Ha llegado la era de Internet. El editor recomienda cuatro etapas en la historia del desarrollo informático que debes conocer, para que puedas aprender más sobre las computadoras.
La primera computadora digital electrónica del mundo se desarrolló con éxito en la Universidad de Pensilvania el 5 de febrero de 1946. Su nombre es ENIAC, que significa Integrador Numérico Electrónico y Computadora. Utiliza 17.468 tubos de vacío, consume 174 kilovatios de energía, cubre un área de 170 metros cuadrados, pesa 30 toneladas y puede realizar 5.000 operaciones sumas por segundo. Aunque no es tan bueno como los microordenadores más comunes en la actualidad, era el campeón absoluto de la velocidad informática en ese momento y su exactitud y precisión no tenían precedentes. Tomemos como ejemplo el cálculo de pi. Al antiguo científico chino Zu Chongzhi le tomó 15 años calcular pi con 7 decimales. Más de 1.000 años después, el inglés Janks pasó toda su vida calculando pi, y sólo pudo calcularlo con 707 decimales. Utilizando los cálculos de ENIAC, sólo tomó 40 segundos alcanzar este récord y también se descubrió que el bit 528 en el cálculo de Janks era incorrecto.
ENIAC sentó las bases para el desarrollo de las computadoras electrónicas y tuvo una importancia histórica en la historia del desarrollo de las computadoras. Su aparición marcó la llegada de la era de las computadoras electrónicas. Después del nacimiento de ENIAC, el matemático von Neumann propuso una teoría de mejora importante: en primer lugar, las computadoras electrónicas deberían basarse en operaciones binarias y, en segundo lugar, las computadoras electrónicas deberían funcionar en forma de "programa almacenado", y además. Se establece claramente que toda la estructura de la computadora debe estar compuesta de cinco partes: unidad aritmética, controlador, memoria, dispositivo de entrada y dispositivo de salida. Estas teorías propuestas por von Neumann resolvieron los problemas de automatización del funcionamiento de las computadoras y coordinación de velocidad y jugaron un papel decisivo en el desarrollo posterior de las computadoras. Hasta el día de hoy, la mayoría de las computadoras todavía funcionan al estilo von Neumann.
En apenas unas décadas después del nacimiento de ENIAC, el desarrollo de los ordenadores ha avanzado a pasos agigantados. Los principales dispositivos electrónicos utilizaron sucesivamente tubos de vacío, transistores, circuitos integrados de tamaño pequeño y mediano y circuitos integrados de gran y ultra gran escala, lo que provocó varias actualizaciones de las computadoras. Cada actualización reduce en gran medida el tamaño y el consumo de energía de la computadora, mejora en gran medida las funciones de la computadora y amplía aún más las áreas de aplicación de la computadora. En particular, la aparición de microcomputadoras de tamaño pequeño, bajo precio y potentes funciones ha extendido rápidamente las computadoras a oficinas y hogares, desempeñando un papel enorme en la automatización de oficinas y las aplicaciones multimedia. En la actualidad, la aplicación de la informática se ha expandido a diversos ámbitos de la sociedad. El proceso de desarrollo de las computadoras se puede dividir en las siguientes etapas:
La primera generación (1946~1957) fue una computadora electrónica. Sus componentes electrónicos básicos son tubos de electrones, la memoria interna utiliza líneas de retardo de mercurio y la memoria externa utiliza principalmente tambores magnéticos, cintas de papel, tarjetas, cintas magnéticas, etc. Debido a las limitaciones de la tecnología electrónica en ese momento, la velocidad de computación era de solo unos pocos miles a decenas de miles de operaciones básicas por segundo, y la capacidad de memoria era de solo unos pocos miles de palabras. Por lo tanto, las computadoras de primera generación eran de gran tamaño, consumían mucha energía, eran lentas, costosas e incómodas de usar y se limitaban principalmente a algunos departamentos de investigación científica y militar para realizar cálculos científicos. En el software se utiliza lenguaje de máquina y posteriormente lenguaje ensamblador.
