy wsadowe tworzyły środowisko, w
którym zasoby systemowe były skutecznie użytkowane, lecz nie
zapewniały użytkownikowi interakcji z systemem
komputerowym.



Każdy błąd w programie powodował konieczność powtórzenia
zadania i długie oczekiwaniem na wynik.



Procesor jest przydzielany procesom w pamięci operacyjnej w
małych porcjach, kwantach czasu.



Gdy kwant czasu się kończy, procesor przydzielany jest
kolejnemu oczekującemu procesowi, itd..



Procesor wykonuje na przemian wiele różnych zadań, a
przełączenia następują tak szybko, że użytkownicy mogą
współdziałać z każdym programem podczas jego wykonania.

SYSTEMY BIURKOWE



Systemy operacyjne PC (ang. PersonalComputers)nie
były wielozadaniowe i wielodostępne.



Kosztem maks. wykorzystania procesora i urządzeń
zew. (a także ochrony plików)dążono do maks. wygody
użytkownika i szybkości kontaktu z użytkownikiem.



Systemy operacyjne:



MS –DOS i wczesne wersje Microsoft Windows



Apple Macintosh



Ochrona plików staje się istotną cechą systemu
operacyjnego.

SYSTEMY WIELOPROCESOWE



Systemy wieloprocesorowe (równoległe lub ściśle powiązane) –Systemy
w których pewna liczba procesorów pozostaje ze sobą w ścisłej
komunikacji, dzieląc magistralę, zegar, a czasami pamięć i urządzenia
zew.



Zwiększona przepustowość



Zwiększając liczbę procesorów można oczekiwać, że większą ilość pracy
da się przeprowadzić w krótszym czasie. Wzrost wydajności jest mniejszy
od krotności N (N –liczba procesorów), ponieważ traci się pewną część
czasu na utrzymanie właściwego działania wszystkich części.



Zwiększona niezawodność



Umiejętne rozdzielenie zadań między procesory powoduje, że awaria
jednego z nich nie zatrzymuje systemu, lecz go spowalnia.



Kontynuacja pracy w przypadku wystąpienia awarii wymaga
mechanizmów ich wykrywania, diagnozowania i ew. naprawy.

SYSTEMY ROZPROSZONE



Systemy rozproszone – wiele komputerów połączonych w sieć
tworzy jeden system.



Użytkownik postrzega zawsze system rozproszony jako jedną
spójną całość.



Niezawodność– jeżeli niektóre z komputerów tworzących system
rozproszony ulegną awarii, to pozostałe komputery mogą je
zastąpić.



Współdzielenie zasobów –Udostępnienie swoim użytkownikom
wszystkich zasobów w obrębie systemu. (Pliki wszystkich
użytkowników mogą być przechowywane na wspólnych dyskach.)



Nowe usługi –Niektóre z usług oferowanych przez systemy
operacyjne, a szczególnie usługi komunikacyjne można
zrealizować tylko przez komputery połączone w sieć. Np. poczta
elektroniczna.

SYSTEMY ROZPROSZONE

ARCHITEKTURA



Systemy klient – serwer: Wiele stacji klienckich korzysta z usług realizowanych
przez jeden serwer. Systemy serwerów można luźno podzielić na:



Systemy serwerów obliczeniowych –Dostarczają interfejsu, za pośrednictwem
którego klienci mogą przesłać zamówienie na jakieś działanie, a które przez
serwer jest wykonywane i zwracane klientowi w postaci wyników.



Systemy serwerów plików –Udostępniają interfejs systemu plików, dzięki
któremu klienci mogą tworzyć, aktualizować, czytać i usuwać pliki.



Systemy partnerskie –Każda stacja kliencka zdolna jest do realizacja części lub
całości. Każdy procesor ma własną pamięć, a komunikacja odbywa się z
wykorzystaniem różnych linii komunikacyjnych –szyn danych, linii telefonicznych.



Systemy P2P są bardziej skalowalne niż systemy klient –serwer, a jednocześnie
trudniejsze w zarządzaniu.

SYSTEMY ZGRUPOWANE



Systemy zgrupowane – grupa komputerów dzielących pamięć
masową oraz będąca blisko powiązana ze sobą poprzez LAN.



Podobnie jak systemy równoległe gromadzą wiele procesorów
w celu wykonania zadań obliczeniowych, ale w
przeciwieństwie do nich składają się z przynajmniej dwóch
indywidualnych systemów połączonych ze sobą.



Jeśli nadzorowana maszyna ulegnie awarii, to maszyna
nadzorująca może przejąć jej zasoby pamięciowe i wznowić
aplikacje, które były wykonywane na uszkodzonej maszynie.



Klienci i użytkownicy aplikacji zauważą jedynie krótką
przerwę
w dostępie usług.

SYSTEM CZASU RZECZYWISTEGO



System czasu rzeczywistego- system stosowany tam, gdzie
stawia się surowe wymagania na czas wykonanej operacji lub
przepływu danych, dlatego używa się go jako sterownika w
urządzeniu o ściśle określonym celu.



Zastosowanie:



Nadzorowanie eksperymentów naukowych



Obrazowanie badań medycznych



Sterowanie procesami przemysłowymi



Niektóre:



Systemy wtrysku paliwa w silnikach samochodowych



Sterowniki urządzeń gospodarstwa domowego

SYSTEM CZASU RZECZYWISTEGO

RYGORYSTYCZNY



Gwarantuje terminowe wykonywanie krytycznych zadań



Wymaga ograniczenia wszystkich opóźnień w systemie,
co wpływa na wyposażenia systemów czasu
rzeczywistego



Ograniczenie pamięci pomocniczej- dane są
przechowywane w pamięci o krótkim czasie dostępu lub
w pamięci z której można je tylko odczytać(ROM)



Tylko nieliczne korzystają z pamięci wirtualnej.



Pozostają w konflikcie z podziałem czasu, dlatego nie
powinno się ich ze sobą mieszać.

SYSTEM CZASU RZECZYWISTEGO

ŁAGODNY



Krytyczne zadania obsługi w czasie rzeczywistym otrzymują
pierwszeństwo przed innymi zadaniami i zachowują je do ich
ukończenia.



Wymaga ograniczenia opóźnień w systemie.



Można łączyć je z systemami innych rodzajów.



Zastosowanie:



Techniki multimedialne



Zaawansowane projekty badawcze (eksplozje podmorskie,
wyprawy planetarne)



Większość w spółczesnych systemów operacyjnych (większość
wersji UNIX, Windows XP)

SYSTEMY KIESZONKOWE



PDA (ang. Personal Digital Assistant), Palm, Pocket‐ PC,
telefony komórkowe



Z powodu ograniczonych wymiarów większość
urządzeń ma:



Mało pamięci- system operacyjny i aplikacje muszą
wydajnie zarządzać pamięcią.



Wolne procesory‐ system operacyjny i aplikacje nie
mogą za bardzo obciążać procesora.



Wynikiem tych ograniczeń jest wygoda i mobilność.

KONIEC