Přeskočit navigaci

Generace počítačů

Web Design Museum

Vývoj výpočetních systémů bývá v odborné literatuře rozdělován zpravidla do několika etap, které se nazývají počítačové generace. Jednotlivé vývojové etapy charakterizuje použití stavebních prvků a obvodů, výkonové parametry, druhy pamětí, typy periferních jednotek a způsob jejich připojení k primární jednotce, programové vybavení a oblast jeho využití. Pojem počítačová generace nemá však v literatuře zcela jasně vymezené hranice a není ani přesně časově ukotven, z čehož vyplývají neustále vznikající nejasnosti ohledně příslušnosti některých počítačů k dané generaci a stanovení průběhu generací samotných.

Nultá generace

Nultá počítačová generace v sobě zahrnuje počítače s reléovými obvody a její vznik spadá na pomezí 30. a 40. let minulého století [1]. Jejími typickými představiteli byly Harvard Mark I, Harvard Mark II nebo stroje německého inženýra Konráda Zuseho Z2 a Z3. U nás patřil k nulté počítačové generaci první čs. počítač SAPO. Počítače této etapy byly vybaveny reléovými registry a magnetickými bubnovými operačními pamětmi. Dosahovaly průměrných operačních rychlostí několika operací za sekundu a jako přídavných periferních zařízení používaly děrnoštítkové a děrnopáskové jednotky, elektrické psací stroje nebo dálnopisy. Uplatňovaly se zejména pro vědeckotechnické výpočty a bývaly většinou umístěny na vědeckých nebo univerzitních pracovištích.

První generace

První počítačová generace zahrnuje počítače s elektronkovými obvody. Tyto počítače byly vyráběny od poloviny 40. let až do konce 50. let a měly registry s elektronkovými klopnými obvody. Jejími typickými představiteli byly ENIAC, EDVAC, SSEC nebo sovětský URAL 1. V Československu patřil k této generaci např. EPOS 1. Počítače první generace disponovaly obrazovkovými nebo později také feritovými pamětmi a vstup a výstup byl kromě děrných štítků a děrné pásky realizován elektrickým psacím strojem a řádkovou tiskárnou. Pro záznam většího množství dat se používaly magnetické páskové a magnetické bubnové paměti. Programování bylo realizováno pomocí strojového kódu nebo v jednoduchých strojově závislých jazycích. Dosahovaly operačních rychlostí několik set až tisíc operací za sekundu. Elektronkové počítače bývaly většinou instalovány ve výpočetních střediscích a užívalo se jich pro vědeckotechnické výpočty nebo pro hromadné zpracování dat. Ve větším množství byly tyto počítače též instalovány v některých státních nebo soukromých podnicích v USA. Díky omezené životnosti elektronek trpěly však přístroje první generace značnou poruchovostí a nespolehlivostí, a proto byl jejich provoz často značně neekonomický.

Druhá generace

Druhou počítačovou generaci tvořily počítače s tranzistorovými obvody. Tyto stroje vznikaly od druhé poloviny 50. let až do poloviny 60. let a byly vybaveny registry s tranzistorovými klopnými obvody a feritovými pamětmi. Vnější paměti a periferní jednotky měly již vlastní řídící jednotku pro připojení k jednotce základní a pro řízení přenosu dat [2]. Operační rychlost počítačů s tranzistorovými obvody se pohybovala v několika tisících operacích za sekundu. Typickými modely druhé generace byly počítače IBM 1401, IBM 7090, ZUSE 23 nebo sovětský MINSK 22. V Československu byl prvním tranzistorovým počítačem EPOS 2, který se vyráběl pod označením ZPA 601. Počítače druhé generace nalezly uplatnění při hromadném zpracování dat, vědeckotechnických výpočtech a dokonce při řízení technologických procesů. Během této generace vznikly první vyšší programovací jazyky FORTRAN, ALGOL, COBOL aj. Došlo také k zavádění systémů pro dálkový přenos dat a terminálů, které pracovaly v systémech rezervujících letenky, jízdenky a hotelová místa. Vznikly nové druhy periferních jednotek, a to včetně speciálních jednotek pro strojové čtení písma a také hlasové vstupní a výstupní jednotky. Objevily se rovněž první řídící počítače pro číslicové řízení a číslicové diferenciální analyzátory [3].

Třetí generace

Třetí počítačová generace zahrnuje počítače s monolitickými a hybridními integrovanými obvody. Uspořádání polovodičových prvků na jediném čipu tvořily tři stupně integrace SSI (malá integrace obvodů), MSI (střední integrace obvodů) a LSI (velká integrace obvodů). Počítače třetí generace vznikaly od první poloviny 60. let do konce 70. let. Tato generace není definována již jen z hlediska součástkové základny, ale hodnotí se také vzájemná vazba hardwarové a softwarové stránky. Jejími typickými představiteli byly počítačové řady IBM 360 nebo Siemens 4004. V Československu a ostatních zemích zastoupených v Jednotném systému elektronických počítačů [4] to byla řada JSEP-R1. Tato etapa počítačového vývoje se vyznačuje vytvářením řady počítačů, které jsou na různých úrovních vzájemně kompatibilní. Počítače třetí generace charakterizovalo stavebnicové řešením všech prvků počítačového systému, multiprogramování, využití interních a externích databank a zvětšení programového vybavení, které zahrnovalo operační systémy a knihovny uživatelských programů. Vnější paměti bývaly magneticko-diskové a magneticko-páskové. Jako operační vnitřní paměti se využívaly feritové paměti, paměti s tenkými magnetickými vrstvami a polovodičové paměti. Periferní jednotky a vnější paměti se připojovaly pomocí multiplexních a selektivních kanálů. Operační rychlost se pohybovala zpravidla v několika desítkách až stech tisících operací za sekundu. V období třetí generace se objevují též mikropočítače a minipočítače např. řady Systému malých elektronických počítačů (SMEP).

