第3世代のコンピューター：歴史、特性、ハードウェア、ソフトウェア - 技術 - 2025

コンピュータの第3世代とは、1963年から1974年までの期間に使用された、集積回路に基づくコンピュータ技術を指します。集積回路は、トランジスタやコンデンサなどのさまざまな電子部品を組み合わせたものです。

非常に小さなトランジスタが製造され、単一の半導体に配置できるため、コンピュータシステムの一般的なパフォーマンスが劇的に向上しました。

IBM 360ソース：Don DeBoldによるflickr.com。アトリビューション2.0ジェネリック（CC BY 2.0）

これらの回路は、コストと性能の両方で、真空管やトランジスタよりも優れていました。集積回路のコストは非常に低かった。したがって、第3世代コンピュータの主な特徴は、集積回路がコンピューティングデバイスとして使用されるようになり、現在の世代まで使用され続けてきたことです。

第3世代は、基本的にコンピュータの人生のターニングポイントでした。パンチされたカードとプリンターは、オペレーティングシステムに接続されたキーボードとモニターに交換されました。

当時、コンピュータは、サイズが小さく、コストが適切だったため、一般の聴衆がアクセスしやすくなりました。

ムーアの法則

これらのコンピュータの実装は、1965年に開示されたムーアの法則にも適合していました。

この法律では、トランジスタのサイズが急速に縮小しているため、今後10年間、新しいマイクロチップに搭載されるトランジスタの数は2年ごとに2倍になると述べています。10年後、1975年にこの指数関数的成長は5年ごとに再調整されました。

第3世代の間に、プロセッサは多くの集積回路を使用して構築されました。第4世代では、1つのシリコンチップ上に完全なプロセッサを配置でき、サイズは切手より小さかった。

今日、ほとんどすべての電子機器は、回路基板に配置されたある種の集積回路を使用しています。

第三世代の起源と歴史

トランジスタは真空管に比べて大幅に改善されていましたが、それでも大量の熱が発生し、コンピュータの部品に損傷を与えていました。この状況はクオーツの登場で解決しました。

トランジスタはサイズが縮小され、シリコン半導体（一般にチップとも呼ばれます）に配置されました。このようにして、トランジスタは集積回路またはチップに置き換えられました。科学者たちは、単一のチップに多くのコンポーネントを搭載することに成功しました。

その結果、より多くのコンポーネントが単一のチップに圧縮されるにつれて、コンピューターはどんどん小さくなりました。また、第3世代コンピューターの速度と効率を向上させることもできました。

集積回路

第3世代では、集積回路またはマイクロエレクトロニクス技術が主な旗艦となりました。

テキサスインスツルメンツのジャックキルビーとフェアチャイルドセミコンダクターのロバートノイスは、1959年に初めて集積回路のアイデアを開発しました。

集積回路は、内部に多数のトランジスタ、レジスタ、コンデンサを含むユニークなデバイスであり、単一の薄いシリコン片で構成されています。

最初の集積回路は6個のトランジスタしか含んでいませんでした。現在使用されている集積回路と比較することは困難です。これには、最大で数億個のトランジスタが含まれています。半世紀も経たない並外れた発展。

したがって、コンピュータのサイズがどんどん小さくなっていることは否定できません。この世代のコンピュータは、小型で安価な大容量メモリであり、処理速度は非常に高速でした。

第三世代コンピューターの特徴

これらのコンピューターは信頼性が高く、高速で正確で、低コストでしたが、まだ比較的高価でした。そのサイズが削減されただけでなく、エネルギー要件と発熱も削減されました。

ユーザーは、キーボードと画面のモニターを介してデータ入力と出力の両方でコンピューターと対話し、オペレーティングシステムと対話して、ハードウェアとソフトウェアの統合を実現できます。

