Реферат: История развития ЭВМ
Содержание
Введение
Первые вычислительные машины
Начало XX века
Вторая половина XX века
Последний этап
Поколения ЭВМ
Краткая история компьютерной техники/>
Введение
История счётных устройствнасчитывает много веков. Древнейшим счетным инструментом, который сама природапредоставила в распоряжение человека, была его собственная рука. Для облегчениясчета люди стали использовать пальцы сначала одной руки, затем обеих, а внекоторых племенах и пальцы ног.
Раннему развитию письменногосчета препятствовала сложность арифметических действий при существовавших в товремя перемножениях чисел. Кроме того, писать умели немногие и отсутствовалучебный материал для письма — пергамент начал производиться примерно со II векадо н.э., папирус был слишком дорог, а глиняные таблички неудобны виспользовании. Эти обстоятельства объясняют появление специального счетногоприбора — абака. Он представлял собой доску с желобками, в которых попозиционному принципу размещали какие-нибудь предметы — камешки, косточки.Позднее, около 500 г. н.э., абак был усовершенствован и на свет появились счёты- устройство, состоящее из набора костяшек, нанизанных на стержни. На Русидолгое время считали по косточкам, раскладываемым в кучки. Примерно с XV векаполучил распространение «дощаный счет», который почти не отличался отобычных счетов и представлял собой рамку с укрепленными горизонтальнымиверевочками, на которые были нанизаны просверленные сливовые или вишневыекосточки.
В конце XV века Леонардо даВинчи (1452-1519) создал эскиз 13-разрядного суммирующего устройства сдесятизубными кольцами. Но рукописи да Винчи обнаружили лишь в 1967г., поэтомубиография механических устройств ведется от суммирующей машины Паскаля. По егочертежам в наши дни американская фирма по производству компьютеров в целяхрекламы построила работоспособную машину.
Первые вычислительные машины
В 1623 г. Вильгельм Шиккард — профессор Тюбинского университета описал устройство «часовдлясчета». Это была первая механическая машина, которая могла толькоскладывать и вычитать. В наше время по его описанию построена ее модель.
В 1642 г. французский математик Блез Паскаль (1623-1662) сконструировал счетное устройство, чтобыоблегчить труд своего отца — налогового инспектора. Это устройство позволялосуммировать десятичные числа. Внешне оно представляло собой ящик смногочисленными шестеренками. Основой суммирующей машины сталсчетчик-регистратор, или счетная шестерня. Она имела десять выступов, на каждомиз которых были нанесены цифры.
Для передачи десятков нашестерне располагался один удлиненный зуб, зацеплявший и поворачивающийпромежуточную шестерню, которая передавала вращение шестерне десятков.Дополнительная шестерня была необходима для того, чтобы обе счетные шестерни — единиц и десятков — вращались в одном направлении. Счетная шестерня при помощихрапового механизма (передающего прямое движение и не передающего обратного)соединялись с рычагом. Отклонение рычага на тот или иной угол позволяло вводитьв счетчик однозначные числа и суммировать их. В машине Паскаля храповой приводбыл присоединен ко всем счетным шестерням, что позволяло суммировать имногозначные числа.
В 1673 г. немецкий философ, математик, физик Готфрид Вильгельм Лейбниц (1646-1716) создал«ступенчатый вычислитель» — счетную машину, позволяющую складывать,вычитать, умножать, делить, извлекать квадратные корни, при этом использоваласьдвоичная система счисления. Это был более совершенный прибор, в которомиспользовалась движущаяся часть (прообраз каретки) и ручка, с помощью которойоператор вращал колесо. Машина являлась прототипом арифмометра, использующегосяс 1820 года до 60-х годов ХХ век
В 1804 г. французский изобретатель Жозеф Мари Жаккар (1752-1834) придумал способ автоматическогоконтроля за нитью при работе на ткацком станке. Работа станка программироваласьпри помощи целой колоды перфокарт, каждая из которых управляла одним ходомчелнока. Переходя к новому рисунку, оператор просто заменял одну колодуперфокарт другой. Создание ткацкого станка, управляемого картами с пробитыми наних отверстиями и соединенными друг с другом в виде ленты, относится к одномуиз ключевых открытий, обусловивших дальнейшее развитие вычислительной техники.
Чарльз Ксавьер Томас (1785-1870)в 1820г. создал первый механический калькулятор, который мог не толькоскладывать и умножать, но и вычитать и делить. Бурное развитие механическихкалькуляторов привело к тому, что к 1890 году добавился ряд полезных функций:запоминание промежуточных результатов с использованием их в последующихоперациях, печать результата и т.п. Создание недорогих, надежных машинпозволило использовать их для коммерческих целей и научных расчетов.
В 1822г. английский математик ЧарлзБэббидж (1792-1871) выдвинул идею создания программно-управляемой счетноймашины, имеющей арифметическое устройство, устройство управления, ввода ипечати. Первая спроектированная Бэббиджем машина, Разностная машина, работалана паровом двигателе. Она высчитывала таблицы логарифмов методом постояннойдифференциации и заносила результаты на металлическую пластину. Работающаямодель, которую он создал в 1822 году, была шестицифровым калькулятором,способным производить вычисления и печатать цифровые таблицы.).
Аналитическую машинуБэббиджа построили энтузиасты из Лондонского музея науки. Она состоит изчетырех тысяч железных, бронзовых и стальных деталей и весит три тонны. Правда,пользоваться ею очень тяжело — при каждом вычислении приходится несколько сотен(а то и тысяч) раз крутить ручку автомата. Числа записываются (набираются) надисках, расположенных по вертикали и установленных в положения от 0 до 9.Двигатель приводится в действие последовательностью перфокарт, содержащихинструкции (программу).
Одновременно с английским ученымработала леди Ада Лавлейс (1815-1852). Она разработала первые программыдля машины, заложила многие идеи и ввела ряд понятий и терминов, сохранившихсядо настоящего времени. Леди Лавлейс была единственной дочерью Джорджа ГордонаБайрона. Она предсказала появление современных компьютеров какмногофункциональных машин не только для вычислений, но и для работы с графикой,звуком. В середине 70-х гг. нашего столетия министерство обороны США официальноутвердило название единого языка программирования американских вооруженных сил.Язык носит название Ada. С недавнего времени у программистов всего мирапоявился свой профессиональный праздник. Он так и называется — «Деньпрограммиста» — и празднуется 10 декабря. Как раз в день рождения АдыЛавлейс.
В 1855 г. братья Джорж и Эдвард Шутц из Стокгольма построили первый механический компьютер, используяработы Ч. Бэббиджа. В 1878 г. русский математик и механик Пафнутий ЛьвовичЧебышев создает суммирующий аппарат с непрерывной передачей десятков, а в 1881году — приставку к нему для умножения и деления.
В 1880г. Вильгодт ТеофиловичОднер, швед по национальности, живший в Санкт-Петербурге сконструироваларифмометр. Его арифмометры отличались надежностью, средними габаритами иудобством в работе. Над арифмометром Однер начал работать в 1874 году, а в 1890году он налаживает массовый выпуск арифмометров. Их модификация «Феликс»выпускалась до 50-х годов XX века.
Начало XX века
1918 год. Русский ученый М.А. Бонч-Бруевичи английские ученые В. Икклз и Ф. Джордан (1919) независимо друг от друга создалиэлектронное реле, названное англичанами триггером, которое сыграло большую рольв развитии компьютерной техники.
В 1930г. Виннивер Буш (1890-1974)конструирует дифференциальный анализатор. По сути, это первая успешная попыткасоздать компьютер, способный выполнять громоздкие научные вычисления. Роль Бушав истории компьютерных технологий очень велика, но наиболее часто его имявсплывает в связи с пророческой статьей «As We May Think» (1945), вкоторой он описывает концепцию гипертекста.
В 1937 году гарвардскийматематик Говард Эйкен предложил проект создания большой счетной машины.Спонсировал работу президент компании IBM Томас Уотсон, который вложил в нее500 тыс. $. Проектирование Mark-1 началось в 1939 году, строило этот компьютернью-йоркское предприятие IBM. Компьютер содержал около 750 тыс. деталей, 3304реле и более 800 км проводов. В 1946 году Джон фон Нейман предложил ряд новыхидей организации ЭВМ, в том числе концепцию хранимой программы, т.е. храненияпрограммы в запоминающем устройстве. В результате реализации идей фон Нейманабыла создана архитектура ЭВМ, во многих чертах сохранившаяся до настоящеговремени.
В 1947 году появилась счётнаямашина Mark-2, которая представляла собой первую многозадачную машину — наличиенескольких шин позволяло одновременно передавать из одной части компьютера вдругую несколько чисел. 23 декабря 1947г. сотрудники Bell TelephoneLaboratories Джон Бардин и Уолтер Бремен впервые продемонстрировали своеизобретение, получившее название транзистор. Это устройство спустя десять летоткрыло совершенно новые возможности.
В 1948 году академиком С.А. Лебедевым(1890-1974) и Б.И. Рамеевым был предложен первый проект отечественной цифровойэлектронно-вычислительной машины: сначала МЭСМ — малая электронная счетнаямашина (1951 год, Киев), затем БЭСМ — быстродействующая электронная счетнаямашина (1952 год, Москва). Параллельно с ними создавались Стрела, Урал, Минск,Раздан, Наири.
