Размер: px

Начинать показ со страницы:

Транскрипт

1 Введение. Роль и значение ВТ в современном обществе. Области применения персональных компьютеров. Существует множество определений научной дисциплины «информатика». Одно из них такое: Информатика наука о методах представления, накопления, передачи и обработки информации с помощью компьютера. Это наука об информационной деятельности, информационных процессах. Существование науки «Информатики» невозможно без изучения компьютера, так как эта наука связана со временем его возникновения. Информатика научная дисциплина с широчайшим диапазоном применения. Её основные направления: разработка вычислительных систем и программного обеспечения; теория информации, изучающая процессы, связанные с передачей, приёмом, преобразованием и хранением информации; методы искусственного интеллекта, позволяющие создавать программы для решения задач, требующих определённых интеллектуальных усилий при выполнении их человеком (логический вывод, обучение, понимание речи, визуальное восприятие, игры и др.); системный анализ, заключающийся в анализе назначения проектируемой системы и в установлении требований, которым она должна отвечать; методы машинной графики, анимации, средства мультимедиа; средства телекоммуникации, в том числе, глобальные компьютерные сети; разнообразные приложения, охватывающие производство, науку, образование, медицину, торговлю, сельское хозяйство и все другие виды деятельности. Термином информатика обозначают совокупность дисциплин, изучающих свойства информации, а также способы представления, накопления, обработки и передачи информации с помощью технических средств. Теоретическую основу информатики образует группа фундаментальных наук: теория информации, теория алгоритмов, математическая логика, теория формальных языков и грамматик, комбинаторный анализ и т. д. Информатика включает такие разделы: архитектура ЭВМ, операционные системы, теория баз данных, технология программирования и другие. Современная эпоха характеризуется как эпоха глобальных информационных технологий: Накопленная ранее информация постепенно переводится в цифровую форму и поступает на хранение во всемирные информационные сети. Новая информация производится в цифровом виде с помощью ЭВМ. Возникают информационные сети, охватывающие рабочие места и домашние компьютеры. В сферу изучения информатики включаются информационные системы, предназначены для оказания помощи специалистам, руководителям, для принятия решений и системы искусственного интеллекта. Для использования новых информационных технологий необходимо: 1. внедрении ЭВМ, оргтехники; 2. участии пользователей в информационном процессе; 3. доступном интерфейсе; 4. использовании пакетов прикладных программ; 5. доступ к базам данных с помощью сетей; 6. использование телекоммуникаций. В вычислительной технике существует периодизация развития электронных вычислительных машин. ЭВМ относят к тому или иному поколению в зависимости от типа основных используемых в ней элементов или от технологии их изготовления. Ясно, что границы поколений в смысле времени сильно размыты, так как в одно и то же время фактически выпускались ЭВМ различных типов; для отдельной же машины вопрос о ее принадлежности к тому или иному поколению решается достаточно просто.

