Тенденции развития ПК

Реферат

на тему «Тенденции развития ПК»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Выполнил: студент группы ИВТ-103 Мухаметгареева М.В.

Проверил:Котенко П.С.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

«Уфа 2012»

 

На пути к  счетной машине. Первоначально компьютер (от англ. computer – «вычислитель», «расчетчик») предназначался для выполнения сложных однообразных вычислений. История современной вычислительной техники насчитывает чуть более полувека, первым механическим компьютером считают абак (ассоциируется с обычными счетами). Этот «компьютер» имел память – костяшки на счетах, а для сложения и вычитания «использовался» человек, он производил вычисления.

В 1642–1643гг. французский философ Паскаль изобрел и сконструировал первое механическое счетное устройство, позволяющее складывать в десятичной системе счисления.

В 1673г. Лейбниц, немецкий философ, изобрел «компьютер» который не только складывал, но и умножал.

Эти машины, по сегодняшним  меркам, нельзя назвать компьютерами и даже калькуляторами. История механических компьютеров – это история цифрового колеса и привода.

Чарльз Бэббидж, декан  кафедры математики Кембриджского  университета, спроектировал автоматическую механическую вычислительную машину. В основу ее работы ученый положил свойства многочленов степени n-1: конечные разности n-ого порядка равны нулю. Основное назначение разностной машины Бэббидж видел в составлении таблиц, однако она могла проверять уже существующие таблицы; могла наряду с одним заранее заданным действием вычислить значения некоторых функций с помощью специально подобранных формул.

Период с 1842 по 1848г. Бэббидж посвятил созданию аналитической машины. Машина состояла из трех основных блоков:

1. склад –  память для хранения чисел на регистрах, состоящих из механических колес;
2. фабрика – блок для выполнения арифметических операций;
3. устройство, оставленное автором без названия, для управления процессом вычисления, осуществления выборки чисел из памяти, выполнения вычислений и вывода результата.

Перфокарты, используемые в машинах, разделились на две  группы: оперативные – для выполнения арифметических операций и управляющие – для осуществления загрузки чисел из регистров в арифметическое устройство и выгрузки обратно в память, а также ввода-вывода. Перфокарты – это управляющие передачей чисел в машине.

Разностная и аналитическая  машины при жизни автора не были построены. Одной из причин считают то, что мыслитель Бэббидж намного опередил свое время: при существующей технике и производстве нельзя было детально и точно воспроизвести чертежи.

В аналитической машине предусматривались все основные элементы присущие современному компьютеру: склад – память, фабрика – арифметическое устройство процессора, устройство для управления – управляющее устройство процессора.

Автоматизация и перфокарты. Одна из простейших «машин», которой можно программно управлять – обычная электрическая лампа. С помощью включателя можно зажечь или погасить ее. Если разобрать включатель, то обнаружатся контакты, замыкание которых приводит к включению, а размыкание к выключению. Тоже действие легко продемонстрировать, вставляя между замкнутыми контактами кусок картона. Он замкнет цепь, и лампочка погаснет. Если в картоне проделать отверстие, то лампочка будет гореть. Можно составить программу для лампочки и записать ее на куске картона: есть дырка – горит лампочка, нет – не горит. Подобная идея использована в перфокартах – картонных картах с отверстиями.

В 1801г. французский конструктор Мари Жаккар создал автоматический ткацкий станок управляемый перфокартами. Перфокарты произвели переворот не только в ткацком деле, но и в статистике.

В 1820г. во Франции Томас де Колмер  построил первый механический компьютер-калькулятор. Он складывал, вычитал, умножал, делил в ручном режиме.

Первое поколение  компьютеров. В конце 30-х гг. 20-ого века многочисленные устройства, использующие перфокарты в роли носителей закодированной информации, стали достаточно надежны и по меркам того времени обладали хорошей скоростью считывания. Их начали применять для хранения информации и в качестве устройства ввода-вывода, когда ученые приступили к созданию цифровых машин компьютеров. Одна из таких машин была сделана группой ученых из фирмы IBM под руководством Айкена и получила название Марк 1.