В 1951 году в Англии появилисьпервые серийные компьютеры Ferranti Mark-1 и LEO-1. А через 5 лет фирмаFerranti выпустила ЭВМ Pegasus, в которой впервые нашла воплощение концепциярегистров общего назначения. Джей Форрестер запатентовал память на магнитныхсердечниках. Впервые такая память применена на машине Whirlwind-1. Онапредставляла собой два куба с 32х32х17 сердечниками, которые обеспечивалихранение 2048 слов для 16-разрядных двоичных чисел с одним разрядом контролячетности. В этой машине была впервые использована универсальнаянеспециализированная шина (взаимосвязи между различными устройствами компьютерастановятся гибкими) и в качестве систем ввода-вывода использовались дваустройства: электронно-лучевая трубка Вильямса и пишущая машинка с перфолентой(флексорайтер).
В 1952г. началась опытнаяэксплуатация отечественного компьютера БЭСМ-1. В СССР в 1952-1953 годах А.А. Ляпуновразработал операторный метод программирования (операторное программирование), ав 1953-1954 годах Л.В. Канторович — концепцию крупноблочного программирования.В 1955 году увидел свет первый алгоритмический язык FORTRAN (FORmule TRANslator- переводчик формул). Он использовался для решения научно-технических иинженерных задач и разработан сотрудниками фирмы IBM под руководством ДжонБэкуса. В 1958г. Джек Килби из Texas Instruments и Роберт Нойс из FairchildSemiconductor независимо друг от друга изобретают интегральную схему.
1959 г. Под руководством С.А. Лебедева создана машина БЭСМ-2 производительностью 10 тыс. опер. /с. Сее применением связаны расчеты запусков космических ракет и первых в миреискусственных спутников Земли, а затем машина М-20 — для своего времени одна изсамых быстродействующих в мире (20 тыс. опер. /с.).
В 1960 году появился ALGOL (AlgoritmicLanguage — алгоритмический язык), ориентированный на научное применение. В неговведено множество новых понятий, например, блочная структура. Этот язык сталконцептуальным основанием многих языков программирования. Тринадцатьевропейских и американских специалистов по программированию в Париже утвердилистандарт языка программирования ALGOL-60.
1963 г. — начало выпуска ЭВМ «Минск-32» с внешней памятью на сменных магнитных дисках.Появились машины второго поколения, построенные на неполупроводниковойэлементной базе — на магнитных элементах. Так, в МГУ им. М.В. Ломоносоваколлективом под руководством Н.П. Брусенцова была создана машина Сетунь (производившаясясерийно в 1962-1964 годах).
Машина «Сетунь» являетсямалогабаритной машиной, выполненной на магнитных элементах. Это одноадреснаямашина с фиксированной запятой. В качестве системы счисления в ней используетсятроичная система с цифрами 0, 1, — 1. «Сетунь» является первой в миремашиной, использующей эту систему счисления.
В 1964г. сотрудник Стэнфордскогоисследовательского центра Дуглас Энгельбарт продемонстрировал работу первоймыши-манипулятора. Фирма IBM объявила о создании шести моделей семейства IBM360 (System 360), ставших первыми компьютерами третьего поколения. Модели имелиединую систему команд и отличались друг от друга объемом оперативной памяти ипроизводительностью. В 1967г. под руководством С.А. Лебедева и В.М. Мельниковав ИТМ и ВТ создана быстродействующая вычислительная машина БЭСМ-6. За нимпоследовал «Эльбрус» — ЭВМ нового типа, производительностью 10 млн.опер. /с. 1968г. в США фирма «Барроуз» выпустила первуюбыстродействующую ЭВМ на БИСах (больших интегральных схемах) — В2500 и В3500.
В 1968-1970 годах профессорНиклаус Вирт создал в Цюрихском политехническом университете язык PASCAL,названный в честь Блеза Паскаля — первого конструктора устройства, котороетеперь относится к классу цифровых вычислительных машин. PASCAL создавался какязык, который, с одной стороны, был бы хорошо приспособлен для обученияпрограммированию, а с другой — давал бы возможность эффективно решать самыеразнообразные задачи на современных ЭВМ.
Вторая половина XX века
29 октября 1969 года принятосчитать днем рождения Сети. В этот день была предпринята самая первая, правда,не вполне удавшаяся, попытка дистанционного подключения к компьютеру,находившемуся в исследовательском центре Стэнфордского университета (SRI), сдругого компьютера, который стоял в Калифорнийском университете в Лос-Анджелесе(UCLA). Удаленные друг от друга на расстояние 500 километров, SRI и UCLA стали первыми узлами будущей сети ARPANet.
В 1971г. фирмой Intel (США)создан первый микропроцессор (МП) — программируемое логическое устройство,изготовленное по технологии СБИС. Появился компьютер IBM/370 модель 145 — первый компьютер, в основной памяти которого использовались исключительноинтегральные схемы. В свет выходит первый карманный калькулятор Poketronic.
Деннис Ритчи из Bell Lab'sразработал язык программирования «С» (Си). Так его назвали потому,что предыдущая версия называлась «В».
В 1968 году в Минске началасьработа над первой машиной семейства ЕС. 1971 г. — начало выпуска моделей серии ЕС, ЕС-1020 (20 тыс. оп/сек), так как с 70-х годов прекратился выпуск «Минсков»и пензенских «Уралов». Хотя надо понимать, что ориентация на системыIBM не означала бездумного копирования. Это было просто невозможно, поскольку,несмотря на некоторое потепление отношений с Западом, легальные пути получитьмашину и программное обеспечение полностью отсутствовали. Разработка моделей«Ряда» шла на основе имевшихся публикаций по принципам архитектуры иоперационных систем IBM. Так что все машины ЕС можно в какой-то мере считатьоригинальными разработками и все они были запатентованы.
1974 г. Фирма Intel разработала первый универсальный восьмиразрядный микропроцессор 8080 с 4500транзисторами.
В 1975г. Джин Амдал разработалкомпьютер четвертого поколения на БИС — AMDAL-470 V/6. Гарри Килдалл из фирмыDigital Reseach разработал операционную систему CP/M.
Молодой программист Пол Аллен истудент Гарвардского университета Билл Гейтс реализовали для Альтаира языкБейсик. Впоследствии они основали фирму Майкрософт (Microsoft), являющуюсясегодня крупнейшим производителем программного обеспечения.
В 1976 г. молодые американцы Стив Джобс и Стив Возняк организовали предприятие по изготовлениюперсональных компьютеров «Apple» («Яблоко»),предназначенных для большого круга непрофессиональных пользователей.
В 1980 году появился язык ADA,названный в память об Аде Лавлейс — первой программистки в историивычислительной техники. Он был создан во Франции по заказу американскогоминистерства обороны как универсальный язык программирования. В него включенытакие возможности как системное программирование, параллельность и т.д.
1981 г. Фирма IBM выпустила первый персональный компьютер IBM PC на базе микропроцессора 8088.1982 г. Фирма Intel выпустила микропроцессор 80286.
В 1982 году было положено началознаменитой серии х86. 16-разрядный микропроцессор Intel 80286 на базе 134 тыс.транзисторов по производительности втрое опережал модели конкурентов.Отличительной особенностью этой разработки было то, что здесь впервыереализован принцип программной совместимости с процессорами следующих поколенийза счет встроенных средств управления памятью.
В 1982 году Питер Нортонслучайно стер нужный файл с жесткого диска своего персонального компьютера.Восстановление файла оказалось сложным и кропотливым делом. Однако сложившаясяситуация привела к тому, что Нортон создал программу, являющуюся прообразомсегодняшних утилит.
1984 г. Корпорация Apple Computer выпустила компьютер Macintosh — первую модель знаменитоговпоследствии семейства Macintosh c удобной для пользователя операционнойсистемой, развитыми графическими возможностями, намного превосходящими в товремя те, которыми обладали стандартные IBM-совместимые ПК с MS-DOS. Этикомпьютеры быстро приобрели миллионы поклонников и стали вычислительнойплатформой для целых отраслей, таких например, как издательское дело иобразование.
Sony и Philips разрабатываютстандарт CD-ROM-стандарт записи компакт-дисков. Также разработаны стандартыMIDI и DNS. Фирма IBM выпустила персональный компьютер IBM PC/AT.
1985 г. фирма Intel выпустила 32-битный микропроцессор 80386, состоящий из 250 тыс. транзисторов.Фирма Microsoft выпустила первую версию графической операционной среды Windows.В тот же год произошло появление нового языка программирования «C++».
В 1986 году в СССР начинаетсявыпуск одной из самых популярных машин линии СМ, микроЭВМ СМ 1810, которая тожемогла выступать в роли персонального компьютера. Стоит упомянуть теперсональные компьютеры, которые в середине 80-х годов выпускала отечественнаяпромышленность. По уровню возможностей их делили на бытовые и профессиональные.К классу бытовых относилась выпускавшаяся в Зеленограде «ЭлектроникаБК-0010» (БК — бытовой компьютер), которая в качестве дисплея использовалаобычный телевизор и обеспечивала всего 64 Кбайт ОЗУ. А другая разработкаМинистерства электронной промышленности, «Электроника-85», былаоснащена специальным дисплеем и 4 Мбайт оперативной памяти. К классупрофессиональных относилась и машина под названием «Искра-226».