他のコンピュータと通信する機能が実現され、データ通信が進歩します。

コンピュータは、国勢調査の計算や、軍事、銀行、および産業用アプリケーションで使用されました。

使用するテクノロジー

トランジスタは、電子回路の集積回路に置き換えられました。集積回路は、多数のトランジスタを含む単一のコンポーネントでした。

処理速度

集積回路の使用により、コンピュータのパフォーマンスはより速くなり、より正確になりました。

その速度は、第1世代のコンピューターの速度のほぼ10,000倍でした。

ストレージ

メモリ容量はさらに大きく、数十万の文字を格納できましたが、以前は数万しかありませんでした。RAMやROMなどの半導体メモリが一次メモリとして使用されました。

外部ディスクがストレージメディアとして使用され、データへのアクセスの性質はランダムで、数百万文字の大容量ストレージがありました。

改良されたソフトウェア

-高水準プログラミング言語の開発が継続されています。プログラムの開発には、FORTAN、BASICなどの高級言語が使用されます。

-マルチプロセッシングとマルチタスクを実行する機能。複数の操作を同時に実行する機能は、マルチプログラミングのインストールによって開発されました。

ハードウェア

この世代は、他のシステムと互換性のあるコンピューターコンポーネントを作成することを製造業者に挑戦する「コンピューターのファミリー」の概念を導きました。

コンピュータとの相互作用は著しく改善されました。データ出力用のビデオ端末が導入され、プリンタに取って代わりました。

パンチカードを印刷するのではなく、キーボードをデータ入力に使用しました。複数のプログラミングと同様に、新しいオペレーティングシステムが自動処理のために導入されました。

保管に関しては、補助端子用に磁気ディスクが磁気テープに取って代わり始めた。

集積回路

この世代のコンピューターでは、主要な電子部品として集積回路が使用されていました。集積回路の開発により、マイクロエレクトロニクスの新しい分野が生まれました。

集積回路では、トランジスタの設計に使用される複雑な手順を解決することが求められていました。コンデンサとダイオードをトランジスタに手動で接続する必要があり、時間がかかり、完全に信頼できるものではありませんでした。

コストを削減することに加えて、単一のチップに複数のトランジスタを配置することで、コンピュータの速度とパフォーマンスが大幅に向上しました。

集積回路の構成要素は、ハイブリッドまたはモノリシックであり得る。ハイブリッド集積回路は、トランジスタとダイオードが別々に配置されている場合であり、モノリシックは、トランジスタとダイオードが単一のチップ上に一緒に配置されている場合です。

ソフトウェア

オペレーティング・システム

コンピューターは、オペレーティングシステムソフトウェアを使用してコンピューターのハードウェアとリソースを管理し始めました。これにより、システムは異なるアプリケーションを同時に実行できました。さらに、リモート処理オペレーティングシステムが使用されました。

IBMはOS / 360オペレーティングシステムを作成しました。ソフトウェアがハードウェアとは別に販売され、バンドルされていないため、ソフトウェアの成長は大幅に改善されました。

高水準言語

アセンブリ言語はプログラミングに非常に役立つことが証明されていますが、従来の英語に近いより優れた言語の検索が続けられました。

これにより、一般ユーザーはコンピューターに非常に精通し、コンピューター業界が大幅に成長した主な理由となりました。これらの言語は高級言語と呼ばれていました。

第三世代の言語は本質的に手続き型でした。したがって、これらは手続き型言語としても知られています。手順では、問題がどのように解決されるかを知っている必要があります。

各高水準言語は、特定のタイプの問題に対するいくつかの基本的な要件を満たすために開発されました。

ユーザーが使用できるさまざまな高水準言語は、FORTRAN、COBOL、BASIC、PASCAL、PL-1などです。

ソースプログラム

高級言語で書かれたプログラムをソースプログラムといいます。これは、プログラマーが結果を取得するためにコンピューターに入力する要素です。

ソースプログラムは、コンピューターが理解できるゼロと1の言語であるオブジェクトプログラムに変換する必要があります。これは、コンパイラと呼ばれる中間プログラムによって行われます。コンパイラは、使用する言語とマシンの両方に依存します。

発明とその作者

集積回路

これは、フォトリソグラフィプロセスによって単一のシリコンチップ上に配置された多数の電子コンポーネントで構成される回路です。

1959年にテキサスインスツルメンツのジャックキルビーとフェアチャイルドコーポレーションのロバートノイスが独立して最初に設計しました。これは、コンピュータサイエンスの分野で重要な発明でした。

