Innehållsförteckning
- Varför var tidiga datorer så stora?
- Moores lag och tillkomsten av persondatorer
Under decennierna har datorer minskat exponentiellt i både storlek och kostnad, så att nu är de till och med överkomliga för persondatorer. Detta beror till stor del på miniatyriseringen inom transistorteknologi, supereffektiva kiselintegrerade kretsar och effekten av Moores lag.
Datorer har en viktig plats i det moderna samhället och har spelat en avgörande roll i mänsklighetens utveckling under de senaste decennierna. Denna stam av jägare-samlare har nått månen och kan bli en multiplanetarisk art inom en snar framtid tack vare, inte en liten del, vår förmåga att mekanisera repetitiva procedurer samtidigt som vi lagrar och bearbetar data baserat på givna instruktioner.
Ta en blick runt så hittar du dem överallt. De driver smarttelefonerna i fickan, klockan på handleden, pacemakerna som driver människors defekta hjärtan, motorerna i dina bilar, hissarna i din byggnad, trafikskylten vid 4-vägsövergången, din mormors cochleaimplantat och till och med specialtoalettstolar… helt klart har datorer blivit överallt.
Datorer finns överallt. (Fotokredit: metamorworks/Shutterstock)
Detta var dock inte alltid fallet. Tidiga datorer var enorma – ofta lika stora som ett helt rum! Men dessa enorma maskiner kunde knappt nå processorkraften hos enheten som nu praktiskt passar dina fickor; det skulle ta timmar att producera de resultat som din smartphone producerar på bara några sekunder. Med tanke på att denna mängd framsteg bara tog en handfull decennier att uppnå, är det verkligen en bragd. Om du drar av gardinerna för denna tekniska utveckling kommer vi att bättre förstå språnget inom datoranvändning som har kommit att definiera detta århundrade – och mänskligheten som helhet.
Varför var tidiga datorer så stora?
På den mest grundläggande nivån är syftet med en dator att ta den externa input (som tillhandahålls av människor och i aktuella fall, externa miljöer och andra program) och bearbeta den för att producera en meningsfull utdata. Uppfinning av hålkort
Datorer har funnits i rudimentära former före elektricitet. Dessa var en-till-en-korrespondensanordningar som använde fingrar för att göra aritmetiska och enkla beräkningar (t.ex. kulramen). Dessa enheter upprepades ytterligare för att göra snabbare och mer komplexa beräkningar.
Abacus (Foto: Patty Chan/Shutterstock)
Uppfinning av hålkortEtt stort steg gjordes av Joseph-Marie Jacquard 1804 när han utvecklade ett system där hålkort användes som indata för vävstolar. Dessa hålkort kan bytas ut för att mata in en ny ingång, samtidigt som huvudmaskinen förblir som den är. Det var dock inte förrän 1833, när Charles Babbage – som betraktades som “datorns fader” – uppfann den första allmändatorn. Hans dator såg användningen av den revolutionerande analysmotorn som använde hålkort som indata och en skrivare som utgång.
Jacquard vävstol (Foto Kredit : Mariusz S. Jurgielewicz/Shutterstock) Efter den utbredda distributionen av elektricitet användes elektromekaniska reläer som strömbrytare för att interagera med datorer. För analoga datorer var en ständigt föränderlig fysisk kvantitet avgörande. För detta ändamål användes de fysiska fenomenen elektriska, mekaniska och hydrauliska storheter för att modellera det problem som behövde lösas. Dessa datorer användes flitigt under första världskriget.
De digitala datorernas gryning
Tvärtom tilldelade digitala datorer olika kvantiteter genom symboler, vilket var deras stora fördel, eftersom processerna i digitala datorer kunde reproduceras mer tillförlitligt.
Vakuumrörsbaserad digital dator (Fotokredit: emkaplin/Shu tterstock) Upptäckt av transistorer Dessa var den första generationens datorer som förlitade sig på logikkretsar för vakuumrör för programmering. Dessa placerades i rum större än ett genomsnittligt hus och gick sönder mycket ofta. Dessa såg sin storhetstid på 1950-talet, men ersattes av transistorer; detta hjälpte till att få det vanliga intresset, eftersom de var mycket snabbare, mindre och mer pålitliga. Som jämförelse var en bit i ett vakuumrör nära storleken på en tumme, medan en bit i transistorer var storleken på en fingernagel.
