Az IV.- V. generációtól napjainkig. A 4.generáció kezdetének a világ első mikroprocesszorának megjelenését tekintjük. Ezt a generációt már átlagemberek.

Az előadások a következő témára: "Az IV.- V. generációtól napjainkig. A 4.generáció kezdetének a világ első mikroprocesszorának megjelenését tekintjük. Ezt a generációt már átlagemberek."— Előadás másolata:

1 Az IV.- V. generációtól napjainkig

2 A 4.generáció kezdetének a világ első mikroprocesszorának megjelenését tekintjük. Ezt a generációt már átlagemberek is használták. A processzor a számítógép és a számítógép alapú berendezések központi modulja, a gépi → A számítógépek negyedik generációját 1971- től 1991-ig számíthatjuk. Nincsenek alapvető változások a számítógépek szervezésében, csupán a korábbi megoldásokat tökéletesítik. Ezek már nagy integráltságú integrált áramköröket használnak. Erre a generációra jellemző, hogy a szoftvergyártás óriási méretűvé válik. A szoftverek árai elérik, egyes esetekben meg is haladhatják a hardverét.

3 III. generációs előzmények: • 1973-ra megjelent a merevlemez, a „winchester”, amit az IBM a 3340-es modelljében használt. • 1974: Az Intel bemutatja a 8080-as, 8 bites mikroprocesszort, amelyet számos személyi számítógépben használnak. • 1975-re a MITS bemutatja az Altair-t. A készlet 397 dollárba kerül, amelyben egy 256 bájtos komputer van. A kivitel és bevitel kapcsolókból és lámpákból áll. Altair-re az első Basic értelmezőt Ed Roberts és Bill Gates készítette. > történeti feldolgozás: The pirates of Silicon valley • A Cray-2 a világ leggyorsabb számítógépe volt a 80-as évek közepén • 1976-1981-ig számos cég rukkol elő fejlesztéseivel, például a NEC, a Zilog, az Apple, a DEC, a Datapoint, a CDC, a Next stb.

4 • 1981-ben a Commodore bemutatja a VIC-20-as házi számítógépet (home computer), amelyet több mint egymillió példányban adnak el. • A személyi számítógép piacra betör az IBM. • Szintén ekkor az Osborne Computer bemutatja az Osborne 1-et, ami az első hordozható számítógép. • Nemcsak a méret és a technikai megoldások fejlődtek, a sebesség is változott: 1987-re a Cray kutatói bemutatják a Cray 2S-t, amely 40%-kal gyorsabb a Cray 2-nél. • Nagyon meghatározó év az 1987-es, mert ekkor a Texa Instruments bemutatja az első mikroprocesszor chip-et. • 1988-ban a háromdimenziós grafikus alkalmazások céljaira létrehozták az Apollo nevű első grafikus szuperszámítógépet. • A Next felavatja azt az újító jellegű munkaállomást, amely az első törölhető optikai lemezt használja elsődleges háttértárolónak. • 1989-ben az Apple bemutatja a régóta várt hordozható Macintosh-t. • A Poqet pedig az első zsebben hordozható MS- DOS operációs rendszerrel rendelkező számítógépet.

5 • A Grid létrehozza a laptop számítógépet, mely úgynevezett érintőpaddal rendelkezik, ami felismeri a kézírást. Ezt nevezik GridPad-nek. Az elemmel is működő notebook számítógépet, amelyben merev- és hajlékonylemez is van, Compaq's LTE és LTE/286 néven forgalmazzák. • Megérkezik az első EISA-adatbusszal rendelkező személyi számítógép. • 1990 az az év, amikor az IBM piacra dobja a PS/1-et, amelyet otthoni és munkahelyi irodák számítógépjeként reklámoz. • A Microsoft az IBM,Tandy, AT&T és más cégekkel együtt kidolgozza a szoftverek multimédiás alkalmazhatóságát.

6  Az LSI (Large Scale Integration) áramkörök megjelenése jelentősen lecsökkentette a számítógép hardver költségeit, így a IV. generációs számítógépek (1980–1990) szinte mindenki számára elérhetők (megvásárolhatók) lettek. Emiatt általánossá vált az egy felhasználó–egy gép struktúra, vagyis, hogy minden egyes felhasználó külön számítógéppel rendelkezik. Ezért is hívjuk ezeket az olcsó kisgépeket személyi számítógépnek (PC: personal computer).