La segunda generación (1958~1970) fue una computadora de transistores. En 1948, los laboratorios Bell inventaron el transistor. Diez años más tarde, los transistores reemplazaron a los tubos de electrones en las computadoras y nació la computadora con transistores. El componente electrónico básico de una computadora con transistores es un transistor, y la memoria interna utiliza una memoria de núcleo magnético hecha de una gran cantidad de material magnético. En comparación con la primera generación de computadoras de tubo, las computadoras de transistores tienen las ventajas de tamaño pequeño, bajo consumo de energía, bajo costo, potentes funciones lógicas, fácil uso y alta confiabilidad. Los lenguajes de alto nivel se utilizaron ampliamente en el software y aparecieron los primeros sistemas operativos.
La tercera generación (1963~1970) es una computadora de circuito integrado. Con el desarrollo de la tecnología de semiconductores, en el verano de 1958, una empresa de Texas produjo el primer circuito integrado de semiconductores. Un circuito integrado es un circuito lógico compuesto por decenas o cientos de componentes electrónicos concentrados en un sustrato de varios milímetros cuadrados.
Los componentes electrónicos básicos de la computadora de circuito integrado de tercera generación son circuitos integrados de pequeña escala y circuitos integrados de mediana escala. La memoria de núcleo magnético se ha desarrollado aún más, utilizando memoria semiconductora de mejor rendimiento, y la velocidad de funcionamiento ha aumentado a cientos de miles de operaciones básicas por segundo. Gracias al uso de circuitos integrados, el rendimiento de las computadoras de tercera generación ha mejorado enormemente: se ha reducido el tamaño, se ha reducido el precio, se han mejorado las funciones y se ha mejorado enormemente la fiabilidad. La aplicación generalizada de sistemas operativos en software ha dado lugar a sistemas operativos y redes informáticas de tiempo compartido y en tiempo real.
La cuarta generación (antes de 1971) es una computadora de circuito integrado a gran escala. Con la aparición de circuitos integrados a gran escala y circuitos integrados de muy gran escala que integran miles o incluso decenas de miles de componentes electrónicos, el desarrollo de las computadoras electrónicas ha entrado en la cuarta generación. Los componentes básicos de las computadoras de cuarta generación son circuitos integrados de gran escala, o incluso circuitos integrados de muy gran escala. La memoria de semiconductores altamente integrada reemplaza la memoria de núcleo magnético y la velocidad de computación puede alcanzar millones o incluso cientos de millones de operaciones básicas por segundo. Las ideas de programación estructurada y programación orientada a objetos surgieron en los métodos de software. Además, también se utilizan ampliamente los sistemas operativos de red y los sistemas de gestión de bases de datos. Durante esta etapa también nacieron y se desarrollaron rápidamente los microprocesadores y las microcomputadoras.
El desarrollo de las microcomputadoras
El desarrollo de las microcomputadoras se refleja principalmente en el desarrollo de su componente central: el microprocesador. Cada vez que aparece un nuevo microprocesador, esto conducirá al desarrollo correspondiente de otros componentes del sistema de microcomputadoras, como una mayor optimización de la arquitectura de la microcomputadora, la mejora continua de la capacidad y la velocidad de acceso a la memoria, la mejora continua del rendimiento de los dispositivos periféricos, y la mejora continua de nuevos equipos sigue llegando.
Según la longitud de la palabra y la función del microprocesador, la función de la microcomputadora se puede dividir en las siguientes etapas:
La primera etapa (1971 ~ 1973) es de 4 bits y 8 bits La era de los microprocesadores de gama baja. A menudo llamada la primera generación, sus productos típicos son los microprocesadores Intel4004 e Intel8008 y las microcomputadoras MCS-4 y MCS-8, compuestas respectivamente por ellos. Sus características básicas son el uso de tecnología PMOS, baja integración (~ 4000 transistores/chip), estructura de sistema y sistema de instrucción simple, utilizando principalmente lenguaje de máquina o lenguaje ensamblador simple, pocas instrucciones (más de 20) y un ciclo de instrucción básico de 20 ~ 50μ s, utilizado en electrodomésticos y situaciones de control simples.