2 В 1833 г. английский ученый Чарльз Бэббидж, занимавшийся составлением таблиц для навигации, разработал проект «аналитической машины». По его замыслу, эта машина должна была стать гигантским арифмометром с программным управлением. В машине Бэббиджа предусмотрены были также арифметические и запоминающие устройства. Его машина стала прообразом будущих компьютеров. Но в ней использовались далеко не совершенные узлы, например, для запоминания разрядов десятичного числа в ней применялись зубчатые колеса. Осуществить свой проект Бэббиджу не удалось из-за недостаточного развития техники, и «аналитическая машина» на время была забыта. Спустя 100 лет машина Бэббиджа привлекла внимание инженеров. В конце 30-х годов 20 века немецкий инженер разработал первую двоичную цифровую машину Z1. В ней широко использовались электромеханические реле, то есть механические переключатели, приводимые в действие электрическим током. В 1941 г. Цузе создал машину Z3, полностью управляемую с помощью программы. В 1944 г. американец Говард Айкен на одном из предприятий фирмы IBM построил мощную по тем временам машину «Марк-1». В этой машине для представления чисел использовались механические элементы - счетные колеса, а для управления применялись электромеханические реле. Поколения компьютеров Историю развития компьютеров удобно описывать, пользуясь представлением о поколениях вычислительных машин. Каждое поколение ЭВМ характеризуется конструктивными особенностями и возможностями. Деление ЭВМ на поколения является условным, поскольку в одно и то же время выпускались машины разного уровня. Первое поколение Резкий скачок в развитии вычислительной техники произошел в 40-х годах, после Второй мировой войны, и связан он был с появлением качественно новых электронных устройств - электронно-вакуумных ламп, которые работали значительно быстрее, чем схемы на электромеханическом реле, а релейные машины быстро вытеснены более производительными и надежными электронными вычислительными машинами (ЭВМ). Применение ЭВМ значительно расширило круг решаемых задач. Стали доступны задачи, которые раньше просто не ставились: расчеты инженерных сооружений, вычисления движения планет, баллистические расчеты и т.д. Первая ЭВМ создавалась в гг. в США и называлась она ЭНИАК. Эта машина содержала около 18 тысяч электронных ламп, множество электромеханических реле, причем ежемесячно выходило из строя около 2 тысяч ламп. У машины ЭНИАК, а также у других первых ЭВМ, был серьезный недостаток - исполняемая программа хранилась не в памяти машины, а набралась сложным образом с помощью внешних перемычек. В 1945 г. известный математик и физик-теоретик фон Нейман сформулировал общие принципы работы универсальных вычислительных устройств. Согласно фон Нейману вычислительная машина должна была управляться программой с последовательным выполнением команд, а сама программа - храниться в памяти машины. Первая ЭВМ с хранимой в памяти программой была построена в Англии в 1949 г. В 1951 году в СССР была создана ЭВМ под руководством крупнейшего конструктора вычислительной техники С. А. Лебедева. ЭВМ постоянно совершенствовались, благодаря чему к середине 50-х годов их быстродействие удалось повысить от нескольких сотен до нескольких десятков тысяч операций в секунду. Однако при этом электронная лампа оставалась самым надежным элементом ЭВМ. Использование ламп стало тормозить дальнейший прогресс вычислительной техники. Впоследствии на смену лампам пришли полупроводниковые приборы, тем самым завершился первый этап развития ЭВМ. Вычислительные машины этого этапа принято называть ЭВМ первого поколения. Действительно, ЭВМ первого поколения размещались в больших машинных залах, потребляли много электроэнергии и требовали охлаждения с помощью мощных вентиляторов. Программы для этих ЭВМ нужно было составлять в машинных кодах, и этим могли заниматься только специалисты, знающие в деталях устройство ЭВМ.

