رایانه‌های نسل پنجم 2011-1991

 در رایانه‌های نسل پنجم که از سال ۱۹۹۰ به بعد هستند اندازه تراشه‌ها خیلی کوچکتر شده  «ULSI»و از پردازنده‌های با تراکم خیلی زیاد در آنها استفاده می‌شود.

 در این نسل از رایانه بجای معماری ترتیبی از معماری موازی بهره گرفته شده. کشورهای پیشرفته زیادی مانند آمریکا و ژاپن پژوهشهای زیادی

 برای ساخت رایانه‌های بسیار پیشرفته در گذشته و حال انجام داده‌اند.

 ابر رایانه‏ های در دست ساخت به نام سی ام ۵ که از ۳۲ تا ۱۶۰۰۰ پردازنده بصورت موازی بهره خواهند گرفت سرعت رایانه را تا دو برابر ترافلاپس (تریلیون عملیات اعشاری در ثانیه) خواهند رساند.

 نسل پنجم رایانه‌ها که ایده آن اولین بار توسط ژاپنی‌ها در سال ۱۹۸۰ مطرح شد، ساختن کامپیوترهایی را پیشنهاد می‌کند که بتوانند بیاموزند، استنباط کنند و تصمیم بگیرند و بطور کلی رفتاری داشته باشند که معمولاً در

  حوزه منطق و استدلال خاص انسان قرار دارد و به عبارت ساده تر هوشمند باشند. در این نسل از مدارهای مجتمع با تراکم فوق العاده بالا استفاده می‌شود.بعد از موفقیت کامل بشر در ساخت کامپیوترهای هوشمند،

  ایده بعدی انسان طراحی کامپیوتری خواهد بود که مدارهای داخلی آن کپی برداری عینی از مغز آدمی است.با توجه به تحولات در تغییر نسل‌های کامپیوتری، در نسل بعد باید منتظر تغییرات زیر باشیم:

 کاهش حجم مدارها تا حد مینیاتوری شدن و نیز کاهش توان مصرفی لازم

 افزایش پیچیدگی مدارها

 افزایش کارایی و بهبود کیفیت عملکرد مدارها

 افزایش سرعت عملکرد مدارها

نسل چهارم ۱۹۷۸ _ 1990

در دهه هشتاد میلادی تکنولوژی هایی مانند مدارهای مجتمع با تراکم زیاد وتراکم خیلی زیاد  «LSI» ، «VLSI»  

پا به عرصه گذاشتند و توانایی این را داشتند که میلیونها قطعه الکترونیکی را در درون خود جای دهند. با استفاده ازاین تکنولوژی ها کامیپوترها در نسل چهارم کوچکتر شده و قیمت آنها نیز کاهش یافت و نیز قدرت، بازده و اطمینان به نتیجه محاسبات در کامپیوترهای این نسل بیشتر شده بود. نخستین اقدام مهم در کامپیوترهای این نسل چیپ «۴۰۰۴» اینتل بود

که می توانست بسیاری از کارهای کامپیوتر مانند اجرای سریع تر نرم افزارها، کنترل حافظه و ورودی ها و خروجی ها را  را تحت کنترل داشته باشد. «۴۰۰۴» اولین ریزپردازنده ای بود که برای استفاده عموم کارایی داشت. پس از آن «CPU»ها در اشکال مختلف حتی در اتومبیل ها نیز مورد استفاده قرار می گرفتند.

کوچکتر و ارزان تر و قابل دسترس شدن کامپیوترها این امکان را فراهم می کرد تا عموم مردم بتوانند از قابلیت کامپیوترها استفاده کنند. به تدریج توسعه و تولید کامپیوترها از انحصار دولت ها و شرکت های بازرگانی خارج شده و در اواسط دهه هفتاد شکل عمومی تری به خود گرفت. با کوچکتر شدن کامپیوترها برنامه های نرم افزاری کامل تر و ساده تری به بازار آمد که استفاده از آنها به تخصص خاصی نیاز نداشت و از طریق این برنامه ها امکانات بیشتری برای کاربران کامپیوتر فراهم شد. در اوایل دهه هشتاد شرکت هایی با هدف ساخت بازی های کامپیوتری ایجاد شده و موجب شدند محبوبیت بیشتری برای استفاده از کامپیوترها در خانه ها ایجاد شود. نخستین محصول آنها نیز ۲۶۰۰ Atari بود که در زمان خود بسیاری از کاربران را به سوی خود جذب می کرد.

