Architektúry počítačov, generácie počítačových systémov

Číslicový počítač je definovaný ako zložitý univerzálny číslicový systém (automat), určený na samočinné vykonávanie požadovanej postupnosti operácií (výpočtov)nad údajmi,zobrazenými číslicovým kódom, na základe vopred pripraveného a v pamäti uloženého programu.

Ako jednu z prvých vecí ktorá má nábeh vyhovieť predošlej definícii môže byť nasledovné zariadenie Polyphon. Máto pamäť - veľký plechový disk, ktorá obsahuje čislicový "program" mel´die ktorú ten stroj dokáže prehrať. V podstate je to taký predchodca počítača s CD-ROM

Počítač riadený tokom inštrukcií (von Neumannovské počítače)

Princetonská architektúra


  1. Pamäť je použitá na uloženie inštrukcií aj údajov.
  2. Riadiaca jednotka vyberá inštrukcie z pamäte, dekóduje inštrukciu a riadi jej vykonanie
  3. Aritmeticko logická jednotka vie vykonávať základné aritmetické operácie (+-*/) a základné logické operácie (negácia, logický súčet, logický súčin, noekvivalencia, rotácie)
  4. Vstupná jednotka je použitá na vstup údajov (klávesnica, myš, mikrofón, kamera, ...)
  5. Výstupná jednotka je použitá na výstup údajov (monitor, tlačiareň). Niektoré zariadenia môžu slúžiť aj ako vstupné aj ako výstupné (disk, sieťová karta)
Malým problémom tu je to že keďže v pamäti sú uložené inštrukcie porogramu, aj dáta, môže sa spúštať že sa niekedy chybne data považujú za inštrukcie čo zvyčajne spôsobí kolaps.

Harvardská architektúra

rieši predošlý nastolený problém tak že rozdelí pamäť na dve časti - pamäť programu pamäť dát
Aj keď to na prvý pohľad nie ve vidno je takéto riešenie obvodovo jednoduchšie, čo znamená že je potrebné menej prvkov na stavbu rovnako výkonného počítača. Viac si môžete o architektúrach vyhľadať na internete alebo prečítať tu

Generácie počítačových systémov

Počítačové generácie rozdeľujeme podľa základného stavebného prvku z ktorého boli postavené
  1. generácia používala ako základnú stavebnú jednotku eletromechanické relé. Obdobie 1930 - 1949
    Ako príklad uvediem počítač MARK I
    Nevýhody:
  2. generácia - stavebný prvok elektrónka. Obdobie 1949 - 1956 (u nás podstatne dlhšie)
    Príklad UNIVAC I
    Výhody:
    1. bezkontaktné prepínanie - vyššia rýchlosť 1900 op/sek (taktovacia frekvencia 2,25MHz)
    Nevýhody:
    1. Spotreba energie stúpla na 125kW. Pre ilustráciu na chladenie jedného z prvých elektrónkových počítačov ENIAC sa používali dva prúdové letecké motory, kotoré ho ofukovali.
    2. Rozmery sa tiež zväčšili. CPU zaberal 4,3 x 2,4 x 2,6 m. Celý systém potreboval 35m2 Obsahoval 6103 elektrónok, váha 8 ton
    3. Poruchové - doba nepretržitej činnost v ráde dní neskôr týždňov
  3. generácia - stavebný prvok tranzistor. Obdobie 1956 - 1964
    Príklad IBM 7070 I
    Ešte nepoužíval na výpočty dvojkovú sústavu, ale desiatkovú. Pričom na jednu číslicu potreboval 5 bitov. Pamäť mal 5000 slov rýchlosť bola 27000 inštrukcií/sek. Vážil 10ton. Dal sa prenajať za $17,400 mesačne alebo kúpiť za $813,000.
    Pekný prehľad tejto doby sa dá prečítať na tejto stránke Ak si myslíte že dnes sa také počítače nestavajú tak sa mýlite. Niekto chová kone, niekto stavia počítače zo šesťdesiatych rokov. megaprocesor Výhody:
    1. bezkontaktné prepínanie - vzhľadom na menšie rozmery sa rýchlosť opäť zvýšila oproti elektrónkam
    2. spotreba dramaticky klesla. Oproti elektrónkam asi 1000 násobne. To dovolilo pri menšej spotrebe, postaviť oveľa zložitejšie počítače.
  4. generácia - stavebný prvok integrovaný obvod. V princípe je základným prvkom zase tranzistor. Nové je to že technológovia dokázali integrovať veľké množstvo tranzistorov na malú kremíkovú doštičku - chip Svojho času Gordon Moore predpovedal že firma ktorú zakladal (Intel), každé dva roky dokáže dvojnásobiť počet tranzistorov na čipe. Toto je známe ako Moorov zákon. Samozrejme že to nie je žiadny zákon, ale pomerne dobre to vychádzalo.

    Spočiatku sme tu mali technológiu TTL - to sú tie integrované obvody, ktoré sa učíte na elektronike. Počítače sa takto vyrábali v sedemdesiatych rokoch. Ako príklad uvediem počítač PDP11 alebo IBM 360 aleboo nasledovník IBM 370
    U nás to boli síce neskôr (chvíľu trvalo než to socialistický inžinieri okopírovali) počítače SMEP (System Malých Elektronických Počítačov)

    Neskôr bola vyvinutá technológia MOS, ktorá dovoľovala ešte viac znížiť spotrebu, a zvýšiť hustotu integrácie. To sa dostávame do doby, kedy vznikali prvé "mikropočítače" teda počítače veľké ako krabica od topánok. Takéto počítače sa začínali dostávať aj do domácností. Ako jeden z prvých ste si v USA mohli domov kúpiť Altair 8800 napríklad ako stavebnicu za $439, alebo zložený za $621.

    Ako tému SOČ ponúkam možnosť podieľať sa na stavbe kópie tohoto počítača

    Takéto počítače si domov zaobstarali naozaj len veľký nadšenci. Rýchlo sa však objavil dôvod, prečo malý počítač doma používať - boli to počítačové hry. ZX Spectrum alebo Atari 800 sa vtedy na zahnívajúcom kapitalistickom trhu dali kúpiť za jeden - dva mesačné platy.
    Skúste si zahrať hru Manic Miner1 Ovládanie:

    Komplet ponuka online hier na ZX Spetrum web emulátore
    V pokrokovom socialistickom Československu sme nemali možnosť si kúpiť ani výrobok Tesla Piešťany PMD-85 pretože stál ročný alebo dvojročný plat, a navyše sa nedal kúpiť. Plánované hospodárstvo ho plánovalo nasadiť všelikde, vrátane škôl, len kapacita výroby nestíhala. A tak počas mojich štúdií na strednej škole, boli na škole celkovo až dva kusy.