3 Второе поколение Разработчики ЭВМ всегда следовали за прогрессом в электронной технике. Когда в середине 50-х годов на смену электронным лампам пришли полупроводниковые приборы, начался перевод ЭВМ на полупроводники. Полупроводниковые приборы (транзисторы, диоды) были, во - первых, значительно компактнее своих ламповых предшественников. Во - вторых они обладали значительно большим сроком службы. В - третьих, потребление энергии ЭВМ на полупроводниках было существенно ниже. С внедрением цифровых элементов на полупроводниковых приборах началось создание ЭВМ второго поколения. Благодаря применению более совершенной элементной базы начали создаваться относительно небольшие ЭВМ, произошло естественное разделение вычислительных машин на большие, средние и малые. В СССР были разработаны и широко использовались серии малых ЭВМ «Роздан», «Наири». Уникальной по своей архитектуре была машина «Мир», разработанная в 1965 г. в Институте кибернетики Академии Наук УССР. Она предназначалась для инженерных расчетов, которые выполнял на ЭВМ сам пользователь без помощи оператора. К средним ЭВМ относились отечественные машины серий «Урал», «М - 20» и «Минск». Но рекордной среди отечественных машин этого поколения и одной из лучших в мире была БЭСМ - 6 («большая электронно-счетная машина», 6 - я модель), которая была создана коллективом академика С. А. Лебедева. Производительность БЭСМ - 6 была на два - три порядка выше, чем у малых и средних ЭВМ, и составляла более 1 млн. операций в секунду. За рубежом наиболее распространенными машинами второго поколения были «Элиот» (Англия), «Сименс» (ФРГ). Третье поколение Очередная смена поколений ЭВМ произошла в конце 60-х годов при замене полупроводниковых приборов в устройствах ЭВМ на интегральные схемы. Интегральная схема (микросхема) - это небольшая пластинка кристалла кремния, на которой размещаются сотни и тысячи элементов: диодов, транзисторов, конденсаторов, резисторов и т. д. Применение интегральных схем позволило увеличить количество электронных элементов в ЭВМ без увеличения их реальных размеров. Быстродействие ЭВМ возросло до 10 миллионов операций в секунду. Кроме того, составлять программы для ЭВМ стало по силам простым пользователям, а не только специалистам - электронщикам. В третьем поколении появились крупные серии ЭВМ, различающиеся своей производительностью и назначением. Это семейство больших и средних машин IBM360/370, разработанных в США. В Советском Союзе и в странах СЭВ были созданы аналогические серии машин: ЕС ЭВМ (Единая Система ЭВМ, машины большие и средние), СМ ЭВМ (Система Малых ЭВМ) и «Электроника» (система микро - ЭВМ). Четвертое поколение В процессе совершенствования микросхем увеличивалась их надежность и плотность размещенных в них элементов. Это привело к появлению больших интегральных схем (БИС), в которых на один квадратный сантиметр приходилось несколько десятков тысяч элементов. На основе БИС были разработаны ЭВМ следующего - четвертого поколения. Благодаря БИС на одном крошечном кристалле кремния стало возможным разместить такую большую электронную схему, как процессор ЭВМ. Однокристальные процессоры впоследствии стали называться микропроцессорами. Первый микропроцессор был создана компанией Intel(США) в 1971 г. Это был 4 - разрядный микропроцессор Intel 4004, который содержал 2250 транзисторов и выполнил 60 операций в секунду. Микропроцессоры положили начало мини - ЭВМ, а затем и персональным компьютерам, то есть ЭВМ, ориентированным на одного пользователя. Началась эпоха персональных компьютеров (ПК). Кроме персональных компьютеров, существуют и другие, значительно более мощные компьютерные системы. Влияние персональных компьютеров на представление людей о вычислительной технике оказалось настолько большим, что постепенно из обихода исчез термин «ЭВМ», а его место прочно заняло слово «компьютер».