7  A személyi számítógépek megjelenése átütő változást hozott a számítástechnikában.  A sokszor egészen más érdeklődésű felhasználók új követelményt fogalmaztak meg a rendszerekkel szemben, mivel nem tudtak és nem is akartak tudni a számítógépek működési elveiről, részleteiről.  A felhasználóbarát (user friendly) szoftver éppen ezt, azaz a részletek elrejtését és a kényelmes programozási felület biztosítását jelenti. > lásd: UI felületek témakör  A korra legjellemzőbb operációs rendszerek az MS-DOS (PC-re) és a UNIX (munkaállomásra), amelyek később a felhasználóbarátság jegyében, a feldolgozási sebességben és tárkapacitásban mérhető teljesítményparaméterek rohamos javulásának lehetőségével élve, elsősorban a felhasználói felületek UI tekintetében jelentős fejlődést mutattak (Windows, X-Window).

8  A korábbi központi (centralized) rendszerek (egy CPU, a memóriája, perifériái, terminálok stb.) mellett tehát megjelentek az elosztott (distributed) rendszerek (több CPU, közös, illetve külön memóriák stb.).  A ’80-as évek közepe két jelentős technológiai fejlődést hozott. Egyrészt bekövetkezett a mikroprocesszorok minden eddiginél nagyobb teljesítmény- növekedése, másrészt megjelentek a lokális hálózatok (LAN: local area network). Ez utóbbiak általában 10–100 összekötött gépet tartalmaztak,uniformizált információáramlást téve lehetővé közöttük.

9  PC nyilvánvalóan forradalmi a személyi számítógépek minden kényelme és előnye miatt  mellett azonban a ’80-as évek közepétől igényként merült fel, hogy kapcsolatot lehessen teremteni más – szintén PC-t használó – felhasználókkal, illetve használni lehessen drága, egy-egy ember által már nem megvehető erőforrásokat. Ezért a PC-kethálózatba kezdték kötni.  A hálózattal összekötött (és így más felhasználók által is elérhető) személyi számítógéprendszerek rávilágítottak az ezen gépeken futó rendszerek legnagyobb hibájára, nevezetesen, hogy mivel a PC-ket alapvetően úgy tervezték, hogy egyetlen felhasználó használja, ezért semmilyen illetéktelen hozzáférés elleni védelemmel nem látták el őket. Pl: vírusok, adatrablás…

10 A feldolgozóképesség elosztottsága (decentralizálás) igen sok előnyös tulajdonságot hordoz a centralizált rendszerekkel szemben:  a sebesség növekedése,  a funkciók térbeli elosztása(a feladathoz igazodó, térben elosztott rendszerstruktúra alakítható ki),  a megbízhatóság növekedése (egy-egy gép meghibásodása esetén a többi továbbra is működőképes, feladatait az esetek többségében át tudják venni a többiek),  a fejlesztés lehetősége (kis lépésekben is>modulárisabb),  az adatok és eszközök megosztása (közös adatbázis, illetve drága perifériák közös használata),  a kommunikáció lehetősége (felhasználók és programok között, elektronikus levelezés, e-mail stb.),  flexibilitás (terhelésmegosztás, optimalizálás).  Külön ki kell emelni az ár/teljesítmény arányra vonatkozó gazdasági szempontokat.

11  A modern mikroprocesszorok megjelenése előtt Grosch törvénye adta meg, hogy a CPU teljesítménye az ár négyzetével arányos, vagyis kétszeres árért négyszeres teljesítményt lehetett elérni.  A mikroprocesszorokra azonban ez már nem érvényes. Kétszeres árért lényegében ugyanazt a CPU-t lehet megvásárolni, valamelyest gyorsabb órával (vagyis a teljesítmény arányaiban alig növekszik). A teljesítménynövelés lehetőségét a több CPU alkalmazása hordozhatja.

12  A szoftver: az elosztottság és párhuzamosság miatt felmerülő problémák komplexitása minőségi ugrást jelent, ezért a korábbiakhoz képest egészen más jellegű operációs rendszerekre lenne szükség, melyekről azt mondhatjuk, hogy bizonyos értelemben még ma is kezdeti stádiumban vannak.  A hálózat: megfelelő átviteli sávszélesség és minőség biztosítása, túlterhelés és egyéb problémák.  A biztonság: könnyebb az illetéktelen hozzáférés a „titkos” adatokhoz.