Integrerade kretsars ålder
Nästa språng sågs när transistorer ersattes av integrerade kretsar på 1960-talet. Detta representerar tillkomsten av den tredje generationens datorer och kom till genom användningen av små MOS-transistorer (metalloxidhalvledarfälteffekttransistor), även kallad MOSFET
. Den stora transistorstorleken krympte för att göra elektroniska kretsar på ett plant stycke material (kisel är det mest använda materialet för IC). Detta drev fram processorkraften och minskade samtidigt storleken på datorn. En integrerad krets skulle kunna passa tusentals bitar i ett utrymme som är lika stort som en hand!
Super små transistorer (Foto: Andrei Kuzmik/Shutterstock)
Denna utveckling placerade den tillgängliga beräkningskraften på en exponentiell kurva, vilket resulterade i nuet som vi lever i idag.
Moores lag och persondatorernas tillkomst
Datorchippet av kisel blev porten till att låsa upp potentialen för exponentiell processorkraft. Storleken på transistorer blev mindre och mindre, och för varje iteration kunde mer datorkraft packas in i samma mängd utrymme; transistorerna som används idag är bara 7 nanometer långa!Gordon E. Moore, co -grundare av Intel, publicerade en tidning i Electronics Magazine den 19 april 1965, som beskrev en lag som nu har blivit ganska känd. Han konstaterade den otroliga effekten av miniatyriseringen av teknik och uppskattade att det skulle ta 18 månader för datorer att fördubbla sin processorkraft. Detta skulle resultera i datorer idag som är miljontals gånger snabbare än de som användes för bara ett halvt sekel sedan.
Exponentiell tillväxt resulterar i enorma vinster (Foto: Jurgis Mankauskas/Shutterstock)
Detta innebar också en exponentiell minskning av kostnaden för samma processorkraft var 18:e månad. Således skulle ett chip som skulle packa 2000 transistorer 1970 kosta $1000; detsamma skulle kosta 500 USD 1972, 250 USD 1974 och cirka 0,97 USD 1990. Kostnaden för det chippet idag skulle bara vara 0,02 USD, vilket tydligt visar kraften i exponentiell tillväxt. Det var detta som gjorde det möjligt för datorer att bli ett hushållsfenomen, från våra skrivbord till våra väskor till våra fickor och fingertoppar!
Slutsats Krympningen av de skrymmande vakuumrören, följt av ständigt krympande transistorer, har avsevärt minskat storleken på en dator. I kombination med framsteg inom lagringsteknik, bättre strömförsörjning och kylningsmetoder har denna snabba tradition av förbättring gett oss de kraftfulla persondatorer som vi ser idag.
Moores lag har varit förvånansvärt korrekt när det gäller att förutsäga storleken och beräkningskraften hos moderna datorer under det senaste halvseklet, men den närmar sig en fysisk gräns, eftersom transistorer ca. inte längre göras mindre. Med detta sagt kan framstegen komma från andra geniala sätt att använda bättre material än kisel, eller göra 3d-kretsar. Ett stort beräkningssprång kan låsa upp oöverträffad kraft när vi väl knäckt kvantdatormysteriet. Det ska i alla fall bli spännande att se hur framtida framsteg inom datorhårdvara ytterligare förändrar vårt sätt att leva och kommunicera med varandra. Det är verkligen en bra tid att vara vid liv!
ReferenserUniversity of Rhode Island University of Missouri-St. Louis Massachusetts Institute of Technology Georgia Highlands College
, ,
,
,
,,
,,
,,
,,,,
,,,,,,,,,
,,,,
Related Posts
Ett stort steg gjordes av Joseph-Marie Jacquard 1804 när han utvecklade ett system där hålkort användes som indata för vävstolar. Dessa hålkort kan bytas ut för att mata in en ny ingång, samtidigt som huvudmaskinen förblir som den är. Det var dock inte förrän 1833, när Charles Babbage – som betraktades som “datorns fader” – uppfann den första allmändatorn. Hans dator såg användningen av den revolutionerande analysmotorn som använde hålkort som indata och en skrivare som utgång.
Jacquard vävstol (Foto Kredit : Mariusz S. Jurgielewicz/Shutterstock)
Efter den utbredda distributionen av elektricitet användes elektromekaniska reläer som strömbrytare för att interagera med datorer. För analoga datorer var en ständigt föränderlig fysisk kvantitet avgörande. För detta ändamål användes de fysiska fenomenen elektriska, mekaniska och hydrauliska storheter för att modellera det problem som behövde lösas. Dessa datorer användes flitigt under första världskriget.
