Radu Madalina

Evolutia Calculatoarelor

Momentul initial al istoriei calculatoarelor este, de obicei legat de numele matematicianului englez Charles Babbage. El a propus in anul 1830 o Masina Analitica care a anticipat in mod fascinant structura calculatoarelor actuale. Ideile sale au devansat cu peste 100 de ani posibilitatiile tehnologice ale vremii sale. Inaintea a mai fost incercari in acest domeniu ale lui Leibnitz si Pascal (sec al XVII-lea) .

Urmatorul moment de referinta este anul 1937, cand Howard Aiken, de la Universitatea Harvard a propus Calculatorul cu secventa de Comanda Automata, bazat pe o combinatie intre ideile lui Babbage si calculatoarele elertromecanice, produse de firma IBM. Constructia acestuia a inceput in anul 1939 si s-a terminat in anul 1944, fiind denumit Mark I . El a fost in principal primul calculator electromecanic, fiind alcatuit din comutatoare si relee.

Inlocuirea releelor cu tuburi electronice a constituit un important pas inainte. Rezultatul a fost concretizat in calculatorul ENIAC ( Electronic Numerical Integrator And Computer ), primul calculator electronic digital. El contine circa 18.000 de tuburi electronice si executa 5.000 de adunari pe secunda, avand o memorie de 20 de numere reprezentate in zecimal. Programarea sa se realiza prin pozitionarea a circa 6.000 de comutatoare, cu mai multe pozitii. O semnificatie aparte o are faptul ca in arhitectura calculatoarelor Mark I si ENIAC, intrau mai multe elemente de calcul, ce lucrau in paralel la o problema comuna, fiind dirijate de o singura unitate de comanda . Aceasta solutie a fost aleasa datorita vitezei reduse a fiecarei unitati de calcul, in parte. La versiunea urmatoare s-a renuntat la aceasta structura paralela de calcul, deoarece s-a considerat ca viteza unei unitati de calcul, realizata cu circuite electronice, este suficienta . Solutia prelucrarii paralele a fost reluata ulterior dupa anii 80' pentru marirea performantelor unui sistem de calcul; astfel in 1996 Firma INTEL a realizat un supercalculator ce foloseste peste 7000 de procesoare PENTIUM utilizand tehnica "de calcul masiv" (utilizat pentru simularea testelor nucleare, in cercetari genetice, spatiale, meteorologice).

De remarcat ca la realizarea primelor calculatoare, in calitate de consultant al echipei, a lucrat si matematicianul John von Neumann, unul dintre matematicienii importanti 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 :

Trebuie sa posede un mediu de intrare, prin intermediul caruia sa se poata introduce un numar nelimitat de operanzi si instructiuni .

Trebuie sa posede o memorie, din care sa se citeasca instructiunile si operanzii si in care sa se poata memora rezultatele.

Trebuie sa posede o sectiune de calcul, capabila sa efectueze operatii aritmetice si logice, asupra operanzilor din memorie.

Trebuie de asemenea sa posede un mediu de iesire, prin intermediul caruia un numar nelimitat de rezultate sa poata fi obtinute de catre utilizator.

Trebuie sa aiba   o unitate de comanda , capabila sa interpreteze instructiunile obtinute din memorie si capabila sa selecteze diferite moduri de desfasurare a activitatii calculatorului pe baza rezultatelor calculelor .

	Unitate de intrare		Memorie

 

Unitate de iesire

 

Date Date Rezultate Rezultate

si instructiuni si instructiuni

Stari                          

Comenzi                                                   Stari

Stari Instructiuni

			Unitate de calcul

Adrese

Unitate de Comanda

Comenzi Rezultate/Comparatii

Comenzi

-Figura reprezinta Organizarea unui calculator numeric -

Primul calculator comercializat a fost UNIVAC (UNIversal Automatic Computer ) realizat pe structura calculatorului EDVAC, in anul 1951. In anii urmatori, dezvoltarea calculatoarelor a devenit exploziva, la mai putin de zece ani intervenind cate o schimbare care a fost interpretata drept aparitia unei noi generatii de calculatoare. Ele pot fii clasificate astfel :

Generatia I (1946-1956) caracterizata prin :

Hardware: relee, tuburi electronice ;

Software: programe cablate, cod masina, limbaj de asamblare

Capacitate de memorie : 2 Kocteti

Viteza de operare : 10.000 de operatii/sec.  ;

Calulatoare : ENIAC, UNIVAC, IBM ;

Generatia a II-a (1957-1963) marcata de aparitia tranzistorului

Hardware: tranzistoare, memorii cu ferite, cablaj imprimat

Software : limbaj de nivel inalt ( Algol, Fortan)

Memorie : 32 Kocteti

Viteza : 200.000 de instructiuni/sec  

Calculatoare : IBM 7040, NCR501

Generatia a III-a (1964- 1981) caracterizata prin :

Hardware : circuite integrate ( la inceput pe scara redusa, apoi pe scara medie si larga ; scara de integrare se refera la numarul de componente electronice pe unitatea de suprafata ), cablaje imprimate multistrat , discuri magnetice, apararitia primelor microprocesoare ;

Software : limbaje de nivel foarte inalt, programare orientata pe obiecte B.Pascal, programare structurata LISP, primele programe pentru grafica si baze de date .

Memorie : 1÷2 Mocteti ;

Viteza : 5.000.000 de operatii/sec ;

Calculatoare : IBM 370 , FELIX

Comunicatii : Primele comunicatii prin satelit, transmisia de date prin fibra optica.

Generatia a IV-a (1982-1989) caracterizata prin :

Hardware: circuite integrate pe scara foarte mare ( VLSI ) , sisteme distribuite de calcul, apar microprocesoarele de 16/32 biti, primele elemente optice (discurile optice ) ;

Software : Pachete de programe de larga utilizare, sisteme expert , sisteme de operare, se perfectioneaza limbajele de programare orientate pe obiect, baze de date relationale ;

Memorie : 8÷10 Mocteti

Viteza 30 de milioane de instructiuni/sec ;

Caculatoare : INDEPENDENT, CORAL, IBM (apar mai multe versiuni)

Generatia a V-a ( 1991- 2002 ) in curs de dezvolatare

Hardware : circuite integrate pe scara ultralarga ULSI ( proiectare circuite integrate 3D ), arhitecturi paralele, alte solutii arhitecturale noi ( retele neurale etc. ), proiectele galiu-arsen .

Software : limbaje concurente,programare functionala, prelucrare simbolica , baze de cunostiinte, sisteme expert evoluate,programe de realitate virtuala, acum apar si sistemele de operare windows. Aceasta perioada este marcata de aparitia internetului si extinderea rapida a acestei retele mondiale.

Memorie : de la zeci,sute de Mocteti pana la Gocteti ;

Viteza : 1G de instructiuni /sec - 3 G de instructiuni/sec

Comunicatiile: au atins un nivel nemaiintalnit.. emisiile radio de ordinul GHz, retele globale pe fibra optica , retele de comunicare prin satelit.

Calculatoare : o gama foarte larga de calculatoare .

Bibliografie :

Programarea in limbaj de asamblare - Vasile Lungu, Editura Teora, 2001