Ενότητα Α2 - Το Υλικό / Αρχιτεκτονική Ηλεκτρονικών Υπολογιστών Γενιές Ηλεκτρονικών Υπολογιστών

1. Ενότητα Α2
Το Υλικό / Αρχιτεκτονική
Ηλεκτρονικών
Υπολογιστών
Μάθημα 1ον
Γενιές Ηλεκτρονικών Υπολογιστών

2. A2.1 - Γενιές Ηλεκτρονικών
Υπολογιστών
 Τι θα μάθουμε σήμερα:
 Να κατονομάζουμε τους πιο σημαντικούς σταθμούς στην εξέλιξη των
υπολογιστών (γενιές υπολογιστών).
 Να αναφέρουμε την τεχνολογία που χαρακτηρίζει την κάθε γενιά
υπολογιστών.
 Να αξιολογούμε τους υπολογιστές των διαφορετικών γενιών με βάση το
μέγεθος, την ταχύτητα, την αξιοπιστία, την κατανάλωση ρεύματος και το
κόστος.

3. Μηχανές για επεξεργασία πληροφοριών
από την αρχαιότητα.
Άβακας (2200 π.χ.)
Μηχανισμός Αντικυθήρων (80 μ.χ.)

4. Μηχανές για επεξεργασία πληροφοριών με
μηχανικά μέρη (οδοντωτοί τροχοί – γρανάζια)
Μηχανή Pascal
(1645)
Μηχανή Babbage (1822)

5. Χρήση ηλεκτρικού ρεύματος και κατασκευή
ηλεκτρονικών εξαρτημάτων (μέσα του 20ου
αιώνα)
 Β’ Παγκόσμιος πόλεμος
 Μηχανές που αποκρυπτογραφούσαν κωδικοποιημένα μηνύματα
 Μηχανή Touring
 Εξέλιξη τους σε υπολογιστές
 Η επεξεργασία τους καθοριζόταν από ένα πρόγραμμα
 (χαρακτηριστικό που κυριαρχεί μέχρι σήμερα)

6. 1η Γενιά 1946-56 (Δεκαετίες 40 – 50)
Λυχνίες κενού (λαμπτήρες)
 Ως διακόπτες αναβόσβηναν για να επεξεργάζονται πληροφορίες
 Αρκετές χιλιάδες λυχνίες συνδεδεμένες με καλώδια
 Τεράστιο μέγεθος Η/Υ
 Μεγάλη κατανάλωση ρεύματος
 Μεγάλο κόστος (οι λυχνίες ακριβές και κόστος σύνδεσης τους)
 Οι λυχνίες καίγονταν/χαλούσαν ως αποτέλεσμα χαμηλή αξιοπιστία
 Περιορισμένη ταχύτητα
 Ο πιο γνωστός Η/Υ αυτής της εποχής ο ENIAC

7. Τεχνολογία, χαρακτηριστικά και
παραδείγματα/εφαρμογές 1ης Γενιάς
Χρονική
Περίοδος:
1946-1956
Τεχνολογία: Λυχνίες Κενού
Μέγεθος: Τεράστιοι (μέχρι και 100 μ μήκος), πολύ μακρά καλώδια
Ενέργεια: Μεγάλη κατανάλωση ρεύματος (αντίστοιχη με πολλές εκατοντάδες σημερινών
υπολογιστών)
Κόστος: Πολύ ψηλό (πάνω από $500,000)
Ταχύτητα: Πολύ χαμηλή (μερικές χιλιάδες εντολές ανά δευτερόλεπτο)
Αξιοπιστία: Πολύ χαμηλή
Παραδείγματα: ENIAC, EDVAC, UNIVAC

8. 2η Γενιά 1956-63 (Δεκαετίες 50 – 60)
Transistor
 Ανακάλυψη του τρανζίστορ ενός μικρού ηλεκτρονικού διακόπτη (switch) με χαμηλό κόστος και
μεγάλη διάρκεια ζωής.
 Μειώνονται το μέγεθος των Η/Υ και η κατανάλωση ηλεκτρικής ενέργειας
 Αυξάνονται η ταχύτητα, η αξιοπιστία και οι δυνατότητες επεξεργασίας δεδομένων
 Επίσης μειώνεται το κόστος
 ΙΒΜ – International Business Machines
 IBM 1401

9. Τεχνολογία, χαρακτηριστικά και
παραδείγματα/εφαρμογές 2ης Γενιάς
Χρονική Περίοδος: 1956-1963
Τεχνολογία: Τρανζίστορ
Μέγεθος: Αισθητή μείωση στο μέγεθος σε σχέση με την 1η γενιά (μερικές δεκάδες μέτρα
μήκος)
Ενέργεια: Πολύ χαμηλότερη κατανάλωση ρεύματος (αντίστοιχη με 50-100 σημερινών
υπολογιστών)
Κόστος: Πολύ ψηλό (πάνω από $500,000)
Ταχύτητα: Πολύ πιο γρήγοροι σε σχέση με την 1η γενιά (περίπου 20-100 χιλιάδες εντολές ανά
δευτερόλεπτο)
Αξιοπιστία: Σημαντική βελτίωση
Παραδείγματα: IBM 7090, TX-0