IBM در سال ۱۹۸۱ اولین نسل کامیپوترهای شخصی (PC) را ساخت و در دفاتر اداری، خانه ها و مدارس مورد استفاده قرار گرفت. تعداد کامپیوترهای (PC) که در سال ۱۹۸۱ مورد استفاده عموم قرار گرفت ۲ میلیون بود که در سال ۱۹۸۲ به ۵/۵ میلیون رسید و در سال ۱۹۹۲ به شصت میلیون افزایش پیدا کرد و هم اکنون صدها میلیون (PC) در نقاط مختلف دنیا مورد استفاده قرار می گیرد. در سال های اخیر (PC)ها همچنان به روند کوچکتر شدن خود ادامه دادند و  PDA

و Palmtopها )منشی دیجیتالی شخصی نوعی کامپیوتر قابل حمل است که در اصل برای مدیریت امور شخصی و کاری طراحی شده اند PDA ها به نام های کامپیوتر های جیبی و یا Palmtop Computers نیز شناخته میشود PDAها دارای کاربرد های مختلفی هستند : محاسبه - استفاده به عنوان ساعت و تقویم - بازی کردن - متصل شدن به اینترنت - ارسال و دریافت ایمیل - ضبط صدا و تصویر - تایپ و یادداشت برداری - دفترچه آدرس ها و شماره تلفن - استفاده به عنوان رادیو یا پخش کننده های موسیقی و همچنین استفاده به عنوان موقعیت یاب با استفاده از GPS) ساخته شدند.

البته تنها IBM نبود که در زمینه تولید PC فعالیت گسترده انجام می داد در سال ۱۹۸۴ شرکت Apple برای رقابت با IBM کامپیوترهای «مکینتاش» را ساخت که طرح این کامپیوتر برای کاربرانش بسیار جالب توجه بود. در هر حال کامپیوترها روز به روز بیشتر پیشرفت کردند و امکانات و تسهیلات جالب تری را هم برای کاربران خود فراهم می کنند. شبکه جهانی اینترنت، دوربین دیجیتال و صدها نوآوری دیگر. شاید زمانی هیچ کسی چنین پیشرفتی را تصور نمی کرد اما مطمئناً این تکنولوژی روزبه روز مدرن تر شده و نه تنها هر سال و یا هر ماه، بلکه هر روز مردم را با دستاوردهای جدید خود به حیرت وا می دارد.

نسل سوم ۱۹۷۷ _ ۱۹۶۴

نسل سوم ۱۹۷۷ _ ۱۹۶۴

برای ساختن کامپیوترهای سریعتر و قویتر کوشش‌ها همچنان ادامه داشت تا در اوایل ۱۹۶۰ اولین کامپیوتر نسل سوم (Third Generation) به بازار عرضه شد. این کامپیوتر از سری IBM ۳۶۰ بود که برای ساختن آن ۵ میلیارد دلار سرمایه گذاری شد که بزرگترین پروژه مالی بخش خصوصی تا آن تاریخ به شمار می‌رفت.این کامپیوتر که مدل‌های گوناگونی از نظر ظرفیت و سرعت کار داشت، در هر دو امور تجاری و علمی قابل استفاده بود.

