Számítógép generációk

A robbanásszerű fejlődés szakaszai erősen szubjektívek attól függően, hogy a sokszálú folyamatokban mit tartunk éppen fontosnak. Mi a következőkben egy olyan felosztást választunk, amelynek egymásra következő lépcsőit a hardver és a szoftver fejlődésében egyformán drasztikus változások jellemzik.

Az első generáció:

Nem sokkal a második világháború befejezése után megjelentek az első Neumann-elvű számí­tógépek, melyeket ebbe a generációba sorolunk. Méreteik a mai gépekhez viszonyítva igen nagyok voltak. Nagy volt az energiaigényük, maguk a gépek és a raj­tuk írt programok is nagyon bizonytalanul működ­tek. Ezekben a gépekben még elektroncsöveket használtak aktív áramköri elemként. Mágnesdobos vagy művonalas memóriák jellemzik őket.

A programozási lehetőség a gépi kód volt, amit ma már elég nehéz elképzelni. A gépi utasítások és az adatok címeinek  bináris kódja alkotta a program forráskódját, aminek az összeállítása ugyancsak igénybe vette a programozót. 646h76g

A második generáció:

Kb. 10 évvel az első Neumann-elvű számítógépek megjelenése után forradalmi válto­zás ment végbe a hardware és a software szintjén is.

Ez az újítás hardverben a tranzisztorok, a félvezetők megjelenése, tömeggyártása, majd a számítógépekbe való beépítése volt. A mágnesdobokat felváltják a ferrit-gyű­rűkből készített operatív tárak. A háttértárolók mágnesszalagosak, mágneslemezesek és mágneskártyásak voltak. Megnőtt a működési biztonság, csökkent a hely- és ener­giaigény.

Softver szinten két nagyon jelentős lépés történik: megjelennek az assembly szintű nyelvek és nem sokkal később az első  magas szintű programnyelvek. Az assembly szintű nyelvek még függnek a hardvertől, de az utasítások bináris kódjai helyett emlé­keztető kódokat, ún. mnemoikokat, a számok bináris (vagy hexadecimális) alakja he­lyett pedig 10-es számrendszert használhatunk. A tár egy adott elmére szimbólummal hivatkozhatunk és több utasítást egyesíthetünk egy- egy makroutasítássá. A ma­gas szintű programnyelvek lehetővé tették, hogy a feladatok megoldásának algoritmusait az emberi kommunikáció hagyományos formájához hasonló módon adjuk meg. A gépi kóddá alakítást is egy-egy program, a compiler vagy fordítóprogram végzi. Az első ilyen nyelvek a FORTRAN (1956, FORmula TRANslator), matematikai-műszaki cé­lokra, az ALGOL/58 és ALGOL/60 (ALGOritmics Language), oktatási és publikációs feladatokhoz és az 1959-ben megjelenő COBOL (Common Business Oriented Language), amely elsősorban adatfeldolgo­zásra volt alkalmas. 1964-ben megjelenik a FORTRAN-IV, majd ugyanebben az évben az első univerzális programnyelv, a PL/1 (Programming Language One). A PL/I-et azzal a szándékkal hozták létre, hogy mate­matikai-műszaki, illetve adatfeldolgozási feladatok algoritmusainak leírására egyformán alkalmas nyelvet készítsenek. A fejlesztés eredménye egy részleteiben nehezen megta­nulható programnyelv lett és ennek köszönhetően sohasem terjedt el olyan mértékben, ahogy azt a fejlesztők szánták. A hatvanas években nagyon sok magas szintű program­nyelv keletkezett. Ezek közül azonban csak kevés terjedt el széleskörűen, mások pedig majd a negyedik generációs hardveren kapnak jelentőséget, mint például a SMALLTALK vagy a LISP.

A harmadik generáció:

A 60-as évek közepén megjelentek az IC-k (Integrated Circuits = Integrált Áramkö­rök), melyek TTL (Transistor-Transistor-Logic) és MOS (Metal -Oxide-Semiconductor) eljárással készültek. A TTL-lel gyorsabban, de egyszerűbb és nagy teljesítményfelvételű IC-ket lehet gyártani, míg a MOS-szal lassúbb, de bonyolultabb és kisebb teljesítményigényűeket. Az IC-k bonyolultságát, az ún. integráltsági fokkal mé­rik. Ebben a generációban még csak SSI (Small Scale Inegrated) és MSI (Medium Scale Integrated) volt a jellemző. A gyártók az adatforga­lom gyorsítása érdekében kifejlesztik az első csatornákat, a channel-eket. Megjelennek, bár itt még széleskörűen nem terjednek el a többprocesszoros rendszerek is. A ferritgyűrűs tárolókat a félveze­tős chip-ek váltják fel. A gépek összekapcsolásának igénye az első számítógép-hálóza­tok létrehozásához vezet, ami nagyobb jelentőséget majd a negyedik generáció idején fog kapni.