 Марк 1 мог выполнять не только 4 основных арифметических действия с 23-разрядными десятичными числами, но и специально встроенные алгоритмы для вычисления тригонометрических функций и логарифмов. Машина «программировалась с перфоленты, которая двигалась только вперед. Результат выдавался на перфоратор или обыкновенную электрическую пишущую машинку. Марк 1 использовал для выполнения арифметических операций вращающиеся диски-счетчики и для некоторых функций  – электромагнитное реле. Так что эту машину уже можно было классифицировать как «релейный» компьютер. Марк 1 размещался вдоль 20-метровой стены, весил около 5 тонн, работал медленно (3-5 сек. для умножения).

В 1942 г. Джон Экерт и  Джон Моучли (США) задумали создать  быстродействующую ЭВМ, получившую название ENIAC (электронный числовой интегратор и вычислитель). Несмотря на то, что размер машинного слова был всего 10 десятичных цифр, ENIAC производил 300 операций умножения в секунду и около 5000 сложений и вычитаний. Такой производительности удалось достичь при помощи хранения в памяти машины готовых результатов таблиц умножения. Вместо «медленных» реле ENIAC использовал 18 тысяч электронных вакуумных ламп, а для ввода-вывода закодированной информацией перфокарты. Программа вычислений задавалась в ручную с помощью механических переключателей и гибких кабелей со штекерами, которые вставлялись в нужные разъемы, что напоминало телефонные станции начала 20-ого века. Фактически программы на этой машине не записывались, а «навтыкивались».

ENIAC можно назвать первым удачным быстродействующим электронным цифровым компьютером, который успешно работал 1946 -1955гг.

 После Второй мировой  войны американский математик Джон фон Нейман приступил к разработке собственного компьютера – IAS (институт передовых исследований). Он впервые был представлен в 1952 г. в Принстоне.

Машинные слова стала  измеряться в битах, т.е. двоичных разрядов. Машинное слово в IAS составило 40 бит, именно такое количество информации могло передаваться между памятью и процессором за одну передачу. Память состояла из 4096 таких слов. В соответствии с идеями Неймана слово, записанное в память может представлять собой либо команду процессору (инструкцию), либо данные (например, для вычислений).

Регистры процессора использовались, чтобы хранить данные и результаты команд. Процессор IAS состоял из блока обработки данных и управляющего устройства, которое и осуществляло выполнение программы. Для синхронизации работы всех устройств машины использовались электронные часы. В IAS использовались основные принципы повлиявшие на все последующие цифровые машины.

Джон фон Нейман в 1954 г. предложил основы алгоритмического языка FORTRAN, разработанного гораздо позднее и популярного до сих пор.

Второе поколение  компьютеров. Производились приблизительно с 1955 по 1964г. В 1948г. был изобретен транзистор – полностью вытеснил вакуумные лампы из конструкции ЭВМ. Он занимал в десятки раз меньше места, выделял меньше тепла, потреблял меньше электроэнергии, работал более надежно.

Усовершенствовалась память машины. Электронно-лучевые трубки и ультразвуковые линии задержки были заменены ферритовыми сердечниками и магнитными барабанами. Изменение произошли и в процессоре – увеличился набор команд, стало возможным читать и писать не только по адресам в памяти, указанным в команде, но и вычислять их. Были разработаны специальные процессоры IO (англ. input-output – «ввод-вывод») для управления вводом-выводом и передачей информации.

Появились новые машинно-независимые  языки программирования: FORTRAN и Algol. Началась разработка программного обеспечения для вычислительных машин. В первую очередь это относилось к системам так называемой пакетной обработки (когда задачи для машины собирались в пакеты: ввод задач, обработка, вывод), которая является зачатками современных операционных систем.

Первые машины второго поколения  фактически являлись гибридными, т.е. создавались  с использованием и старой, и новой  технологий.

1965г. считается годом  появления компьютеров третьего поколения. Революцию в технологии производства ЭВМ третьего поколения вызвало создание интегральных схем. Джек Килби собрал компоненты электронной схемы (транзисторы, конденсаторы, резисторы) в едином куске полупроводника. Так появилась первая интегральная схема, произведенная американской корпорацией Texas Instruments. В небольшой объем интегральной схемы удалось поместить сразу сотни и тысячи транзисторов, в результате уменьшились размеры ЭВМ и упростился монтаж.