Конец 80-х — конец эпохисоветского компьютеростроения. Время расцвета отечественных школ по разработкеЭВМ уже позади. Однако их 40-летняя история имела достойный, хотя и несколькогрустный финал. В 1989 году завершается работа над двумя последними советскимисуперЭВМ — введена в опытную эксплуатацию «Электроника СС БИС» изакончена разработка «Эльбруса 3-1». Обе машины — плод творческихусилий крупнейших советских инженеров, учеников Сергея Алексеевича Лебедева.
В 1989 г. Intel выпускает очередной чип — 80486. Это первый процессор с количеством транзисторов,превышающим 1 млн. Microsoft выпустила текстовый процессор WORD. Разработанформат графических файлов GIF.
В марте 1989 г. Тим Бернерс-Ли предложил концепцию новой распределенной информационной системы, которуюназвал World Wide Web. Гипертекстовая технология должна была позволить легко«перепрыгивать»: из одного документа в другой. В 1990 году этипредложения были приняты, и проект стартовал. Тим Бернерс-Ли разработал языкHTML (Hypertext Markup Language — язык разметки гипертекста; основной форматWeb-документов) и прототип Всемирной паутины. В 1991г. фирма Microsoftвыпустила ОС Windows 3.1. Разработан графический формат JPEG. В 1992г.появилась первая бесплатная операционная система с большими возможностями — Linux. Финский студент Линус Торвальдс (автор этой системы) решил поэкспериментироватьс командами процессора Intel 386 и то, что получилось, выложил в Internet.Сотни программистов из разных стран мира стали дописывать и переделыватьпрограмму. Она превратилась в полнофункциональную работающую операционнуюсистему. История умалчивает о том, кто решил назвать ее Linux, но как появилосьэто название — вполне понятно. «Linu» или «Lin» от именисоздателя и «х» или «ux» — от UNIX, т.к. новая ОС былаочень на нее похожа, только работала теперь и на компьютерах с архитектуройх86.
Последний этап
В 1993г. фирма Intel выпустила64-разрядный микропроцессор Pentium, который состоял из 3,1 млн. транзисторов имог выполнять 112 млн. операций в секунду. Появился формат сжатия видео MPEG. В 1996 г. фирма Microsoft выпустила Internet Explorer3. 0 — достаточно серьезного конкурента Netscape Navigator. В 1998 г. браузер Internet Explorer становится частью операционной системы Windows 98. ПредставителиMicrosoft утверждают, что удалить браузер из ОС невозможно.
17 февраля 2000 г. выпущена окончательная версия Windows 2000 (также называемая Win2k, W2k или Windows NT 5. 0)- это операционная система семейства Windows NT компании Microsoft,предназначенная для работы на компьютерах с 32-битными процессорами (сархитектурой совместимой с Intel IA-32).
Июнь 2000г. — Компания IBMсоздала новый суперкомпьютер серии RS/6000 SP — ASCI White (AcceleratedStrategic Computing Initiative White Partnership) — первый компьютер,производительность которого превышает 10 TFLOPS. Пиковая производительностьсуперкомпьютера — 12,3 TFLOPS; компьютер способен постоянно работать наскорости 3 TFLOPS.
25 октября 2001 года — WindowsXP (кодовое название при разработке — Whistler; внутренняя версия — Windows NT5. 1) — операционная система семейства Windows NT от компании Microsoft. Онаявляется развитием Windows 2000 Professional. Название XP происходит от англ.experience (опыт).
24 апреля 2003 г. — Windows Server 2003 (кодовое название при разработке — Whistler Server, внутренняя версия — Windows NT 5. 2) — это операционная система семейства Windows NT от компанииMicrosoft, предназначенная для работы на серверах.
30 ноября 2006 — Windows Vista (имеющаякодовое название Longhorn) — операционная система семейства Microsoft WindowsNT, линейки операционных систем, используемых на пользовательских персональныхкомпьютерах, а также Office 2007.
В 2008 г. — Windows Server 2008 (кодовое имя «Longhorn Server») — новая версия сервернойоперационной системы от Microsoft. Эта версия должна стать заменой WindowsServer 2003 как представитель операционных систем поколения Vista (NT 6. x).
Поколения ЭВМ
Развитие ЭВМ делится нанесколько периодов. Поколения ЭВМ каждого периода отличаются друг от другаэлементной базой и математическим обеспечением.
Первое поколение ЭВМ
Первое поколение (1945-1958) ЭВМбыло построено на электронных лампах — диодах и триодах. Большинство машинпервого поколения были экспериментальными устройствами и строились с цельюпроверки тех или иных теоретических положений. Применение вакуумно-ламповойтехнологии, использование систем памяти на ртутных линиях задержки, магнитныхбарабанах, электронно-лучевых трубках (трубках Вильямса), делало их работувесьма ненадёжной. Кроме этого, такие ЭВМ имели большой вес и занимали поплощади значительные территории, иногда целые здания. Для ввода-вывода данныхиспользовались перфоленты и перфокарты, магнитные ленты и печатающиеустройства.
Была реализована концепцияхранимой программы. Программное обеспечение компьютеров 1-го поколения состоялов основном из стандартных подпрограмм, быстродействие они имели от 10 до 20 тыс.оп. /сек.
Машины этого поколения: ENIAC (США),МЭСМ (СССР), БЭСМ-1, М-1, М-2, М-З, «Стрела», «Минск-1»,«Урал-1», «Урал-2», «Урал-3», M-20, «Сетунь»,БЭСМ-2, «Раздан», IBM — 701, использовали много электроэнергии исостояли из очень большого числа электронных ламп. Например, машина «Стрела»состояла из 6400 электронных ламп и 60 тыс. штук полупроводниковых диодов. Ихбыстродействие не превышало 2-3 тыс. операций в секунду, оперативная память непревышала 2 Кб. Только у машины «М-2» (1958) оперативная память была4 Кб, а быстродействие 20 тыс. операций в секунду.
Второе поколение ЭВМ
ЭВМ 2-го поколения былиразработаны в 1959-1967 гг. В качестве основного элемента были использованы ужене электронные лампы, а полупроводниковые диоды и транзисторы, а в качествеустройств памяти стали применяться магнитные сердечники и магнитные барабаны — далекие предки современных жестких дисков. Компьютеры стали более надежными,быстродействие их повысилось, потребление энергии уменьшилось, уменьшилисьгабаритные размеры машин.
С появлением памяти на магнитныхсердечниках цикл ее работы уменьшился до десятков микросекунд. Главный принципструктуры — централизация. Появились высокопроизводительные устройства дляработы с магнитными лентами, устройства памяти на магнитных дисках. Кромеэтого, появилась возможность программирования на алгоритмических языках. Былиразработаны первые языки высокого уровня — Фортран, Алгол, Кобол.Быстродействие машин 2-го поколения уже достигала 100-5000 тыс. оп. /сек.
Примеры машин второго поколения:БЭСМ-6, БЭСМ-4, Минск-22 — предназначены для решения научно-технических ипланово-экономических задач; Минск-32 (СССР), ЭВМ М-40, — 50 — для системпротиворакетной обороны; Урал — 11, — 14, — 16 — ЭВМ общего назначения,ориентированные на решение инженерно-технических задач.
Третье поколение ЭВМ
В ЭВМ третьего поколения (1968-1973гг.) использовались интегральные схемы. Разработка в 60-х годах интегральныхсхем — целых устройств и узлов из десятков и сотен транзисторов, выполненных наодном кристалле полупроводника (то, что сейчас называют микросхемами) привело ксозданию ЭВМ 3-го поколения. В это же время появляется полупроводниковаяпамять, которая и по сей день используется в персональных компьютерах вкачестве оперативной. Применение интегральных схем намного увеличиловозможности ЭВМ.
Теперь центральный процессорполучил возможность параллельно работать и управлять многочисленнымипериферийными устройствами. ЭВМ могли одновременно обрабатывать несколькопрограмм (принцип мультипрограммирования). В результате реализации принципамультипрограммирования появилась возможность работы в режиме разделения временив диалоговом режиме. Удаленные от ЭВМ пользователи получили возможность,независимо друг от друга, оперативно взаимодействовать с машиной.
Компьютеры проектировались наоснове интегральных схем малой степени интеграции (МИС — 10-100 компонентов накристалл) и средней степени интеграции (СИС — 10-1000 компонентов на кристалл).Появилась идея, которая и была реализована, проектирования семейства компьютеровс одной и той же архитектурой, в основу которой положено главным образомпрограммное обеспечение. В конце 60-х появились мини-компьютеры. В 1971 годупоявился первый микропроцессор. Быстродействие компьютеров 3-го поколениядостигло порядка 1 млн. оп. /сек.