La segunda etapa (1974 ~ 1977) es la era de los microprocesadores de gama media a alta de 8 bits. A menudo llamada segunda generación, sus productos típicos incluyen Intel8080/8085, MC6800 de Motorola, Z80 de Zilog y varios microcontroladores de 8 bits, como el 8048 de Intel, el MC6801 de Motorola, el Z8 de Zilog, etc. Se caracterizan por la tecnología NMOS, que aumenta el nivel de integración aproximadamente 4 veces, aumenta la velocidad de operación aproximadamente 10 a 15 veces (el tiempo de ejecución de la instrucción básica es de 1 a 2 μs), tiene un sistema de instrucción relativamente completo y tiene un Arquitectura típica de computadora e interrupciones, DMA y otras funciones de control. En términos de software, además del lenguaje ensamblador, también existen lenguajes de alto nivel como BASIC y FORTRAN, así como los correspondientes intérpretes y compiladores. Más tarde aparecieron sistemas operativos, como el entonces popular CM/P.
La tercera etapa (1978 ~ 1984) es la era de los 16 microprocesadores. A menudo llamada la tercera generación, sus productos típicos incluyen 8086/8088 y 80286 de Intel, M68000 de Motorola y Z8000 de Zilog. Su característica es que adopta la tecnología HMOS, y su nivel de integración (20.000 ~ 70.000 transistores/chip) y velocidad de cálculo (el tiempo de ejecución de instrucciones básicas es de 0,5 μs) son un orden de magnitud superiores a los de la segunda generación. El sistema de instrucción es más abundante y completo, con interrupciones de múltiples niveles, múltiples modos de direccionamiento, mecanismo de almacenamiento segmentado, componentes de división y multiplicación de hardware y un sistema de software.
Entre los productos de microcomputación famosos de este período se encuentra el ordenador personal de IBM. La PC IBM lanzada en 1981 utilizó la CPU 8088. Luego, en 1982, se lanzó la computadora personal extendida IBM PC/XT, que amplió la memoria y agregó un disco duro.
1984 IBM lanzó IBM PC/AT, una computadora personal mejorada de 16 bits con el procesador 80286 como núcleo. Debido a que IBM adoptó una estrategia de tecnología abierta al desarrollar PC, las PC se hicieron populares en todo el mundo.
La cuarta etapa (1985 ~ 1992) es la era de los microprocesadores de 32 bits, también llamada cuarta generación. Sus productos típicos incluyen Intel 80386/80486, Motorola M68030/68040, etc. Se caracteriza por utilizar tecnología HMOS o CMOS, con un nivel de integración de hasta 6,5438 millones de transistores por chip, una línea de direcciones de 32 bits y un bus de datos de 32 bits. Puede completar 6 millones de instrucciones por segundo (MIPS). Las funciones de las microcomputadoras han alcanzado o incluso superado a las supermicrocomputadoras, y son totalmente capaces de realizar operaciones multitarea y multiusuario. Al mismo tiempo, algunos otros fabricantes de microprocesadores (como AMD y Texas Instruments) también lanzaron la serie de chips 80386/80486.
La quinta etapa (después de 1993) es la era de los microprocesadores de la serie Pentium, a menudo llamada quinta generación. Los productos típicos incluyen chips de la serie Intel Pentium y chips de microprocesador de la serie AMD K6 compatibles. Adopta internamente una estructura de canalización de instrucciones superescalar y tiene cachés de instrucciones y datos independientes. Con la aparición de los microprocesadores MMX (Extensiones Multimedia), el desarrollo de las microcomputadoras en redes, multimedia e inteligencia ha alcanzado un nuevo nivel. En marzo de 2000, AMD e Intel lanzaron Athlon y Pentium III respectivamente con una frecuencia de reloj de 1 GHz. En junio de 2000, 165438 de octubre, Intel lanzó el microprocesador Pentium IV, cada chip integraba 42 millones de transistores, la frecuencia del bus frontal era de 1,5 GHz, 400 MHz y el nuevo conjunto de instrucciones SSE 2. Desde junio de 5438 hasta octubre de 2002, Intel lanzó el microprocesador Pentium IV con una frecuencia de reloj de 3,06 GHz, y el microprocesador aún estaba en desarrollo y su rendimiento estaba mejorando.