جدیدترین تحول در تکامل کامپیوترها، ساختن وسایل ضبط اطلاعات با قابلیت دسترسی مستقیم (Direct Access

Device) در این نسل بود.به این ترتیب کاربران توانستند به هر یک از اجزا اطلاعات ذخیره شده در یک مجموعه عظیم اطلاعاتی، در کسری از ثانیه دسترسی پیدا کنند.علاوه بر آن در این نسل از کامپیوترها، سعی شده که قطعات مدارها را هرچه کوچکتر و با حجم کمتر بسازند و بدین ترتیب مدارهای مجتمع (Integrated Circuits(IC)) به وجود آمدند.

ویژگی دیگر رایانه‌های نسل سوم امکان استفاده همزمان چندین کاربر از یک رایانه بود. این رایانه‌ها بر خلاف نسل قبلی که فقط در یکی از دو حیط علمی و غیرعلمی توانایی کار داشتند، توانایی کار در هر دو محیط را دارا بودند.
سرعت عملیان در رایانه‌های نسل سوم بسیار افزایش یافت. عملیات حسابی و منطقی در این رایانه‌ها در مایکرو ثانیه(یک میلیونیم ثانیه) و حتی نانو ثانیه (یک بیلیونیم ثانیه) انجام می‌شد. در ایران، از زمان ارایه کامپیوترهای نسل سوم کاربرد کامپیوتر به سرعت توسعه یافت و مؤسسات مختلف تعدادی از آنها را نصب کردند.

بارزترین ویژگی رایانه‌های نسل سوم استفاده از مدارهای مجتمع یا آی سی در قسمت‌های مختلف ساختمان رایانه بود. این مدارها که از حدود ۱۰۰ عنصر منطقی تشکیل شده بود و در هر عنصر منطقی حدود ۱۰ عنصر الکترونیکی نظیر ترانزیستور و دیود بکار رفته بود، به روش خاصی در سطحی به اندازه یک سانتیمتر مربع تجمع پیدا می‌کردند و بدین لحاظ اندازه و حجم رایانه‌های نسل سوم در برابر با رایانه‌های نسل دوم کاهش یافتند. ظرفیت حافظه در رایانه‌های نسل سوم به چندین برابر قبل افزایش یافت.

در فاصله زمانی سال‌های ۱۹۶۴ تا ۱۹۷۱  توسط شرکت‌های از قبیل آی‌بی‌ام٬ جنرال الکتریک٬ باروز٬ یونیواک٬ آرسی‌ای، ان‌سی‌آر، سی‌دی‌سی٬ هانیول و تعداد زیادی مینی رایانه ارائه گردید. بویژه شرکت دک با تولید مینی رایانه‌های پی‌دی‌پی ۱۰ و پی‌دی‌پی ۱۱ راه را برای پیشرفت سریع پدیده مینی رایانه‌ها باز کرد و هزاران مینی رایانه به بازار عرضه کرد.

مشخصات کلی کامپیوتر های نسل سوم: 

1.پیشرفت های سخت افزاری

     الف)مینیاتوری کردن(تقلیل حجم دستگاهها و اجزای آنها)

       ب)افزایش ظرفیت حافظه به چندین برابر قبل

       ج)استفاده از دستگاه های واسطه(Media) ، با قابلیت دسترسی مستقیم

       د)قدرت ارتباط با نقاط دور و متعدد

2.پیشرفت های نرم افزاری

    الف)هماهنگی بیشتر با سخت افزار

      ب)هماهنگی بیشتر با سیستم عامل

      ج)پیشرفت در زبانهای برنامه نویسی و به کارگیری زبان های سطح بالا

3.عملیات و بهره برداری

    الف)استفاده از روش های پردازش مستقیم(on-line) و بازده فوری(real time)

      ب)اجرای همزمان چند برنامه با یکدیگر

نسل دوم ۱۹۶۳ _ ۱۹۵۶

در سال ۱۹۴۸ اختراع ترانزیستور تحول عظیمی در روند توسعه کامپیوترها ایجاد کرد. ترانزیستورها به جای لامپ های خلاء در تلویزیون ها، رادیوها و به ویژه در کامپیوترها مورد استفاده قرار گرفتند.