В эти годы производствокомпьютеров приобретает промышленный размах. Начиная с ЭВМ 3-го поколения,традиционным стала разработка серийных ЭВМ. Хотя машины одной серии сильноотличались друг от друга по возможностям и производительности, они былиинформационно, программно и аппаратно совместимы. Наиболее распространенным вте годы было семейство System/360 фирмы IBM. Странами СЭВ были выпущены ЭВМединой серии «ЕС ЭВМ»: ЕС-1022, ЕС-1030, ЕС-1033, ЕС-1046, ЕС-1061,ЕС-1066 и др. К ЭВМ этого поколения также относится «IВМ-370», «Электроника-100/25»,«Электроника-79», «СМ-3», «СМ-4» и др.
Для серий ЭВМ было сильнорасширено программное обеспечение (операционные системы, языки программированиявысокого уровня, прикладные программы и т.д.). В 1969 году одновременнопоявились операционная система Unix и язык программирования С («Си»),оказавшие огромное влияние на программный мир и до сих пор сохраняющие своепередовое положение.
Четвертое поколение ЭВМ
В компьютерах четвертогопоколения (1974-1982 гг.), использование больших
интегральных схем (БИС — 1000-100000 компонентов на кристалл) и сверхбольших интегральных схем (СБИС — 100000-10000000 компонентов на кристалл), увеличило их быстродействие додесятков и сотен млн. оп. /сек.
Началом данного поколения считают1975 год — фирма Amdahl Corp. выпустила шесть компьютеров AMDAHL 470 V/6, вкоторых были применены БИС в качестве элементной базы. Стали использоватьсябыстродействующие системы памяти на интегральных схемах — МОП ЗУПВ емкостью внесколько мегабайт. В случае выключения машины данные, содержащиеся в МОП ЗУПВ,сохраняются путем автоматического переноса на диск. При включении машины запусксистемы осуществляется при помощи хранимой в ПЗУ (постоянное запоминающееустройство) программы самозагрузки, обеспечивающей выгрузку операционнойсистемы и резидентного программного обеспечения в МОП ЗУПВ.
Развитие ЭВМ 4-го поколенияпошло по 2 направлениям: 1-ое направление — создание суперЭВМ — комплексовмногопроцессорных машин. Быстродействие таких машин достигает несколькихмиллиардов операций в секунду. Они способны обрабатывать огромные массивыинформации. Сюда входят комплексы ILLIAS-4, CRAY, CYBER, «Эльбрус-1»,«Эльбрус-2» и др. Многопроцессорные вычислительные комплексы (МВК)«Эльбрус-2»активно использовались в Советском Союзе в областях, требующих большого объемавычислений, прежде всего, в оборонной отрасли.
2-ое направление — дальнейшееразвитие на базе БИС и СБИС микро-ЭВМ и персональных ЭВМ (ПЭВМ). Первымипредставителями этих машин являются компьютеры фирмы Apple, IBM — PC (XT, AT,PS /2), отечественные «Искра», «Электроника», «Мазовия»,«Агат», «ЕС-1840», «ЕС-1841» и др. Начиная сэтого поколения ЭВМ стали называть компьютерами. Программное обеспечениедополняется базами и банками.
Пятое поколение ЭВМ
ЭВМ пятого поколения — это ЭВМбудущего. Программа разработки, так называемого, пятого поколения ЭВМ былапринята в Японии в 1982 г. Предполагалось, что к 1991 г. будут созданы принципиально новые компьютеры, ориентированные на решение задач искусственногоинтеллекта. С помощью языка Пролог и новшеств в конструкции компьютеровпланировалось вплотную подойти к решению одной из основных задач этой ветвикомпьютерной науки — задачи хранения и обработки знаний. Коротко говоря, длякомпьютеров пятого поколения не пришлось бы писать программ, а достаточно былобы объяснить на «почти естественном» языке, что от них требуется.
Предполагается, что ихэлементной базой будут служить не СБИС, а созданные на их базе устройства сэлементами искусственного интеллекта. Для увеличения памяти и быстродействиябудут использоваться достижения оптоэлектроники и биопроцессоры.
Для ЭВМ пятого поколенияставятся совершенно другие задачи, нежели при разработки всех прежних ЭВМ. Еслиперед разработчиками ЭВМ с I по IV поколений стояли такие задачи, какувеличение производительности в области числовых расчётов, достижение большойёмкости памяти, то основной задачей разработчиков ЭВМ V поколения являетсясоздание искусственного интеллекта машины (возможность делать логические выводыиз представленных фактов), развитие «интеллектуализации» компьютеров- устранения барьера между человеком и компьютером.
К сожалению, японский проект ЭВМпятого поколения повторил трагическую судьбу ранних исследований в областиискусственного интеллекта. Более 50-ти миллиардов йен инвестиций были потраченывпустую, проект прекращен, а разработанные устройства по производительностиоказались не выше массовых систем того времени. Однако, проведенные в ходепроекта исследования и накопленный опыт по методам представления знаний ипараллельного логического вывода сильно помогли прогрессу в области системискусственного интеллекта в целом.
Уже сейчас компьютеры способнывоспринимать информацию с рукописного или печатного текста, с бланков, счеловеческого голоса, узнавать пользователя по голосу, осуществлять перевод содного языка на другой. Это позволяет общаться с компьютерами всемпользователям, даже тем, кто не имеет специальных знаний в этой области.
Многие успехи, которых достигискусственный интеллект, используют в промышленности и деловом мире. Экспертныесистемы и нейронные сети эффективно используются для задач классификации (фильтрацияСПАМа, категоризация текста и т.д.). Добросовестно служат человеку генетическиеалгоритмы (используются, например, для оптимизации портфелей в инвестиционнойдеятельности), робототехника (промышленность, также многоагентные системы. Недремлют и другие направления искусственного интеллекта, например распределенноепредставление знаний и решение задач в интернете: благодаря им в ближайшиенесколько лет можно ждать революции в целом ряде областей человеческойдеятельности.
На современном этапе
компьютер устройство дистанционный история
Потребность в более быстрых, дешевыхи универсальных процессорах вынуждает производителей постоянно наращивать числотранзисторов в них. Однако этот процесс не бесконечен. Поддерживатьэкспоненциальный рост этого числа, предсказанный Гордоном Муром в 1973 году,становится все труднее. Специалисты утверждают, что этот закон перестанетдействовать, как только затворы транзисторов, регулирующие потоки информации вчипе, станут соизмеримыми с длиной волны электрона (в кремнии, на которомсейчас строится производство, это порядка 10 нанометров). И произойдет этогде-то между 2010 и 2020 годами. По мере приближения к физическому пределуархитектура компьютеров становится все более изощренной, возрастает стоимостьпроектирования, изготовления и тестирования чипов. Таким образом, этап эволюционногоразвития рано или позно сменится революционными изменениями.
В результате гонки наращиванияпроизводительности возникает множество проблем. Наиболее острая из них — перегрев в сверхплотной упаковке, вызванный существенно меньшей площадьютеплоотдачи. Концентрация энергии в современных микропроцессорах чрезвычайновысока. Нынешние стратегии рассеяния образующегося тепла, такие как снижениепитающего напряжения или избирательная активация только нужных частей вмикроцепях малоэффективны, если не применять активного охлаждения.
С уменьшением размеровтранзисторов стали тоньше и изолирующие слои, а значит, снизилась и ихнадежность, поскольку электроны могут проникать через тонкие изоляторы (туннельныйэффект). Данную проблему можно решить снижением управляющего напряжения, нолишь до определенных пределов.
На сегодняшний день основноеусловие повышения производительности процессоров — методы параллелизма. Какизвестно, микропроцессор обрабатывает последовательность инструкций (команд),составляющих ту или иную программу. Если организовать параллельное (то естьодновременное) выполнение инструкций, общая производительность существенновырастет. Решается проблема параллелизма методами конвейеризации вычислений,применением суперскалярной архитектуры и предсказанием ветвлений. Многоядернаяархитектура. Эта архитектура подразумевает интегрирование нескольких простыхмикропроцессорных ядер на одном чипе. Каждое ядро выполняет свой потокинструкций. Каждое микропроцессорное ядро значительно проще, чем ядро многопотоковогопроцессора, что упрощает проектирование и тестирование чипа. Но между темусугубляется проблема доступа к памяти, необходима замена компиляторов.
Многопотоковый процессор. Данныепроцессоры по архитектуре напоминают трассирующие: весь чип делится напроцессорные элементы, напоминающие суперскалярный микропроцессор. В отличие оттрассирующего процессора, здесь каждый элемент обрабатывает инструкцииразличных потоков в течение одного такта, чем достигается параллелизм на уровнепотоков. Разумеется, каждый поток имеет свой программный счетчик и наборрегистров.
«Плиточная» архитектура.Сторонники считают, что ПО должно компилироваться прямо в «железе»,так как это даст максимальный параллелизм. Такой подход требует достаточносложных компиляторов, которые пока еще не созданы. Процессор в данном случаесостоит из множества «плиток» (tiles), каждая из которых имеетсобственное ОЗУ и связана с другими «плитками» в своеобразнуюрешетку, узлы которой можно включать и отключать. Очередность выполненияинструкций задается ПО.
