آموزش مبانی کامپیوتر - نسل های کامپیوتر

در اصطلاحات رایانه‌ای، نسل یعنی تغییر در تکنولوژی‌ای که یک رایانه استفاده می‌کند/استفاده می‌کرد. در ابتدا، از اصطلاح نسل برای تفکیک فناوری‌های سخت‌افزار مختلف استفاده می‌شد. امروزه، نسل شامل هر دو فناوری سخت‌افزار و نرم‌افزار است که به‌همراه یکدیگر یک سیستم رایانه‌ای را تشکیل می‌دهند.

پنج نسل رایانه‌ای شناخته شده تاکنون وجود دارد. هر نسل به‌طور جداگانه با زمان و ویژگی‌های خودش بررسی شده است. در جدول زیر، تاریخ تقریبی هر نسل ذکر شده‌است که به‌طور عمومی پذیرفته می‌شوند.

پنج نسل اصلی رایانه‌ای عبارتند از:

کامپیوتر - نسل اول

دوره نسل اول از ۱۹۴۶ تا ۱۹۵۹ بود. کامپیوترهای نسل اول از لوله‌های خلأ به‌عنوان مؤلفه‌های اصلی حافظه و مدارهای سی‌پی‌یو (CPU) استفاده می‌کردند. این لوله‌ها، مثل لامپ‌های برق، بسیار گرمایی بودند و نصب‌های آنها معمولاً پیوند می‌خورد. بنابراین، آنها بسیار گران‌قیمت بودند و تنها سازمان‌های بزرگ قادر به خریداری آنها بودند.

در این نسل، به‌طور عمده سیستم‌عامل برای پردازش دسته‌ای استفاده می‌شد. کارت‌های پانچ، نوار کاغذ و نوار مغناطیسی به‌عنوان ورودی و خروجی استفاده می‌شدند. کامپیوترهای این نسل از کد ماشین به‌عنوان زبان برنامه‌نویسی استفاده می‌کردند.

ویژگی‌های اصلی نسل اول شامل موارد زیر است:

• فناوری لامپ الکترونی (Vacuum tube technology)
• نامطمئن (Unreliable)
• فقط زبان ماشین را پشتیبانی می‌کرد (Supported machine language only)
• بسیار پرهزینه (Very costly)
• حرارت زیادی تولید می‌کرد (Generated a lot of heat)
• دستگاه‌های ورودی و خروجی‌اش کند بود (Slow input and output devices)
• اندازه بسیار بزرگ (Huge size)
• نیاز به جریان متناوب برق (Need of AC)
• غیر قابل حمل (Non-portable)
• مصرف بسیار بالای برق (Consumed a lot of electricity)

برخی از کامپیوترهای دوره ی نخستین شامل -

• ENIAC
• EDVAC
• UNIVAC
• IBM-701
• IBM-650

کامپیوتر - نسل دوم

دوره‌ی نسل دوم از سال‌های ۱۹۵۹ تا ۱۹۶۵ بود. در این نسل از ترانزیستور‌ها به جای لامپ‌های الکترونی استفاده شد که ارزان‌تر، مصرف کمتری داشتند و در عین حال کوچک‌تر، قابل اعتماد‌تر و سریع‌تر از دستگاه‌های نسل اول بودند. در این نسل، هسته‌های مغناطیسی به عنوان حافظه‌ی اولیه و نوار مغناطیسی و دیسک مغناطیسی به عنوان دستگاه‌های ذخیره‌ی ثانویه استفاده شدند.

در این نسل، زبان اسمبلی و زبان‌های برنامه‌نویسی سطح بالا مانند فورترن و کوبول استفاده شدند. کامپیوترها از سیستم‌های عامل چندبرنامه‌ای و پردازش دسته‌ای استفاده می‌کردند.

ویژگی‌های اصلی نسل دوم به شرح زیر است −

• استفاده از ترانزیستور ها
• در مقایسه با کامپیوترهای نسل اول، قابل اعتماد
• اندازه کوچکتر نسبت به کامپیوترهای نسل اول
• کمتر گرما تولید می‌کردند نسبت به کامپیوترهای نسل اول
• کمتر انرژی مصرف می‌کردند نسبت به کامپیوترهای نسل اول
• سرعت بیشتری نسبت به کامپیوترهای نسل اول داشتند
• هنوز هزینه زیادی داشتند
• نیاز به AC داشتند
• زبان‌های ماشین و مونتاژ را پشتیبانی می‌کردند

برخی از کامپیوترهای این نسل عبارتند از −

• IBM 1620
• IBM 7094
• CDC 1604
• CDC 3600
• UNIVAC 1108

کامپیوتر - نسل سوم

دوره نسل سوم از سال ۱۹۶۵ تا ۱۹۷۱ بود. در کامپیوترهای نسل سوم از مدارهای یکپارچه به جای ترانزیستورها استفاده شد. یک مدار یکپارچه شامل بسیاری از ترانزیستورها، مقاومت‌ها، خازن‌ها و مدارهای مرتبط است.