13 Az elosztott rendszerek fejlesztése során két alapvető cél megvalósítása lebegett a tervezők szeme előtt.  Egyrészt olyan rendszereket létrehozása, amelyek lehetővé teszik, hogy sok felhasználó tudjon egymás mellett dolgozni és egymással kapcsolatot tartani.  A másik cél pedig olyan rendszerek megvalósítása, melyek egy adott problémát a részfeladatok párhuzamosításával maximális sebességgel oldanak meg.

14 A fentiek alapján, megkülönböztethető:  az előbbi esetben használják az elosztott rendszer elnevezést (további elnevezések: hálózati (network) vagy multi­kom­ puteresrendszerek),  az utóbbiakra pedig a párhuzamos (parallel) rendszer

15  A multikomputeres rendszerekben az egyes gépek az esetek többségében saját, külön memóriával és órával rendelkeznek, vagyis lazán csatoltak (loosely coupled).  A multiprocesszoros rendszerek többségére a közös memória és óra használat (szorosan csatolt, strongly coupled rendszerek) a jellemző.

16 Az architektúrától függetlenül különbséget kell tennünk a rendszerek között az átlátszóság (transparency) alapján. Ez kb a rendszer többi részének tudatos/látható mivoltát takarja. Nem átlátszó rendszer: a felhasználóknak tudniuk kell, hogy a rendszerben több számítógép is van, melyeken saját operációs rendszer fut, és az alkalmazók beléphetnek felhasználóként távoli gépekre is. Az ilyen rendszerek operációs rendszerei nem térnek el alapvetően az egyprocesszoros rendszerek operációs rendszereitől, mindössze egy hálózatvezérlő (network controller) kiegészítés szükséges a helyes működtetéshez.

17  A felhasználó úgy látja, mint egy tradicionális egyprocesszoros rendszert. Vagyis, bár általában tisztában van vele, hogy a rendszerben több processzor is működik, a feladatok szétosztását az operációs rendszer automatikusan végzi, azaz a felhasználó nem tudja, hogy egy-egy munka melyik processzoron fut, egy fájl melyik számítógép lemezén tárolódik. A feladatok jellegéből következően itt egészen másfajta operációs rendszer szükséges a helyes működtetéshez.

18 Ötödik generáció 1991-től napjainkig  Egyik jellemzőjük, hogy párhuzamos és asszociatív működésű mikroprocesszorokat alkalmaznak. A problémaorientált nyelveket próbálják tökéletesíteni, erre egy kezdeti kísérlet a Prolog programozási nyelv.  A számítógépeket úgy tervezik, hogy minél több áramköri elemet szűkítsenek bele egyre kisebb méretű mikrochipekbe, azonban ennek hamarosan elérjük a fizikai határait, ezért új gyártási módszerekre és működési elvekre van szükség.  Napjaikban már fejlesztik az optikai számítógépet (>lásd google 2012-es eredmények) aminek lényege az, hogy nem elektromos, hanem sokkal gyorsabb fényimpulzusok hordozzák az információt. Zajlik a kvantumszámítógép kutatása is.

19  1991: Bemutatkozik az első általános célú toll-vezérlésű számítógép, a Go Corp. elkészíti operációs rendszerét, a PenPoint- ot.  1992-ben az Intel egy új mikroprocesszort készít Pentium néven, mely az 586-os nevet váltja fel.  1993-ban a Pentium alapú rendszerek árusítása beindul és az Apple piacra dobja a Newton MessagePad-et, ami az első Newton számítógép, személyi asszisztensként működik. Végül a Compaq bemutatja a Presario-t. A PC-család célja az otthoni piac.