Многоетажная архитектура. Здесьречь идет не о логической, а о физической структуре. Идея состоит в том, чточипы должны содержать вертикальные «штабеля» микроцепей,изготовленных по технологии тонкопленочных транзисторов, заимствованной из производстваTFT-дисплеев. При этом относительно длинные горизонтальные межсоединенияпревращаются в короткие вертикальные, что снижает задержку сигнала иувеличивает производительность процессора. Идея «трехмерных» чиповуже реализована в виде работающих образцов восьмиэтажных микросхем памяти.Вполне возможно, что она приемлема и для микропроцессоров, и в недалекомбудущем все микрочипы будут наращиваться не только горизонтально, но ивертикально.
Краткая история компьютерной техники
1623г. Первая «считающаямашина», созданная Уильямом Шикардом. Это довольно громоздкий аппарат могприменять простые арифметические действия (сложение, вычитание) с 7-значнымичислами.
1644г. «Вычислитель» БлезаПаскаля — первая по настоящему популярная считающая машина, производившаяарифметические действия над 5-значными числами.
1668г. Вычислитель сера СэмюэляМорланда, предназначавшийся для финансовых операций.
1674г. Вильгельм Годфрид фонЛейбниц сконструировал механическую счётную
машину, которая умелапроизводить не только операции сложения и вычитания, но и умножения!
1820г. Первый калькулятор — «Арифмометр» Шарля де Кольмара. Продержалось на рынке (с некоторымиусовершенствованиями) целых 90 лет!
1834г. Знаменитая «Аналитическаямашина» Чарльза Бэббиджа — первый программируемый компьютер,использовавший примитивные программы на перфокартах.
1871г. Бэббидж создал прототипаналитического устройства компьютера и печатающее устройство — принтер.
1886г. Дорр Фелт создалComptometer — первое устройство с клавишным вводом данных.
1890г. В США произведенаперепись населения — впервые в этом участвовала «считающая машина»,созданная Германом Холлритом.
1935г. Корпорация IBM (InternationalBusiness Machines) начала выпуск массовых вычислителей IBM-601.
1937г. Математик Алан Тюрингсоздал «математическую модель» компьютера, получившую название «МашинаТюринга».
1938г. Кондрад Цузе, друг иколлега знаменитого Вернера фон Брауна, создал в Берлине один из первыхкомпьютеров — V1.
1943г. Говард Эйкен создает«ASCC Mark I» — машину, считающуюся дедушкой современных компьютеров.Её вес составлял более 7 тонн и состоял из 750 000 частей. Машина применялась ввоенных целях — для расчёта артиллерийских таблиц.
1945г. Джон фон Нейманразработал теоретическую модель устройства компьютера — первое в мире описаниекомпьютера, использовавшего загружаемые извне программы. В этом же году Мочли иЭккерт создали ENIAC — самый грандиозный и мощный ламповый компьютер той эпохи.Компьютер весит более 70 тон и содержит в себе почти 18 тысяч электронных ламп.Рабочая частота компьютера не превышает 100КГц (несколько сот операций всекунду).
1956г. В Массачусетскомтехнологическом институте создан первый компьютер на транзисторной основе. Вэтом же году IBM создала первый накопитель информации — прототип винчестера — жёсткий диск КАМАС 305.
1958-1959г.Д. Килби и Р. Нойссоздали уникальную цепь логических элементов на
поверхности кремниевогокристалла, соединённого алюминиевыми контактами —
первый прототип микропроцессора,интегральную микросхему.
1960г. АТ разработали первыймодем.
1963г. Дуглас Энгельбарт получилпатент на изобретённый им манипулятор — «мышь».
1968г. Основание фирмы IntelРобертом Нойсем и Гордоном Мурем.
1969г. Intel представляет первуюмикросхему оперативной памяти объёмом 1 Кб. В этом же году фирма Xerox создаёттехнологию лазерного копирования изображений, которая через много лет ляжет воснову технологии печати лазерных принтеров. Первые «ксероксы».
1971г. ПО заказу японскогопроизводителя микрокалькуляторов Busicom команда разработчиков Intel подруководством Теда Хоффа создаёт первый 4-разрядный микропроцессор Intel-4004.Скорость процессора — 60 тысяч операций в секунду. В этом же году команда иисследователей лаборатории IBM в Сан-Хосе создает первый 8-дюймовый «флоппи-диск».
1972г. Новый микропроцессор отIntel — 8-разрядный Intel-8008. Xerox создаёт первый микрокомпьютер Dynabook,размером чуть больше записной книжки.
1973г. Внаучно-исследовательском центре Xerox создан прототип первого персональногокомпьютера. Первый герой, появившийся на экране, — Коржик, персонаж детскоготелесериала «Улица Сезам». В этом же году Scelbi Computer ConsultingCompany выпускает на рынок первый готовый персональный компьютер,укомплектованный процессором Intel-8008 и с 1 Кб оперативной памяти. В этом жегоду IBM представляет жёсткий диск IBM 3340. Ёмкость диска составляла 16 Кб, онсодержал 30 магнитных цилиндров по 30 дорожек в каждом. Из-за этого и былназван «винчестером» (30/30" — марка знаменитой винтовки). И вэтом же году Боб Мэткэлф изобретает систему связи компьютеров, получившуюназвание Ethernet.
1974г. Новый процессор от Intel- 8-разрядный Intel-8080. Скорость 640 тысяч операций в секунду. В скоромвремени на рынке появляется недорогой компьютер Altair на основе этогопроцессора, работающий под управлением операционной системы CP/M. В этом жегоду первый процессор выпускает главный конкурент Intel в 70-х годах — фирмаZilog.
1975г. IBM выпускает первыйлэптоп. Первой музыкальной композицией, воспроизведённой с помощью компьютера,стала мелодия песни The Beatles «Fool On The Hill».
1976г. Фирма Advanced MicroDevices (AMD) получает право на копирование инструкций и микрокода процессоровIntel. Начало «войны процессоров». В этом же году Стив Возняк и СтивДжобс собирают в собственной гаражной мастерской компьютер серии Apple. А 1апреля того же года на свет появляется компания Apple Computer. Компьютер AppleI поступает в широкую продажу с весьма сакраментальной цифрой на ценнике — 666.66$.
1977г. В продажу поступаютмассовые компьютеры Commodore и Apple II. Который
1977г. В продажу поступаютмассовые компьютеры Commodore и Apple II. Который снабжён оперативной памятью в4 Кб, постоянной памятью 16 Кб, клавиатурой и дисплеем. Цена за всёудовольствие — 1300$. Apple II обзаводится модной добавкой — дисководомфлоппи-дисков.
1978г. Intel представляет новыймикропроцессор — 16 разрядный Intel-8086, работающий с частотой 4,77 МГц (330тысяч операций в секунду). Основана компания Hayes — будущий лидер впроизводстве модемов.commodore выпустила на рынок первые модели матричныхпринтеров.
1979г. Появление процессораIntel-8088, а также первых видеоигр и компьютерных приставок для них. Японскаяфирма NEC выпускает первый микропроцессор в этой стране. Hayes выпускает первыймодем со скоростью 300 бод, предназначенный для нового компьютера Apple.
1980г. Компьютер Atariстановится самым популярным компьютером года. Seagate Technologies представляетпервый винчестер для персональных компьютеров — жёсткий диск диаметров 5. 25 дюймов.
1981г. Появляется компьютерApple III. Intel представляет первый сопроцессор. Основана фирма CreativeTechnology (Сингапур) — создатель первой звуковой карты. Появляется в продажепервый массовый жёсткий диск ёмкостью 5 Мб и стоимостью 1700$.
1982г. На рынке появляется новаямодель от IBM — знаменитая IBM PC AT — и первые клоны IBM PC. IBM представляетпроцессор 16-разрядный 80286. Рабочая частота 6 МГц. (1,5 млн. операций всекунду). Hercules представляет первую чёрно-белую видеокарту — HerculesGraphics Adapter (HGA).
1983г.commodore выпускает первыйпортативный компьютер с цветным дисплеем (5 цветов). Вес компьютера 10кг, цена1600$. IBM представляет компьютер IBM PC XT, укомплектованный 10 Мб жёсткимдиском, дисководом на 360 Кб и 128 (позднее 768) Кб оперативной памяти. Ценакомпьютера составляла 5000$. Выпущен миллионный компьютер Apple II. Появляютсяпервые модули памяти SIMM. Philips и Sony представляют миру технологию CD-ROM.
1984г. Apple выпускает модем на1200 бод. Hewlett-Packard выпускает первый лазерный принтер серии LaserJet сразрешением до 300 dpi. Philips выпускает первый дисковод CD-ROM. IBMпредставляет первые мониторы и видеоадаптеры EGA (16 цветов, разрешение — 630х350 точек на дюйм), а также профессиональные 14-дюймовые мониторы,поддерживающие 256 цветов и разрешение в 640х480 точек.
1985г. Новый процессор от Intel- 32 разрядный 80386DX (со встроенным сопроцессором). Рабочая частота 16 МГц,скорость около 5 млн. операций в секунду. Первый модем от U. S. Robotics — Courier 2400 бод.
1986г. На компьютере Amigaдемонстрируется первый анимационный ролик со звуковыми эффектами. Рождениетехнологии мультимедиа. Рождение стандарта SCSI (Small Computer SystemInterface).