キルビーは集積回路をゲルマニウム上に構築し、ノイスはシリコンチップ上に構築しました。最初の集積回路は1961年に使用されました。

IBM 360

IBMはこのコンピューターを1964年に発明しました。このコンピューターは商業目的および科学目的で使用されました。IBMはSystem 360の開発に約50億ドルを費やしました。

それは単に新しいコンピュータではなく、コンピュータ設計への新しいアプローチでした。デバイスのファミリに同じアーキテクチャを導入しました。

つまり、このファミリの1つのマシンで実行するように設計されたプログラムは、他のすべてのマシンでも実行できます。

UNIX

このオペレーティングシステムは、1969年にケネストンプソンとデニスリッチーによって開発されました。UNIXは、Cと呼ばれる言語で書かれた、コンピューター向けの最初のオペレーティングシステムの1つでした。結局、UNIXにはさまざまなバージョンがありました。

UNIXはワークステーションの主要なオペレーティングシステムになりましたが、PC市場での人気は低くなっています。

パスカル

この言語の名前は、17世紀のフランスの数学者、最初の機械式加算機の1つを構築したブレーズパスカルにちなんで付けられました。最初は教育ツールとして開発されました。

Niklaus Wirthはこのプログラミング言語を1960年代後半に開発しました。Pascalは高度に構造化された言語です。

注目のコンピューター

IBM 360

第3世代は、IBM 360ファミリーのコンピューターの登場で始まりました。

大きなモデルには、最大8MBのメインメモリがありました。最小容量モデルはモデル20で、メモリはわずか4Kバイトです。

IBMは、NASAの1回限りのモデルを含む、この一連のコンピューターの14のモデルを提供しました。

このファミリーの1つであるモデル50は、毎秒500,000回の合計を実行できます。このコンピュータは、ENIACよりも約263倍高速でした。

これは、さまざまなタイプの設定から選択できるため、市場で非常に成功したコンピューターでした。ただし、IBM 360シリーズのすべてのコンピューターは、同じ命令セットを使用しました。

ハネウェル6000

このシリーズのさまざまなタイプのモデルには、命令セット機能が改善され、演算に10進演算が追加されました。

これらのコンピューターのCPUは32ビットワードで動作しました。メモリモジュールには128kワードが含まれていました。システムは、最大256kワードの1つまたは2つのメモリモジュールをサポートできます。彼らは、GCOS、Multics、CP-6などのさまざまなオペレーティングシステムを使用していました。

PDP-8

1965年にDECによって開発されました。それは商業的に成功したミニコンピューターでした。当時、これらのコンピュータは歴史上最も売れたコンピュータでした。それらはデスクトップモデルとシャーシマウントで利用可能でした。

命令のセットが少なかった。ワードのサイズに12ビットを使用しました。

低コスト、シンプルさ、拡張性など、いくつかの特徴がありました。これらのコンピューターの設計は、プログラマーにとってプログラミングを容易にしました。

長所と短所

利点

-集積回路の主な利点は、サイズが小さいだけでなく、以前の回路よりも優れた性能と信頼性でした。消費電力ははるかに低かった。

-この世代のコンピューターは、より高速なコンピューティング速度を備えていました。計算速度のおかげで、非常に生産的でした。ナノ秒単位でデータを計算できます

-コンピュータは前世代に比べてサイズが小さかった。したがって、サイズが小さいため、ある場所から別の場所への輸送が簡単でした。非常に簡単に設置でき、設置に必要なスペースも少なくて済みます。

-以前の2世代のコンピューターと比較して、発熱量が少なかった。損傷を避けるために、内部ファンが放熱に使用されるようになりました。

-信頼性がはるかに高いため、必要なメンテナンスプログラムの頻度が少なくなりました。したがって、維持費が安かった。

- より安価な。商業生産は大幅に増加しました。

-彼らは大きなストレージ容量を持っていました。

-その使用は一般的な目的でした。

-マウスとキーボードがコマンドとデータの入力に使用されるようになりました。

-高水準言語で使用できます。

短所

-それはまだエアコンが必要でした。

-集積回路チップの製造に必要な技術は非常に高度でした。

-集積回路チップは保守が容易ではありませんでした。

参考文献

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