20  IV. generációs számítógép rendszerek: a valósidejű (real-time) rendszereket.  Azokat a rendszereket, amelyekkel szemben a környezeti, valós időskálához kötött idő-követelményeket támasztunk, valósidejű rendszereknek nevezzük. Előírhatjuk például, hogy a rendszer egy környezeti eseményre mennyi időn belül reagáljon, vagy milyen időzített akciókat hajtson végre. Az elnevezés utal arra a különbségre, hogy egy általános célú számítógéprendszer szokásos feladatai „időtlenek” (például egy job végrehajtása a lefuttatás időpontjától függetlenül ugyanazt a helyes vagy hibás végeredményt adja), vagy esetleg belső időt használnak (például szimulációs feladatok esetén).  A valós idejűség szorosan kapcsolódik más tulajdonságokhoz is. A valósidejű rendszerek leggyakrabban célrendszerek (ipari folyamatfelügyelő, -irányító, orvosi rendszerek stb.), melyek célhardveren futnak. Speciális célú operációs rendszereik bizonyos időkorlátok betartásával kell hogy működjenek. Érzékelők (sensor) segítségével észlelt, a környezetben (külvilágban) történt változásokra adott időn belül válaszolniuk kell, vagyis a rendszernek garantálnia kell valamilyen előírt időkorláton belüli válaszidőt.

21  A valósidejű rendszerek két alapvető fajtája: a szigorúbb feltételeket teljesítő kemény valósidejű rendszerek (hard real- time) biztosítják, hogy a kritikus munkák befejeződnek időben, míg a lágy valósidejű (soft real-time) rendszerek csak azt garantálják, hogy a kritikus munkák prioritással futnak.  A valósidejű operációs rendszerek tárgyalása mind mennyiségében, mind témájában messze meghaladja e könyv lehetőségeit, így ezekkel a rendszerekkel a továbbiakban legfeljebb utalásszerűen foglalkozunk.

22 A hálózatok széles körű terjedése és ezzel együtt új és drága eszközök széles körű hozzáférhetősége új igények megfogalmazását vonta maga után a rendszertervezők felé. A számítógépek V. generációja (napjainkban) olyan számítógéprendszerekben működik, melyek fizikailag is nagy távolságokon keresztül, az egész világot behálózva, szinte mindenhonnan hozzáférhetők. A fizikai, kulturális, technikai különbségek áthidalása szükségszerűen maga után vonja a kommunikáció és a csatlakozási felületek egységesítését, világszabványok alkalmazását.

23  Egy nemzetközi szervezet, az ISO (International Standards Organization) ajánlásokat fogalmaz meg a rendszerek egységes működéséért : OSI; (Open System Interconnection) melyeket célszerű mindenkinek betartani, aki piacképes termékeket akar létrehozni. Így léteznek szabványok az operációs rendszerekre vonatkozóan (open operating system standards):  a felhasználói felületekre vonatkozóan (open user interface standards),  az alkalmazásokra vonatkozóan (open user application standards), és a  kommunikációra vonatkozóan (open communication standards).

24  Napjaink rendszerei multiprogramozott rendszerek.  Megtalálhatjuk közöttük a IV. generációtól kezdődően mindegyik említett rendszerfajtát.  A rendszerek általában interaktív rendszerek, bár találkozhatunk (az esetek többsé­gében nem tiszta) batch rendszerekkel is. Ez utóbbiak azonban különböznek a korai batch rendszerektől, szerveződési elvük nem az azonos munkafázisok szükségszerű csoportosítását jelenti. Elnevezésük azonban megmaradt, mert ezekben a rendszerekben előre összeállított, vezérlő információkkal ellátott munkák futnak, és a programok futásába nem lehet interaktívan beavatkozni.

25  Az operációs rendszerek kezelői felületét napjainkban az ablakozó technika jellemzi. Ez a felhasználók számára lényegesen barátságosabb, áttekinthetőbb munkalehetőséget nyújt.  Ugyanakkor az ablakozó felület mellett – elsősorban a távoli belépések számára, továbbá a parancsértelmező szövegmanipulációs lehetőségeinek és az operációs rendszer batch fájlokkal történő programozási lehetőségének megtartása érdekében – a hagyományos, parancssor- orientált kezelői felület is megtalálható (lásd UNIX és származékai).

26  A számítógépek és az operációs rendszerek területe a technika talán legdinamikusabban fejlődő területének tekinthető. Így, bár az operációs rendszerek történeti taglalását itt abbahagyjuk, maga a történet nem fejeződött be…  Érdekesség  Éppen nemrégiben jelentették be egy elveiben, működésében teljesen új, beágyazott celluláris neurális hálózatokat (cellural neural network, CNN) alkalmazó, három dimenziós rácsszerkezetű, analóg, univerzális, tárolt programú számítógép létrehozását, mely a biológiai szinopszisok terjedáltozásokat fog hozni a számítástechnikában és az operációs rendszerek fejlődésében. És ki tudja, mi minden van még előttünk?