1987г. Intel представляет новыйвариант процессора 80386DX с рабочей частотой 20 МГц. Шведским национальныминститутом контроля и измерений утверждается первый стандарт допустимыхзначений излучения мониторов. U. S. Robotics представляет модем Courier HST9600
1988г.compaq выпускает первый компьютерс оперативной памятью 640 Кб — стандартная память для всех последующихпоколений DOS. Hewlett-Packard выпускает первый струйный принтер серии DeskJet.Стив Джобс и основанная им компания NexT выпускает первую рабочую станцию,оснащённую новым процессором Motorola, фантастическим для того времени объёмомпамяти (8 Мб), 17-дюймовым монитором и жёстким диском на 256 Мб. Ценакомпьютера — 6500$.
1989г. Creative Labsпредставляет Sound Blaster 1. 0, 8-битную монофоническую звуковую карту.Рождение стандарта SuperVGA (разрешение 800х600 точек с поддержкой 16 тысячцветов).
1990г. Рождение сети Интернет.Intel представляет новый процессор — 32-разрядный 80486SX. Скорость 27миллионов операций в секунду. IBM представляет новый стандарт видеоплат — XGA — в качестве замены традиционному VGA (разрешение 1024х768 точек с поддержкой 65тысяч цветов).
1991г. Apple представляет первыймонохромный ручной сканер. AMD представляет усовершенствованные «клоны»процессоров Intel — 386DX с тактовой частотой 40 МГц и 486SX с частотой 20 МГц.Первая стерео музыкальная карта — 8-битный Sound Blaster Pro.
1992г. NEC выпускает первыйпривод CD-ROM с удвоенной скорость (2х).
1993г. Intel представляет новыйстандарт шины и слота для подключения дополнительных плат — PCI. Первый процессорнового поколения процессоров Intel — 32-разрядный Pentium. Рабочая частота от60 МГ, быстродействие — от 100 млн. операций в секунду. Microsoft и Intelсовместно с крупнейшими производителями ПК вырабатывают технологиюPlug&Play (включи и работай), допускающую автоматическое распознаваниекомпьютером новых устройств, а также их конфигурацию.
1994г. Iomega представляет дискии дисководы ZIP и JAZ — альтернативу
существующим дискетам 1. 44 Мб.US Robotics выпускает первый модем со скоростью 28800 бод.
1995г. Анонсирован стандартновых носителей на лазерных дисках — DVD. AMD выпускает последний процессорпоколения 486 — AMD 486DX-120. Intel представляет процессор Pentium Pro,предназначенный для мощных рабочих станций. Компания 3dfx выпускает набор микросхемVoodoo, который лёг в основу первых ускорителей трёхмерной графики для домашнихПК. Первые очки и шлемы «виртуальной реальности» для домашних ПК.
1996г. Рождение шины USB. Intelвыпускает процессор Pentium MMX с поддержкой новых инструкций для работы смультимедиа. Начало производства массовых жидкокристаллических мониторов длядомашних ПК.
1997г. Появление процессоровPentium II, и альтернативных процессоров AMD K6. Первые приводы DVD. Выпускпервых звуковых плат формата PCI. Новый графический порт AGP.
1998г. Apple выпускает новыйкомпьютер iMac, отличающийся не только своей мощью, но и потрясающим дизайном.Выпуск процессоров Celeron с урезанной кэш-памятью второго уровня. «Трёхмернаяреволюция»: на рынке появляется десяток новых моделей трёхмерныхускорителей, интегрированных в обычные видеокарты. В течение года прекращёнвыпуск видеокарт без 3D-ускорителей.
1999г. Выпуск новых процессоровPentium III.
2000-2003 гг. Жёсткаяконкурентная борьба между Intel и AMD, приведшая к созданию процессоров с ужасающейскоростью 3200 МГц. Это привело и к росту оперативной памяти, объёму жёсткихдисков, видеокарт и т.д.
Боьшинство людей, по-видимому,считают, что термины “вычислительная машина” и “вычислительная техника" синонимамии связывают их с физическим оборудованием, как, например, микропроцессором,дисплеем, дисками, принтерами и другими истройствами, привлекающими вниманиелюдей, когда человек видит компьютер. Хотя эти устройства и важны, всё-таки онисоставляют только “верхушку айсберга”. На начальном этапе использованаиясовременного компьютера мы имеем дело не с самим компьютером, а с совокупностьюправил, называемых языками программироваания, на которых указываются действия,которые должен выполнять компьютер. Важное значение языка программирования подчёркиваетсятем фактом, что сама вычислительная машина может рассматриваться как аппаратныйинтерпретатор какого-нибудь конкретного языка, который называется машиннымязыком. Для обеспечения эффективной работы машины разработаны машинные языки,использование которых представляет известные трудностидля человека. Большинствопользователей не чувствуют этих неудобств благодаря наличию одного илинескольких языков, созданных для улучшения связи человека с машиной. Гибкостьвычислительной машины проявляется в том, что она может исполнятьпрограммы-трансляторы (в общем случае онм называются компиляторами илиинтерпретаторами) для преобразования программ с языков, ориентированных напользователей, в программы на машинном языке. (В свою очередь даже самипрограммы, игры, системные оболочки являются ни чем иным, как довольно простаяпрограмма-транслятор, которая по мере работы, или игры обращается при помощисвоих команд к “компьютерным внутренностям и наружностям”, транслиуя своикоманды в машинные языки. И всё это происходит в реальном времени.)
КОМПЬЮТЕР
Компью́тер (англ.computer — «вычислитель»), электро́нная вычисли́тельная маши́на (ЭВМ)- вычислительная машина, предназначенная для передачи, хранения и обработкиинформации.
Термин «компьютер» иаббревиатура «ЭВМ», принятая в русскоязычной научной литературе, неявляются синонимами. Поскольку существовали механические вычислительные машины,сконструированные без применения электроники, то ЭВМ являются подмножествомкомпьютеров вообще. В настоящее время словосочетание «электроннаявычислительная машина» почти вытеснено из бытового употребления.Аббревиатуру «ЭВМ» в основном используют как правовой термин вюридических документах, инженеры цифровой электроники, а также в историческомсмысле — для обозначения компьютерной техники 1940-1980-х годов. Также «ЦВМ»- «цифровая вычислительная машина» в противовес «АВМ» — «аналоговая вычислительная машина».
При помощи вычислений компьютерспособен обрабатывать информацию по определённому алгоритму. Любая задача длякомпьютера является последовательностью вычислений.
Физически компьютер можетфункционировать за счёт перемещения каких-либо механических частей, движенияэлектронов, фотонов, квантовых частиц или за счёт использования эффектов любыхдругих физических явлений.
Архитектура компьютеров можетнепосредственно моделировать решаемую проблему, максимально близко (в смыслематематического описания) отражая исследуемые физические явления. Так,электронные потоки могут использоваться в качестве моделей потоков воды примоделировании дамб или плотин. Подобным образом сконструированные аналоговыекомпьютеры были обычны в 1960-х годах, однако сегодня стали достаточно редкимявлением.
В большинстве современныхкомпьютеров проблема сначала описывается в понятном им виде (при этом всянеобходимая информация как правило представляется в двоичной форме — в видеединиц и нулей, хотя существовали и компьютеры на троичной системе счисления),после чего действия по её обработке сводятся к применению простой алгебрылогики. Поскольку практически вся математика может быть сведена к выполнениюбулевых операций, достаточно быстрый электронный компьютер может быть применимдля решения большинства математических задач, а также и
большинства задач по обработкеинформации, которые могут быть сведены к математическим. Было обнаружено, чтокомпьютеры могут решить не любую математическую
задачу. Впервые задачи, которыене могут быть решены при помощи компьютеров, были описаны английскимматематиком Аланом Тьюрингом.
Результат выполненной задачиможет быть представлен пользователю при помощи различных устройств ввода-выводаинформации, таких, как ламповые индикаторы, мониторы, принтеры, проекторы и т.
УСТРОЙСТВО КОМПЬЮТЕРА.