De digitala datorernas gryning
Tvärtom tilldelade digitala datorer olika kvantiteter genom symboler, vilket var deras stora fördel, eftersom processerna i digitala datorer kunde reproduceras mer tillförlitligt.
Vakuumrörsbaserad digital dator (Fotokredit: emkaplin/Shu tterstock)
Upptäckt av transistorer
Dessa var den första generationens datorer som förlitade sig på logikkretsar för vakuumrör för programmering. Dessa placerades i rum större än ett genomsnittligt hus och gick sönder mycket ofta. Dessa såg sin storhetstid på 1950-talet, men ersattes av transistorer; detta hjälpte till att få det vanliga intresset, eftersom de var mycket snabbare, mindre och mer pålitliga. Som jämförelse var en bit i ett vakuumrör nära storleken på en tumme, medan en bit i transistorer var storleken på en fingernagel.
Integrerade kretsars ålder
Nästa språng sågs när transistorer ersattes av integrerade kretsar på 1960-talet. Detta representerar tillkomsten av den tredje generationens datorer och kom till genom användningen av små MOS-transistorer (metalloxidhalvledarfälteffekttransistor), även kallad MOSFET
. Den stora transistorstorleken krympte för att göra elektroniska kretsar på ett plant stycke material (kisel är det mest använda materialet för IC). Detta drev fram processorkraften och minskade samtidigt storleken på datorn. En integrerad krets skulle kunna passa tusentals bitar i ett utrymme som är lika stort som en hand!
Super små transistorer (Foto: Andrei Kuzmik/Shutterstock)
Denna utveckling placerade den tillgängliga beräkningskraften på en exponentiell kurva, vilket resulterade i nuet som vi lever i idag.
Moores lag och persondatorernas tillkomst
Datorchippet av kisel blev porten till att låsa upp potentialen för exponentiell processorkraft. Storleken på transistorer blev mindre och mindre, och för varje iteration kunde mer datorkraft packas in i samma mängd utrymme; transistorerna som används idag är bara 7 nanometer långa!
Gordon E. Moore, co -grundare av Intel, publicerade en tidning i Electronics Magazine den 19 april 1965, som beskrev en lag som nu har blivit ganska känd. Han konstaterade den otroliga effekten av miniatyriseringen av teknik och uppskattade att det skulle ta 18 månader för datorer att fördubbla sin processorkraft. Detta skulle resultera i datorer idag som är miljontals gånger snabbare än de som användes för bara ett halvt sekel sedan.
Exponentiell tillväxt resulterar i enorma vinster (Foto: Jurgis Mankauskas/Shutterstock)
Detta innebar också en exponentiell minskning av kostnaden för samma processorkraft var 18:e månad. Således skulle ett chip som skulle packa 2000 transistorer 1970 kosta $1000; detsamma skulle kosta 500 USD 1972, 250 USD 1974 och cirka 0,97 USD 1990. Kostnaden för det chippet idag skulle bara vara 0,02 USD, vilket tydligt visar kraften i exponentiell tillväxt. Det var detta som gjorde det möjligt för datorer att bli ett hushållsfenomen, från våra skrivbord till våra väskor till våra fickor och fingertoppar!
Slutsats University of Missouri-St. Louis Massachusetts Institute of Technology Georgia Highlands College
Krympningen av de skrymmande vakuumrören, följt av ständigt krympande transistorer, har avsevärt minskat storleken på en dator. I kombination med framsteg inom lagringsteknik, bättre strömförsörjning och kylningsmetoder har denna snabba tradition av förbättring gett oss de kraftfulla persondatorer som vi ser idag.
Moores lag har varit förvånansvärt korrekt när det gäller att förutsäga storleken och beräkningskraften hos moderna datorer under det senaste halvseklet, men den närmar sig en fysisk gräns, eftersom transistorer ca. inte längre göras mindre. Med detta sagt kan framstegen komma från andra geniala sätt att använda bättre material än kisel, eller göra 3d-kretsar. Ett stort beräkningssprång kan låsa upp oöverträffad kraft när vi väl knäckt kvantdatormysteriet. Det ska i alla fall bli spännande att se hur framtida framsteg inom datorhårdvara ytterligare förändrar vårt sätt att leva och kommunicera med varandra. Det är verkligen en bra tid att vara vid liv!
ReferenserUniversity of Rhode Island
, ,
,
,
,,
,,
,,
,,,,
,,,,,,,,,
,,,,