10. 3η Γενιά 1964-70 (Δεκαετία 60+)
Ολοκληρωμένο Κύκλωμα
 Επινόηση και κατασκευή του ολοκληρωμένου κυκλώματος
 (κατασκευή πολλών τρανζίστορ, συνδεδεμένων μεταξύ τους ώστε να επιτελούν κάποια συγκεκριμένη
λειτουργία σε ένα ενιαίο εξάρτημα)
 Μειώνονται περισσότερο οι διαστάσεις και το κόστος των υπολογιστών
 Ευκολότερη η συναρμολόγηση τους
 Μεγαλύτερη ταχύτητα

11. Τεχνολογία, χαρακτηριστικά και
παραδείγματα/εφαρμογές 3ης Γενιάς
Χρονική Περίοδος: 1964-1970
Τεχνολογία: Ολοκληρωμένο Κύκλωμα (Integrated Circuit – IC)
Μέγεθος: Ακόμη μικρότερο (μερικά μέτρα)
Ενέργεια: Ακόμα λιγότερη κατανάλωση ηλεκτρικού ρεύματος (περίπου η δεκαπλάσια των
σημερινών υπολογιστών)
Κόστος: Ακόμα μεγαλύτερη μείωση αλλά ακόμα αρκετά ψηλό (ξεκινούσαν από $10,000)
Ταχύτητα: Ακόμα πιο γρήγοροι (περίπου 1,000,000 εντολές ανά δευτερόλεπτο)
Παραδείγματα: IBM S/360, DEC PDP-8

12. 4η Γενιά 1970 – Σήμερα
Ολοκληρωμένο Κύκλωμα
 Επινόηση και κατασκευή του Μικροεπεξεργαστή (microprocessor)
 Το μυαλό του είναι ένα μόνο ολοκληρωμένο κύκλωμα με εκατομμύρια μικροσκοπικά τρανζίστορ
 Τεχνολογία κυκλωμάτων VLSI – Ολοκλήρωση Πολύ Μεγάλης Κλίμακας
 Πολύ μικρό μέγεθος
 Μεγάλες ταχύτητες
 Μείωση κόστους
 PCs (Personal Computers)

13. Τεχνολογία, χαρακτηριστικά και
παραδείγματα/εφαρμογές 4ης Γενιάς
Χρονική Περίοδος: 1970 – Σήμερα
Τεχνολογία: Μικροεπεξεργαστής (Microprocessor) και VLSI
Μέγεθος: Δραματική μείωση (κάτω από 1 μέτρο)
Ενέργεια: Πολύ μικρή κατανάλωση ηλεκτρικού ρεύματος
Κόστος: Δραματική μείωση ($1,000)
Ταχύτητα: Ακόμα πιο γρήγοροι (περίπου 1,000,000,000 εντολές ανά δευτερόλεπτο)
Αξιοπιστία: Πολύ αξιόπιστοι
Παραδείγματα: IBM PC, Apple iMac

14. 5η Γενιά 1990 – Σήμερα
Τεχνητή Νοημοσύνη
 Εξερεύνηση της ανάπτυξης συστημάτων Τεχνητής Νοημοσύνης (Artificial Intelligence)
 Εξέλιξη της Ρομποτικής
 Μηχανές που να «σκέφτονται» ή να μοιάζουν με τον άνθρωπο
 Αναγνωρίζουν την ανθρώπινη φωνή και την μετατρέπουν σε κείμενο
 Χρησιμοποιούν κάμερες για να εντοπίζουν και να αναγνωρίζουν αντικείμενα
 Ανθρωπόμορφα ρομπότ αλλά ακόμη έχουν να γίνουν πολλά μέχρι να μαθαίνουν, να
συλλογίζονται και να παίρνουν αποφάσεις δικές τους όπως ο άνθρωπος.

15. 5η Γενιά 1990 – Σήμερα
Τεχνητή Νοημοσύνη (συνέχεια…)
 Λόγω επέκτασης του Διαδικτύου ο υπολογιστής μετατρέπεται από εργαλείο υπολογισμού σε
εργαλείο επικοινωνίας.
 Φορητές συσκευές:
 Φορητοί υπολογιστές (Laptop)
 Μικροί υπερφορητοί (Notebook)
 Υπολογιστές χειρός (Handheld computers) ή προσωπικοί ψηφιακοί βοηθοί (Personal Digital Assistant –
PDA)
 Ταμπλέτες (Tablet)
 Νέες προκλήσεις:
 Εξοικονόμηση ρεύματος (μπαταρία)
 Νέα είδη οθόνης
 Μεγάλος όγκος πληροφοριών – νέοι τρόποι αποθήκευσης

16. 5η Γενιά 1990 – Σήμερα
Τεχνητή Νοημοσύνη (συνέχεια…)
 Μελέτες επιστημόνων για άλλους τύπους υπολογιστών:
 Σε άλλες αρχές της Φυσικής όπως Κβαντομηχανική (quantum computer)
 Ή της Βιολογίας (DNA computer)
 Αναμένουμε…