/>
1. Монитор
2. Системный блок
3. Клавиатура
4. Мышь
5. Аудиоколонки
1. Монитор (устройство),дисплей — устройство для показа изображений, порождаемых другими устройствами (например,компьютерами). Три закона современной мониторотехнике:
Одна из важнейших частейкомпьютера, и относиться к его выбору нужно серьезно. Кроме размера и качестваизображения мониторы отличаются и по частотным характеристикам (максимальнымподдерживаемым разрешениям и кадровым частотам). Впрочем, большинствопопулярных моделей имеют достаточно хорошие параметры, хотя разница в качествеизображения, конечно, есть. К хорошим недорогим маркам можно отнести Samsung,CTX, Samtron, LG, ViewSonic, Hyundai,. Более дорогие мониторы — Sony,Panasonic, NEC, Hitachi, MAG — действительно отличаются высоким уровнемкачества, однако далеко не всегда превосходят более доступные модели. Длянедорогих ПК рекомендуются мониторы с диагональю 15 дюймов, а для мощных ПК лучше подходят 17-дюймовые модели. От выбора монитора зависит не толькокачество изображения, но и здоровье работающего с ним человека. Наиболее четкоеи контрастное изображение имеют мониторы с кинескопами типа Sony, Trinitron,или похожие на них LG Flatron, ViewSonic, SonicTron, Mitsubishi Diamondtron,NEC CromaClear. Однако цена у мониторов с такими кинескопами довольно высокая,а разрешающая способность по горизонтали не самая лучшая. Кинескопы другоготипа — с теневой маской — стоят дешевле, но тоже имеют весьма качественноеизображение. Для недорогого компьютера обычно приобретаются мониторы сдиагональю 15". Для игрового ПК или работы с графикой лучше 17" модель.Мониторы большого размера — 19", 20" или 21" — используются восновном в сферах компьютерного дизайна и автоматизированного проектирования.Если хотите быть уверены в безопасности монитора, покупай те модели,соответствующие самому жесткому стандарту — TCO-99. Именно от монитора стоитпланировать бюджет покупки. Системный блок дешевеет достаточно быстро (50% вгод и более), а монитор обычно покупается надолго, и от него в большей степенизависит комфортность работы за компьютером и утомляемость. Качество изображенияи технология — вот на что надо обратить особое внимание. Размер диагоналиэкрана должен быть не менее 17 дюймов в случае монитора на базе ЭЛТ (электроннолучевойтрубки) и 15 дюймов в случае ЖК (LCD/ТFТ) — дисплея. ЖК-мониторы сейчас вполнедоступны по цене. Они чуть меньше, чем традиционные ЭЛТ-мониторы, подходят дляигр с динамичной трехмерной графикой (или требуют в этом случае мощныхпараметров компьютера, хотя современные модели уже стирают эту разницу), нозначительно более комфортны для зрения. Под задачи, связанные с работой смелкими деталями и изображениями (дизайн, 3D-моделирование, видеомонтаж),желательно брать монитор более 17 дюймов. Если же вы решите брать ЭЛТ-монитор, то рассматривайте только серьезных производителей, таких, например, какView Sonic, NEC, liyama, Mitsubishi, Nokia, Sony, CTX. В данном случае, выплатите не только за марку, но и за профессионализм производителя. Обязательнопосмотрите на монитор, прежде чем его покупать. Он должен понравиться именновашим глазам! Не покупайте монитор, основываясь исключительно на цифрах техническиххарактеристик или рекомендациях.
2. Системный блок или Корпус — В корпусе современного компьютера сконцентрировано большое количествоэлементов, выделяющих тепло. По большому счету, тепло выделяет практически всё,так как любая работающая электронная схема рассеивает некоторую мощность.Однако есть элементы, которые являются весьма интенсивными источниками тепла.Это процессор, микросхемы на материнской плате и на видеокарте, элементы наплате жесткого диска, элементы блока питания и т.д. Давно прошли те времена,когда процессор мог работать без принудительного охлаждения. Уже стал привычнымкулер на видеокарте, иногда он устанавливается также на северный мост чипсета ина жесткий диск. Современный корпус обычно имеет места для установки дополнительныхвентиляторов, которые призваны продувать весь внутренний объем корпусакомпьютера. Особенно остро проблема охлаждения стоит для компьютеров,насыщенных платами расширения, а также для компьютеров с «разогнанными»процессорами. Сами по себе корпуса не продаются отдельно, они поставляются вкомплекте с блоком питания. Основная его функция — преобразовывать переменныйток высокого напряжения (110-230 V) в постоянный ток низкого напряжения (+/-12V и +/-5 V). Выпускаются блоки питания мощностью 200 VA, 235 VA, 250 VA, 300VA, 350 VA и т.д.
3. Клавиатура — Компьютер- интерактивное устройство, это значит, что для общения с ним необходимопериодически вводить в него данные, в ответ на которые он будет совершатькакие-то действия. Без таких устройств, как мышь и клавиатура ПК бесполезен.
Клавиатуры существуют:
мультимедийные предоставляющиедополнительные возможности управления параметрами звука (громкость, балансчастот и пр.) и CD-ROM.
со встроенными функциямиуправления броузером Интернет, позволяющие получить доступ к основным пунктамменю (Избранное, Поиск, запуск броузера)
для любителей игр выпускаютсяклавиатуры с двухсторонним дублирование клавиш управления курсором (справа ислева. Иногда дублируется вся часть цифровой клавиатуры, которая традиционнорасполагается справа)
беспроводные клавиатуры,позволяющие работать в удалении от ПК на расстояние до 3-4 метров.
Основными производителямиклавиатур на рынке являются фирмы MicroSoft, Chickone, Genius, BTC и Cherry,обладающие, пожалуй, самым большим модельным рядом. Цена клавиатуры взависимости от фирмы производителя, исполнения и функциональной нагрузкой лежитв пределах 5,5 — 65 у. е.
4. Мыши — это вредныегрызуны, но есть и другие мыши — манипуляторы, которые передвигают курсор наэкране монитора, выполняют выделение объектов и еще много различных действий.На сегодняшний день существует огромное количество различных компьютерныхмышей. Они отличаются друг от друга размером, дизайном, количеством кнопок,формой, способом подключения и т.д. Старые модели мышей подключались ккомпьютеру через СОМ-порт, современные же мыши подключаются к компьютеру черезразъемы PS/2 или USB разъемы.
Прежде всего мыши бывают:
механические;
оптические и;
радио-мыши. Внутри механическоймышки резиновый шарик касается поверхности стола и вращает горизонтальный ивертикальный валики, тем самым дает информацию о перемещении курсора. Для такихмышек необходим коврик. В оптической мыши используется световой излучатель. Дляних коврик не нужен, они работают на любой ровной поверхности. Радио-мышкисоединяются с компьютером посредством радио-датчика, который подключен к портукомпьютера. С помощью таких мышек можно работать с компьютером на некоторомотдалении от него, скажем лежа на диване. Но существенным недостаткомрадио-мышей является постоянная смена батареек. Мышка снабжена минимум двумякнопками. Современные мышки имеют три и даже пять кнопок, вдобавок на такихмоделях есть один или два колесика — скрол, с помощью которых удобнопросматривать документы. Чтобы сделать выделение фрагмента достаточно выполнитьодин щелчок левой кнгопкой мыши. Для запуска программ на выполнение илиоткрытие папок необходимо сделать двойной щелчок, т.е. дважды быстро щелкнутьлевой кнопкой мыши. Еще можно выполнить двукратный щелчок, т.е. щелкнуть одинраз левой кнопкой мыши на значек и через пару секунд второй раз или нажатьклавишу F2, это позволяет переименовать имя файла или папки. Можно выделитьнесколько значков одновременно, для этого надо щелкнуть левой клавишей мыши встороне от значка и, удерживая левую кнопку протянуть указатель мыши так, чтобызахватить выделяемые значки. Все, что вы поймалы в рамку выделится и с нимиможно выполнить различные действия — скопировать, запустить, переместить илиудалить. Чтобы убрать выделение достатчно щелкнуть на свободное место. Любойзначек можно с помощью мышки перетащить в другое место для этого надо щелкнутьна объект один раз и, удерживая левую кнопку мыши перенести его в другое местои отпустить клавишу, значек там и останется. Такой способ называетсяdrag-and-drop (перетащить и бросить). Если перемещать значки и удерживать приэтом клавишу Ctrl, то получим копии значков. Щелчок правой клавишей мышиоткрывает контекстное меню объекта — окно, в котором предоставлен список длявыбора определенной команды. У разных объектов разные контекстные меню, но увсех есть строка Свойства (Properties), из которого можно многое узнать обобъекте.
5. Акустика — компьютерные колонки — отвечают за вывод звуковых сигналов.
Вот и все комплектующиекомпьютера.
Компьютер изнутри.
Компоненты системного блокаиспользуются для обработки и хранения информации. На рисунке изображен типичныйкомпьютер изнутри. Давайте разбираться, что же находится в «черном ящике»(ну, или сером, или белом — смотря у кого какой цвет корпуса).
Самое главное — материнскаяплата, она изображена под номером 1. Номер 2 — это вентилятор процессора.Под вентилятором виден радиатор, а уже под радиатором — сам процессор. Безснятия вентилятора и радиатора процессор вы не увидите.
/>
Видеокарта изображена подномером 3. Номер 4 — жесткие диски, на рисунке их два. Номер 5 — это привод длячтения (записи) оптических дисков (CD, DVD). По внешнему виду определить, какойименно привод, нельзя, нужно читать, что написано на наклейке сверху или же напередней панели привода. Жесткие диски и привод CD/DVD подключаются кматеринской плате с помощью шлейфов, изображенных под номером 6. Слотырасширения, в которые устанавливаются дополнительные платы расширения,изображены под номером 7. Номер 8 — это блок питания.
Винчестер или прощеговоря «винт» (HDD читается как «хард диск драйв») — этонакопитель на жестких магнитных дисках (НЖМД) в нем хранится вся информация скоторой вы работаете, установленные программы, документы, в том числе иоперационная система, которая загружает собственно ваш компьютер. Только,пожалуйста, не путайте компьютерные винчестеры вот с этими винчестерами. Именнос винта информация поступает в оперативную память, но в отличие от памяти, навинчестере стере данные сохраняются даже при выключении компьютера.
/> />
Жесткий диск (hdd, hard diskdrive) — используется для хранения постоянных данных (ведь содержимоеоперативной памяти стирается при выключении питания).