Одновременно появился класс памяти ЭВМ – ПЗУ (постоянное запоминающее устройство; англ.: ROM). Из ПЗУ допускалось лишь чтение данных. Удалось не только удешевить компьютерную память, но и решить проблему защиты некоторых важных программ ЭВМ, помещая их при производстве в ПЗУ. Обычная память, доступная и для записи, и для чтения, получила название ОЗУ (оперативное запоминающее устройство; англ.: RAM).

     Техника микропрограммирования стала использоваться при проектировании процессоров. Сами команды процессора реализовались как микропрограммы. Программирование таким образом «спустилось» внутрь процессора. Набор инструкций «микропрограммированного» процессора можно изменить всего лишь заменой микрокода, содержащегося в управляющей памяти. Это делает возможным перенастройку такого процессора на систему команд другого и позволяет выполнить программы с чужой машины.

Способность производить  вычисления параллельно – это  еще одна характерная черта компьютеров третьего поколения.

Современный компьютер. В 1971г. был сделан ещё один важный шаг на пути к персональному компьютеру — фирма Intel выпустила интегральную схему, аналогичную по своим функциям процессору большой ЭВМ. Так появился первый микропроцессор Intel-4004. Уже через год был выпущен процессор Intel-8008, который работал в два раза быстрее своего предшественника.

Вначале эти микропроцессоры  использовались только электронщиками-любителями и в различных специализированных устройствах. Первый коммерчески распространяемый персональный компьютер Altair был сделан на базе процессора Intel-8080, выпущенного в 1974г. Разработчик Altair—крохотная компания MIPS из Альбукерка (шт. Нью-Мексико) — продавала машину в виде комплекта деталей за 397 долл., а полностью собранной—за 498 долл. У компьютера была память объёмом 256 байт, клавиатура и дисплей отсутствовали. Можно было только щёлкать переключателями и смотреть, как мигают лампочки. Вскоре у Altair появились и дисплей, и клавиатура, и добавочная оперативная память, и устройство долговременного хранения информации (сначала на бумажной ленте, а затем на гибких дисках).

А в 1976г. был выпущен первый компьютер фирмы Apple, который представлял собой деревянный ящик с электронными компонентами. Если сравнить его с выпускаемым сейчас iMac, то становится ясным, что со временем изменялась не только производительность, но и улучшался дизайн ПК.

Вскоре к производству ПК присоединилась и фирма IBM. В 1981г. она выпустила первый компьютер IBM PC. Благодаря принципу открытой архитектуры этот компьютер можно было самостоятельно модернизировать и добавлять в него дополнительные устройства, разработанные независимыми производителями. За каких-то полгода IBM продала 50 тыс. машин, а через два года обогнала Apple по объёму продаж.

Современный ПК это:

1. Простой, наглядный, удобный, не требующий глубоких знаний в области вычислительной техники способ управления. Все технические средства, обеспечивающие взаимодействие человека и ЭВМ, сделаны так, чтобы на них безбоязненно мог работать даже ребенок. Общение человека и компьютера организованно в диалоговом режиме.

2. Разработано большое  количество программных средств  для различных областей применения.

3. Малогабаритные устройства  внешней памяти большой емкости  допускают замену одного накопителя другим.

4. Благодаря малому габариту и массе для установки не требуется специальных приспособлений, достаточно место на рабочем столе.

5. Конструкция персонального  компьютера, его внешнее оформление  привлекательны по цвету и  форме, удовлетворяют эргономическим  показателям.

В настоящее время  одними из самых популярных компьютеров  стали модели IBM. Рассмотрим основную структуру и характеристики персонального компьютера IBM. В состав базового комплекта входят: системный блок, монитор, клавиатура, печатающее устройство (принтер), сканер, мышь.

Основой персонального  компьютера является системный блок. Он организует работу, обрабатывает информацию, производит расчеты, обеспечивает связь человека и ЭВМ. Системный блок персонального компьютера состоит из системной платы, имеющей размеры 212/300 мм и расположенной в самом низу, динамика, вентилятора, источника питания, нескольких дисководов, видеокарты – отвечает за воспроизведения изображения.

Клавиатура есть у  каждого компьютера. С его помощью  в компьютер вводят информацию или отдают компьютеру команды. При работе с компьютером больше всего информации мы получаем, глядя на экран монитора. Мышь - очень удобная пластмассовая машинка для употребления компьютером.  Это как бы "клавиатура наоборот". У клавиатуры более 100 клавиш, а у мыши всего 2.