Szoftver oldalról az operációs rendszerek megjelenése biztosítja a számítógépek könnyebb használatát és üzemeltetését. Kialakulnak az első adatbázis-kezelő programnyel­vek. 1967-ben kerül piacra a BASIC (Beginners All-purpose Symbolic Instruction Code). Ez egy interaktív programnyelv, ami interpreter segítségével hajtja végre a for­ráskódban megfogalma­zott algoritmusokat. Erre az időre esik az a felismerés, hogy a hardver gyors fejlődését a ha­gyományos programozási technikákkal nem lehet kö­vetni. A problémát szoftver krízisnek ne­vezik el és hatalmas energiát fektetnek a megszüntetésére. Ma már nyilvánvaló, hogy ezt a problémát csak enyhíteni lehet, hi­szen a későbbi generációkban sem sikerült kiküszöbölni. A szoftver krízis felismerésének terméke egy új programozási technika, a strukturált programo­zás, aminek ajánlásait csakhamar egy új programnyelv foglalja össze, a PASCAL. 1973-ban publikálja WIRTH és máig is talán az egyetlen olyan európai nyelv, amit világ­szerte a progra­mozás tanítására használnak.

A negyedik generáció:

Az INTELL 1971-ben dobja piacra az első mikroprocesszorokat. Ez teszi lehetővé, hogy az olcsó számítógépek tömeges elterjedését (HC: Home Computer és a PC: Personal Computer). A gépek más részegységeinek fontosabb paraméterei is tovább javulnak, sok esetben akár nagyságrendekkel is. Általánossá válik a hajlé­kony lemezes tárolók, a floppy-k és a nagy kapacitású merevlemezes tárolók, a winchester-ek hasz­nálata. A ferritgyűrűs operatív tárakat teljesen kiszorítják az egyre olcsóbb félvezető memóriák. Az egyre szaporodó gépek összekapcsolásának igénye létrehozza a hálóza­tokat (network). Három fajtájuk: a helyi (Local Area Network), a közepes kiter­jedésű (Metropolitan Area Network), illetve a távolsági (Wide Area Network).

A szoftverben az adatbázis- és táblázatkezelő programnyelvek  és az egyéb célú integrált szoftverek kifejlesztése és széleskörű elterjedése érdemel említést Az adat­feldolgozásban rendkívül népszerűvé válik a Codd által javasolt relációs adatmodell. A dBASE az első olyan szoftver a személyi számítógépeken, amelyik ezt a modellt használja, majd a FOXBASE, illetve a CLIPPER érdemel említést ezen a területen. A LOTUS 1-2-3, a QUATTRO, és a SYMPHONY , majd később az EXCEL pedig a táblázatkezelőkre példa PC-s környezetben.

Felhasználóbarát  szövegszerkesztők készül­nek, a WP-k (Word Processing). Elterjed a számítógéppel segített tanítás (Computer Aided Instruction = CAI), tervezés (Computer Aided Design = CAD), gyártás (Computer Aided Manufacturing = CAM) és a nyelvtanulás (Computer Aided Language Learning = CALL), stb.

A negyedik generációs gépek hardverének fejlődését a ma két, egymással erős ver­senyben álló irányzat hatá­rozza meg, a CISC (Complex Instruction Set Computer), illetve a RISC (Reduced Instruction Set Computer) processzorokra épülő megoldás. Tekintettel arra, hogy a szoftver krízis ma is létező probléma, tehát a hardver fejlődése sokkal gyorsabb a szoftverénél, az új processzorok tervezésekor mindig gondolni kell a már meglévő szoftver illesztésére, ami általában az operációs rendszer illesztésének problémáját jelenti (CISC-Intell-DOS, WINDOWS, OS/2; RICS-IBM-UNIX).

Az első PC-k operációs rendszere a CP/M volt. Amikor az IBM is beszállt a PC-üz­letbe, az XT és AT kategóriájú gépein már a DOS valamilyen verzióját használják. A következő lépés a grafikus felhasználói interfésszel rendelkező MS-WINDOWS, il­letve az IBM-OS/2.

Az újabb IV. generációs szoftverek fontosabb jellemzői: a grafikus felhasználói felü­let, az interak­tív kapcsolat és a felhasználó-orientáltság. A szoftverfejlesztésben  egy új prrogramozástechnikai eszközt, az objektum-orientáltságot használják. egyre gyakrabban és egyre általánosabban. Tisztán negyedik generációs szoftver eszközök­nek azokat nevezzük, amelyek a programok forráskódját a programtervből automati­kusan generálni tudják, pl. DELPHI, a VISUAL OBJECT, stb. Bár ezek a szoftve­rek a 90-es évek közepére még általánosan nem terjedtek el, már a számí­tógéppel segített szoftvertervezés, a CASE (Computer Aided Software Engeniering) eszközei is megjelennek.

Várhatóan egyre nagyobb szerepet kapnak a mesterséges intelligencia kutatások is, amelyekhez két, már régebben ke­letkezett programnyelv, a LISP és a PROLOG kapcsolható.

Az ötödik generáció:

Nem valószínű, hogy az informatika fejlődésének eredményei hosszabb távra biz­tonsággal megjósolhatók. Ennek ellenére ma még tartja magát az a szemlélet, hogy az újabb lépcsőfok, ami hardver és szoftver területén is lényeges változást hoz majd, a nem neumann-elvű. gépek elterjedése lesz. A hardver prototípusai már léteznek, de ezekhez a gépekhez új program­nyelvekre és progra­mozási módszerekre lesz szükség. Talán a ma szakértői rendszereknek nevezett szoftverek lehetnek azok, amelyek kihasználják majd az új hardver lehetősé­geit. Azonban ha figyelembe vesszük , hogy az informatika története a felhasználói oldalon tulajdonképpen a bonyolultság csökkentésének a története, továbbá hogy a neumann-elvű gépek szoftvereinek kifejlesztése évtizedekig tartott, akkor szellemi képességeink nyilvánvaló korlátai miatt a "nagy ugrásra" még várni kell.