/>
Материнская плата (mother board)- самая главная часть компьютера, к которой подключаются все остальные егокомпоненты. Продолжим о материнских платах:
материнские платы производятразличные производители, (китайцы иногда делают компьютеры не хуже чемевропейцы) из которых можно выделить: — GigaByte, Microstar, ASUS, Intel и т.д.Иногда, покупая бренд, мы переплачиваем за имя, но получаем качество, хотя невсегда. Я лично ничего не имею против всех перечисленных производителей — длябольшинства людей абсолютно параллельно как карта влияет на разгон процессора,но у меня были материнские платы GigaByte, Apox на одном компьютер глючила, ана другом работала нормально, так же неплохо работает ASUS. Если вы будетепокупать, определитесь с брендом, а потом смотрите подходящую похарактеристикам карту, в магазине, кстати, может не оказаться материнских платнужного вам производителя.
Сокет (Socket) — это разъем подпроцессор. В материнскую плату может быть вставлен процессор с определеннымихарактеристиками, т.е. скорее всего, вы не сможете взять процессор со старогокомпьютер знакомого и вставить его в свою материнскую плату, даже если маркапроцессора походит — проблема может крыться в том, что не подходит разъем. Делов том, что под процессоры выпускают материнские платы, соответствующие почастотам и т.п. Например, материнская плата Socket 775 предназначена для работыс процессорами s775 Intel, а не с процессорами s1366 Intel, или процессорамиAMD.
Интегрированные устройства. Всамом начале все плевались и не хотели покупать материнские платы с интегрированнымзвуком, видео, и т.п., а сейчас вполне нормально, производители материнскихплат добились своего, отношение поменялось, даже для офиса и работы с текстомсамый бюджетный вариант. Если вы покупаете себе компьютер для игр, если у васесть дети или вы сами смотрите как играют другие, то вам нужно покупатьматеринскую плату и видеокарту отдельно. Переплачивать, покупая интегрированнуюв материнскую плату видеокарту, и видекорату отдельно, я бы не советовал. Звуквполне нормально работает и интегрированный и если вы не обладаете тончайшимслухом, то разницы вы не заметите.
Характеристики. Каждаяматеринская плата обладает своими характеристиками — тип поддерживаемой памяти- например: DDR2 DIMM, 667 — 1066 МГц, Max объем оперативной памяти, гнездопроцессора, поддержка типов процессоров, поддержка UDMA/100, Serial ATA,частота шины — например: 800/1066/1333 МГц, формат платы.
Слоты, порты и иххарактеристики. Для некоторых внутренних устройств предусмотрены специальныеслоты, ведь проще вставить устройство в слот, чем устройство выпаивать.Например в материнской плате есть слот для видеокарты PCI Express (обратитевнимание на добавление — x16, на этот показатель будете смотреть когда станетепокупать видеокарту). Слоты PCI предназначены для добавления встраиваемогомодема, адаптеров, звуковой карты, сетевой карты и т.п. Порты — например: 4xUSB2. 0, 1xCOM, LPT, Ethernet, PS/2 (клавиатура), PS/2 (мышь).
Процессор (processor, CPU,central processing unit) — производит обработку данных.
Оперативная память (ram, randomaccess memory) — используется для хранения выполняемых программ и данных,обрабатываемых процессором. Самым главным элементом в системном блоке, можносказать его «мозгом», является микропроцессор — это маленькаяэлектронная схема на материнской плате, которая выполняет все вычисления иобработку информации. Микропроцессор может выполнить сотни операций и делаетэто со скоростью в несколько десятков или даже сотен миллионов операций всекунду. Процессор умеет считать, он переводит всю обрабатываемую информацию,будь-то текст, графика, музыка, видео — в цифровую, т.к. технически ему удобнееработать с цифрами. На сегодняшний день есть две самые популярныефирмы-изготовители процессоров: Intel с процессором Pentium (упрощенный вариантCeleron) и AMD с процессором Athlon (упрощенный вариант Sempron). Параметромбыстродействия процессора является тактовая частота, чем она выше, тем быстрееработает компьютер.
/>/>/>
Кроме обычных процессороввыпускаются также двухядерные, т.е. в одной микросхеме находятся сразу двапроцессора, которые работают параллельно и тем самым повышают скорость работыкомпьютера, есть более мощные — четырехядерные процессоры
Корпус (case) — «рама»компьютера, в которую устанавливаются все комплектующие.
Блок питания (power unit) — обычно поставляется вместе с корпусом, но является отдельной частью компьютера.Подает питание на материнскую плату и другие компоненты компьютера.
Дисковод для гибких дисков(FDD, floppy disk drive) — на современных компьютерах часто не устанавливаютFDD, но, возможно, вы все-таки захотите его иметь в комплектации своей машины.Дискета (FDD — Floppy Disk Drive) сейчас 3,5 дюйма — гибкий магнитный диск (ГМД), которая вставляется в дисковод — накопитель на гибкихмагнитных дисках (НГМД) для считывания с нее информации. Эти дискеты намногопрочнее своих предшественников 5,25", рабочая область для считыванияинформации закрывается пластиной. Дискета представляет собой гибкую пластиковуюпластину, защищенную пластмассовым корпусом. Для защиты от случайной перезаписислужит окошечко снизу: в открытом положении информация защищена, разрешенотолько чтение, а в закрытом положении все разрешено, т.е. перезапись,редактирование и т.д.
/> />
Различают такие технологии какCD и DVD: среди CD технологии есть два основных формата CD-R и CD-RW. Накомпакт-диск CD-R информация записывается только один раз и после это дискиспользуется для чтения, но не для записи. Формат же CD-RW дает возможностьстирать данные и снова записывать до 1000 раз. Емкость таких дисков до 800 МБ.Аналогично DVD-R и DVD-RW, емкость этих дисков уже 4,7 ГБ, на них можнозаписать несколько полнометражных фильмов. Есть двухслойные DVD диски, емкостькоторых достигает 17 ГБ.
Для чтения таких компакт-дисковпредназначен дисковод CD-ROM и DVD-ROM. Привод cd/DVD — целесообразно приобрести пишущий DVD-привод, хотя можно и сэкономить, поставивна ПК комбинированный (combo) привод, умеющий читать и записывать CD-диски итолько читать DVD-диски.
/> />
Видеокарта (video card) — отвечает за вывод информации на монитор (дисплей). В некоторых случаях можетбыть встроенной в материнскую плату.
Звуковая карта (sound card) — используется для воспроизведения звука, обычно встроена в материнскую плату.
Сетевая карта (network card) — используется для подключения к локальной сети, обычно встроена в материнскуюплату. На современных компьютерах имеются сетевые платы, позволяющиеподключаться к сети стандарта Fast Ethernet/Gigabit Ethernet (скорость 100/1000Мб/с).
Виды памяти. Память компьютераиспользуется на трёх уровнях:
постоянная;
основная (или оперативная);
внешняя.
Постоянная память ПЗУ — постоянное запоминающее устройство хранит информацию базовой системыввода-вывода, ее использует только процессор для своих нужд. Оперативнаяпамять ОЗУ — оперативное запоминающее устройство предназначена длякратковременного хранения информации. Из нее процессор берет программы иисходные данные для обработки, в нее он записывает полученные результаты ихранит их там. Память называется опреративной, потому что работает оченьбыстро, но при выключении компьютера стирается. Она представляет собой плоскиепрямоугольные пластины. Объем памяти на сегодняшний день от 256 МБ до 1 ГБ ивыше. Чем больше памяти, тем устойчивее работает ваш компьютер и позволяетзапускать одновременно несколько больших программ. Но если памяти мало, томашина работает медленно, иногда «зависает» — тормозит, программымешают друг другу и могут вообще не работать.
Внешняя память физическиотделена от процессора и предназначена для долговременного хранения какогоугодно количества информации, входит в состав компьютера в виде отдельныхпериферийных устройств.
/> />
Монитор (monitor, display) — используется для отображения информации, подключается к видеокарте. Компьютерможет прекрасно работать и без монитора, если он не предназначен для работы спользователем. Но такие компьютеры мы рассматривать не будем.
Клавиатура (keyboard) — устройство для ввода данных.
Мышь (mouse) — без манипуляторамышь работать с современным компьютером очень неудобно, поэтому мышь (илидругое указательное устройство, например TouchPad на ноутбуках) являетсяобязательным компонентом компьютера. Задняя панель компьютера.
Блок питания
В верхнем левом углу системногоблока находится блок питания. Поскольку все компоненты в системном блокепитаются постоянными токами с напряжениями 5, 12 или 3,3 В, блок питанияпредставляет собой, по сути, выпрямитель и набор трансформаторов.
/>
"Техническое обслуживание средств вычислительной техники и компьютерныхсетей"
Выпускники данной специальностиполучают знания и навыки в области технического обслуживания средств вычислительнойтехники (СВТ) и компьютерных сетей; обеспечения работоспособности, обнаруженияи устранения неисправности в СВТ и компьютерных сетях; составлении программыпрофилактического обслуживания СВТ; производства установки, адаптации,сопровождения и эксплуатации типового программного обеспечения; созданияинсталляционных пакетов для установки разрабатываемого программногообеспечения. Т.е. специалист данного направления сможет составить, настроить иотремонтировать компьютерную технику и компьютерные сети, а также использоватьв своей деятельности типовое программное обеспечение.