Třiapůltá generace

Jako přechod mezi třetí a čtvrtou počítačové generací se vyskytuje v některých publikacích termín tzv. třiapůltá generace [5]. Jedná se o zdokonalenou řadu počítačů třetí generace, která se vyznačovala vyšší hustou prvků v integrovaných obvodech, zlepšenými provozními vlastnostmi a vyšší operační rychlostí, která se pohybovala řádově až v několik set tisících operací za sekundu. Počítače třiapůlté generace mají polovodičové paměti zabezpečené proti chybám samoopravným kódem a virtuální dynamickou paměť [6]. Programové vybavení se specializovalo pro dálkový přenos a zpracování dat. Představitelem třiapůlté generace byla řada počítačů IBM 370, dále pak druhá řada počítačů JSEP-R2, zastoupená např. EC 1025/1026 nebo minipočítač SM 52/11 druhé vývojové etapy SMEP.

Čtvrtá generace

Čtvrtá počítačová generace v sobě zahrnuje počítače vytvoření s využitím VSLI neboli velmi velké integrace obvodů a vyznačuje se pokročilou miniaturizací, zvyšováním výkonů a paměťových kapacit. Celý řídící procesor s jeho lokální pamětí je uložen v jediném malém integrovaném obvodě. Počítače čtvrté generace se objevují již od konce 70. let a vývoj této generace není ukončen ani v současnosti, neboť se prakticky nevyrábějí jiné počítače, které by tomuto označení nepodléhaly. K typickým představitelům počáteční fáze této generace náležely v Československu např. počítače EC 1027 nebo SM 52/12 a ve světě IBM 308X.

Pátá generace

Ve starší počítačové literatuře se objevuje někdy také pojem „pátá počítačová generace“ [7]. V 80. letech se předpokládalo, že se po roce 1990 objeví zcela nová architektura počítačů, odlišná od stávající von Neumannovy koncepce [8]. Tato generace se měla vyznačovat umělou inteligencí schopnou nejen úlohy řešit, ale i nalézat algoritmy řešení. Rychlost těchto počítačů se neměla měřit v operacích za sekundu, nýbrž v logických úsudcích za jednotku času. Pátá počítačová generace však zatím existuje pouze v teoretických modelech nebo počátečních stádiích výzkumu.

Přehled generací počítačů a jejich charakteristických vlastností
Generace Stavební prvky logických obvodů Programové vybavení Konfigurace Operační rychlost op./s Vnitřní paměť
0. elektromagnetická relé strojový kód velký počet skříní do 10 kolem 100 B
1. elektronky strojový kód asembler autokód desítky skříní 102-104 1-2 KB
2. tranzistory vyšší programovací jazyky FORTRAN, ALGOL, COBOL do deseti skříní 104-105 16-32 KB
3. integrované obvody SSI operační systémy a modernější programovací jazyky PASCAL, LIPS do pěti skříní 105 až 5.106 0,5-2 MB
3,5 integrované obvody MSI nebo LSI rozšiřitelné operační systémy a modernější programovací jazyky do pěti skříní kolem 106 1-16 MB
4. integrované obvody VSLI operační systémy a jazyky přizpůsobené uživatelům jedna skříň 106-3.107 1-18 MB
Pramen: Sestaveno podle TŮMA, J., Náš život s počítači. Praha 1990, s. 54 a BLATNÝ, J. a kol., Číslicové počítače, Praha 1980, s. 28-29.

Prameny

[1] Někteří autoři spojují nultou počítačovou generaci dohromady s generací první, viz např. BLATNÝ, J. a kol., Číslicové počítače, Praha 1980, s. 28-29 nebo ADAMEC, S., Výpočetní technika, Praha 1976, s. 21.

[2] KRIŠTOUFEK, K. a kol., Výpočetní a řídící technika. Praha 1986, s. 57.

[3] Tamtéž, s. 57.

[4] Více o Jednotném systému elektronických počítačů.

[5] KRIŠTOUFEK, K. a kol., Výpočení a řídící technika..., s. 57. nebo HOMOLKA, V., Elektronika v nevýrobní oblasti. Praha 1989, s. 147.

[6] KRIŠTOUFEK, K. a kol., Výpočetní a řídící technika..., s. 57.

[7] O páté počítačové generaci více TŮMA, J., Náš život s počítači. Praha 1990, s. 63-66.

[8] Více o Neumannově koncepci

Generace počítačů

Vývojová etapa výpočetních systémů, která je charakterizovaná použitými prvky a obvody, výkonovými parametry, typy pamětí, typy periferních jednotek a způsobem jejich připojení k základní jednotce počítače.

Generace počítačů jsou rovněž charakterizovány podle programového vybavení a jeho využití.

O projektu

Kdo je za projektem?

Autorem projektu Historie výpočetní techniky v Československu je Mgr. Petr Kovář. Textová část stránek vznikla v letech 2004–2005 jako diplomová práce na Ústavu hospodářských a sociálních dějin FF UK.

Hlavním cílem tohoto webu je zmapovat historii a vývoj počítačů v Československu v letech 1950–1975.

Fotogalerie

Citát z historie počítačů

„Matematický stroj nesmí být sensačním překvapením pro mladého člověka. Musí se s ním seznámit jako s obvyklým zařízením, které je jedním z běžných prostředků k dobývání obživy.“

Antonín Svoboda
(I. celostátní konference v oboru výpočetní a organizační techniky), Praha 1958