مهمترین مزیت اختراع ترانزیستور این بود که باعث می شد ابعاد کامپیوتر کوچک شده و فضای بسیار کمی را به خود اختصاص دهد و در سرعت محاسبات و کاهش مصرف انرژی نیز سهم بسزایی داشت. نخستین کامپیوترهایی که از این تکنولوژی به صورت گسترده استفاده کردند ابرکامپیوترهای اولیه بودند که طرح کامپیوتر «Stretch» توسط «IBM» و طرح کامپیوتر «LARC» توسط «اسپری راند» بر این اساس بود. هر دوی این کامپیوترها در لابراتوار انرژی اتمی ساخته شده بودند و به این خاطر دانشمندان می توانستند حافظه بیشتری را به این کامپیوترها اختصاص دهند.این دستگاه ها بسیار گران بودند و با اینکه برای کارهای تجاری و بازرگانی مفید بودند اما به خاطر قیمت بسیار بالا گیرایی زیادی نداشتند و تنها در برخی ارگان های دولتی و استراتژیک مورد استفاده قرار می گرفتند. در کامپیوترهای نسل دوم از زبان اسمبلی به جای (صفر و یک )استفاده می شد و از میزان مشکلات و محدودیت های رمز دودویی کاسته بود. دهه ۶۰ میلادی استقبال فوق العاده ای از این نسل از کامپیوترها شد و در بسیاری مراکز مورد استفاده قرار گرفت. کامپیوترهای نسل دوم از ماکت های اجرایی قبل از ساخت نیز بهره می بردند. در این نسل تجهیزاتی مانند پرینترها، انواع حافظه های جامد و فیزیکی قابل افزایش و سیستم عامل های اولیه و برنامه های داخلی مورد استفاده قرار گرفت. نخستین کامپیوتر در سال ۱۹۶۳ مینی رایانه ای  بنام پی‌دی‌وی ۸ توسط شرکت دک معرفی گردید.و در این نسل ساخته شد.

از ماشین های معروف این نسل می توان IBM 1401 ،IBM 1620 و IBM 7000 را نام برد.کامپیوترهای نسل دوم در واقع اولین کامپیوترهایی بودند که غیر از دانشگاهها و مؤسسات تحقیقاتی،در مؤسسات دولتی و شرکتهای خصوصی برای انجام امور غیر علمی نیز به کار گرفته شدند.در واقع از آن زمان ، کامپیوتر به عنوان یک ابزار مدیریت و پردازش داده ها در سطح وسیع، در بسیاری از کشورهای جهان به کار گرفته شد.

اولین کامپیوتری که در ایران نصب گردید ازنسل دوم و مدل IBM 1620 بود که در

سال 1341 در کنسرسیوم نفت تهران به کار گرفته شد و همچنین سرشماری

سال 1345 نیز با استفاده از کامپیوترهای نسل دوم(IBM 1401) انجام گردید.

مشخصات کلی کامپیوتر های نسل دوم: 

1.      از ترانزیستور در آنها استفاده شد.
2.      سرعت عمل آنها حدود یک میلیونیم ثانیه بود.
3.       ظرفیت حافظه آنها حدود 30000 کلمه بود و حافظه های کمکی نیز در این نسل به وجود آمدند.
4.     دارای کاربردهای عمومی یا همه منظوره بودند.
5.        زبانهای برنامه نویسی آنها ، فوق العاده آسان بود.
6.        دارای حجم بسیار کمتری بودند.
7.       از حلقه های کوچک مغناطیسی به عنوان حافظه در آنها ، استفاده می شد.