مدار یکپارچه توسط جک کیلبی اختراع شد. این پیشرفت کامپیوترها را کوچکتر، قابل اطمینان‌تر و کارآمدتر کرد. در این نسل، پردازش از راه دور، سیستم عامل چند برنامه‌ای و زبان‌های برنامه‌نویسی سطح بالا (FORTRAN-II تا IV، COBOL، PASCAL PL/1، BASIC، ALGOL-68 و غیره) استفاده می‌شدند.

ویژگی‌های اصلی نسل سوم عبارتند از −

• استفاده از مدارهای یکپارچه (IC)
• از نظر قابلیت اعتماد قابل مقایسه با دو نسل قبلی بهتر عمل می‌کند
• اندازه کوچکتر
• تولید کمتر حرارت
• سریع‌تر
• نیاز به تعمیرات کمتر
• هزینه بالا
• نیاز به برق متناوب
• مصرف کمتر برق
• زبان‌های برنامه‌نویسی سطح بالا پشتیبانی می‌شوند

بعضی از کامپیوترهای این نسل عبارتند از:

• سری IBM-360
• سری Honeywell-6000
• PDP (پردازشگر داده‌های شخصی)
• IBM-370/168
• TDC-316

کامپیوتر - نسل چهارم

دوره نسل چهارم از سال ۱۹۷۱ تا ۱۹۸۰ بود. کامپیوترهای نسل چهارم از مدارهای Very Large Scale Integrated (VLSI) استفاده می‌کردند. با ترکیب ترانزیستورها و دیگر المان‌های مداری به همراه مدارات مرتبط خود روی یک تراشه واحد، میکروکامپیوترهای نسل چهارم امکان پذیر شدند.

کامپیوترهای نسل چهارم، قدرتمندتر، کوچکتر، قابل اطمینان‌تر و همچنین با قیمتی مناسبتر شدند. بنابراین، این دوره باعث شکل‌گیری انقلاب کامپیوترهای شخصی (PC) شد. در این دوره، تکنولوژی time sharing، شبکه‌های بلادرنگ، سیستم‌عاملهای توزیعی مورد استفاده قرار گرفتند. همه زبان‌های برنامه‌نویسی سطح بالا مانند C، C++، DBASE و غیره در این دوره استفاده می‌شدند.

ویژگی‌های اصلی نسل چهارم عبارتند از −

• استفاده از تکنولوژی VLSI
• بسیار ارزان
• قابل حمل و قابل اطمینان
• استفاده از رایانه‌های شخصی
• اندازه بسیار کوچک
• پردازش پایپ‌لاین
• عدم نیاز به AC
• مفهوم اینترنت معرفی شد
• توسعه‌های بزرگ در زمینه شبکه‌ها
• رایانه‌ها به راحتی قابل دسترسی شدند

برخی از رایانه‌های این دوره عبارتند از:

• DEC 10
• STAR 1000
• PDP 11
• CRAY-1(رایانه فوق‌العاده)
• CRAY-X-MP(رایانه فوق‌العاده)

رایانه - نسل پنجم

دوره نسل پنجم از ۱۹۸۰ تا به امروز است. در نسل پنجم، فناوری VLSI به فناوری ULSI (انتگرال بزرگ بسیار) تبدیل شد که باعث تولید چیپ‌های میکروپروسسور با ده میلیون قطعه الکترونیکی شد.

این نسل بر اساس سخت افزارهای پردازش همروند و نرم افزارهای هوش مصنوعی (AI) استوار است. هوش مصنوعی یکی از شاخه‌های رو به رشد علم رایانه است که روش و رویکردی را برای تفکر کردن رایانه‌ها به صورتی که بشریت را تداعی کند، ارائه می‌دهد. در این نسل، تمامی زبان‌های برنامه‌نویسی سطح بالا مانند C و C++ و Java و .Net به کار می‌روند.

شامل هوش مصنوعی −

• روباتیک
• شبکه های عصبی
• بازی بازی
• توسعه سیستم های خبره جهت تصمیم گیری در مواقع واقعی
• فهم و تولید زبان طبیعی

ویژگی های اصلی نسل پنجم عبارتند از −

• فناوری ULSI
• توسعه هوش مصنوعی واقعی
• توسعه پردازش زبان طبیعی
• پیشرفت در پردازش موازی
• پیشرفت در فناوری فوق راندمان
• رابط های کاربری دوستانه تر با قابلیت چندرسانه ای
• دسترسی به رایانه های قدرتمند و کوچک به قیمت ارزان

برخی از انواع رایانه های این دوره شامل −

• رایانه رومیزی
• لپ تاپ
• نت بوک
• اولترا بوک
• کروم بوک