نسل اول ۱۹۴۶ تا ۱۹۵۵

● نسل اول ۱۹۴۶ تا ۱۹۵۵

با آغاز جنگ جهانی دوم، دولت ها به دنبال کامپیوترهایی بودند که بتوانند اطلاعات سری خود را در آنها ذخیره کننده و محاسبات اطلاعاتی خود را هم به سرعت انجام دهند. به همین دلیل دولت ها شروع به سرمایه گذاری در صنعت کامپیوتر کردند. در میان کشورهای اروپایی، آلمانی ها سرمایه گذاری کلان تری انجام دادند. با این حال تلاش آمریکایی ها برای ساخت کامپیوترهای پیشرفته تر با موفقیت بیشتری همراه بود. «هاوارد آیکن» که با شرکت IBM کار می کرد موفق شد یک ماشین حساب تمام الکترونیک به نام  مارک1«Mark I» بسازد. هدف او از ساخت این ماشین انجام محاسبات نیروی دریایی آمریکا بر روی نقشه هایشان بود. پهنای این دستگاه نصف یک زمین فوتبال بود و حدود پانصد مایل سیم کشی نیز در این دستگاه انجام شده بود.

کامپیوتر دیگری که در طول سال های جنگ جهانی دوم ساخته شد «ENIAC» اینیاک نام داشت که مخفف عبارت Electronic Numerical Integrater And Computer بود. این دستگاه با مشارکت دولت آمریکا و دانشگاه پنسیلوانیا ساخته شد. پایه تکنولوژی این دستگاه لامپ خلاء بود که شامل هجده هزار لامپ خلاء، هفتاد هزار مقاومت الکتریکی و پنج میلیون اتصالات لحیم شده بود. «ایناک» ۳۰ تن وزن داشت و یک ساختمان بزرگ را به خود اختصاص داده بود. این دستگاه به هنگام مصرف معادل یکصد و شصت کیلو وات برق مصرف می کرد که این میزان برق می توانست شهری مثل «فیلادلفیا» را تغذیه کند. به همین خاطر هنگام کار این دستگاه در وضعیت برق شهر اختلال ایجاد می شد. سرعت ایناک حدود هزار برابر سرعت MarkI بود. در سال ۱۹۴۵ جان فون نیومن دستگاهی به نام «EDVAC»ادواک طراحی کرد. این دستگاه قدرت ذخیره داده ها را بهتر از سایرین داشت.

این نوع حافظه بهتر از نوع قبلی خود یعنی کنترل کننده انتقالات بود و به دستگاه اجازه می داد تا هر زمان که کاربر بخواهد دست از کار کشیده و مجدداً شروع به کار کند. عنصر کلیدی نیومن در این طرح استفاده از پردازنده مرکزی بود که قسمت های مختلف دستگاه را بر اساس یک روش کلی هماهنگ می کرد. عقاید و ابتکارات نیومن آنقدر نوآورانه بود که تا چهل سال پس از آن هم مورد استفاده دانشگاه پنسیلوانیا قرار می گرفت. در سال ۱۹۵۱ کامپیوتر «UNIVAC»  یونی واک ساخته شد که از ارزشمندترین دستگاه های محاسبات بازرگانی و تجاری بود.

این کامپیوتر توسط «آژانس سرشماری آمریکا» و شرکت جنرال الکتریک ساخته شد. به طور کلی همان طور که مشخص بود نسل اول کامپیوترهای مدرن بر اساس سفارشات قبلی و برای کارهای خاص ساخته می شد. در آن زمان هر دستگاه برای خود یک رمز برنامه دو-دویی(باینری) داشت که به عنوان زبان کامپیوتر شناخته می شد و نوع عملیات دستگاه را مشخص می کرد. البته این رمزها از نظر سرعت و تطبیق پذیری میان اجزا محدودیت هایی را به وجود می آورد.

مشخصات کلی کامپیوتر های نسل اول: 

1.سرعت عمل آنها حدود یک هزارم ثانیه بود.

2.حافظه آنها دارای ظرفیت 2000 تا 4000 کلمه بود.

3.دارای کاربردهای ویژه تک منظوره (Special Purpose) بودند.

4.کلیه برنامه ها به زبان ماشین ، نوشته می شد.

5.در آنها لامپ خلا و رله به عنوان حافظه استفاده می شد.