4 Пятое поколение Начиная с середины 90-х годов, в мощных компьютерах начинают применяться БИС супермасштаба, которые вмещали сотни тысяч элементов на квадратный сантиметр. Многие специалисты стали говорить о компьютерах пятого поколения. Характерной чертой компьютеров пятого поколения должно быть использование искусственного интеллекта и естественных языков общения. Предполагается, что вычислительные машины пятого поколения будут легко управляемы. Пользователь сможет голосом подавать машине команде. Переход к компьютерам пятого поколения предполагал переход к новым архитектурам, ориентированным на создание искусственного интеллекта. Считалось, что архитектура компьютеров пятого поколения будет содержать два основных блока. Один из них собственно компьютер, в котором связь с пользователем осуществляет блок, называемый «интеллектуальным интерфейсом». Задача интерфейса понять текст, написанный на естественном языке или речь, и изложенное таким образом условие задачи перевести в работающую программу. Основные требования к компьютерам 5-го поколения: создание развитого человекомашинного интерфейса (распознавание речи, образов); развитие логического программирования для создания баз знаний и систем искусственного интеллекта; создание новых технологий в производстве вычислительной техники; создание новых архитектур компьютеров и вычислительных комплексов. Классификация ВТ Существует много разных типов компьютеров, в том числе: суперкомпьютеры, мейнфреймы, серверы, настольные компьютеры, рабочие станции, портативные компьютеры, сверхпортативные устройства. Суперкомпьютеры В настоящее время суперкомпьютерами принято называть компьютеры с огромной вычислительной мощностью. Супер-ЭВМ отличаются от серверов которые необходимы для оперативной обработки запросов. Они отличаются и от мэйнфреймов, которые так же обладают высокой производительностью, но служат для одновременной работы с множеством пользователей. Суперкомпьютеры могут применяться и для работы с одной программой. Которая требует мощных ресурсов. Это моделирование погоды, расчет техпроцесса на производстве, ядерные испытания. Наиболее «продвинутыми» процессорами в России на сегодняшний день являются модели «МЦСТ R1000» (четыре ядра, частота 1 Ггц) и гибридный шестиядерный «Эльбрус- 2С+». Обе микросхемы изготовлены по технологии 90-нм. К концу 2012 г. у компании ожидается к выходу четырехъядерный процессор «Эльбрус-4S», изготавливаемый по технологии 65-нм, а в 2015 г. МЦСТ по госконтракту с Минпромторгом планирует завершить разработку восьмиядерного процессора. Сейчас основным рынком сбыта процессоров является оборонный сектор. Одним из крупнейших проектов, где они используются, являются системы противовоздушной обороны. Серверы

5 Серверы представляют собой высокопроизводительные компьютеры, используемые на предприятиях и в других организациях. Серверы обслуживают многих конечных пользователей или клиентов. Настольные компьютеры Существуют разные варианты настольных компьютеров с разными возможностями. Настольные компьютеры поддерживают различные типы подключений, параметры видео и самые разнообразные периферийные устройства. Рабочие станции Рабочие станции представляют собой коммерческие компьютеры большой мощности. Они разработаны для специализированных профессиональных областей применения, например, для запуска таких конструкторских программ, как САПР (систем автоматизированного проектирования). Рабочие станции используются для создания трехмерной графики, анимации и моделирования виртуальной реальности. Кроме того, их можно использовать в качестве управляющих станций для телекоммуникационного или медицинского оборудования. Как и серверы, рабочие станции обычно снабжаются несколькими ЦП, большим количеством ОЗУ и несколькими быстродействующими дисками большой емкости. Обычно у рабочих станций бывают очень мощные графические возможности и большой монитор, или несколько мониторов. Портативные устройства Кроме стационарных компьютеров разных типов, существует еще множество портативных электронных устройств. Они различаются по размеру, мощности и графическим возможностям. К этой категории относятся: портативный ПК или ноутбук; планшетный ПК; карманный ПК; персональный цифровой секретарь. Персональные компьютеры Появление ПК было подготовлено всей предшествующей историей развития ЭВМ. В начале вычислительные машины занимали огромные залы, потребляли много энергии и создавали много шума. Затем ЭВМ стали поменьше и начали работать эффективнее, но попрежнему требовали для себя отдельных помещений. Наиболее мощные ЭВМ размещались в отдельных комплексах, которые назывались вычислительными центрами (ВЦ). В те не очень далекие времена (70 - е годы) мало кто представлял себе компактную ЭВМ, которая может уместиться на рабочем столе. О такой машине инженеры и ученые могли только мечтать, а обычным людям трудно было бы объяснить, зачем вообще такая вычислительная машина нужна. Первой ласточкой стал компьютер, сконструированный в 1971 г. Внешне он напоминал скорее автомобильный радиоприемник с индикаторными лампочками и переключателями, чем привычный персональный компьютер. С 1971 г. по 1974 г. различными фирмами создавались разные модели ПК. Но ввиду ограниченных возможностей этих компьютеров интерес к ним был невелик. По - настоящему пользователи и производители заинтересовались персональными компьютерами в 1974 г., когда американская фирма MITS на основе микропроцессора Intel 8080 разработала компьютер Altair. Этот персональный компьютер был значительно удобнее своих предшественников и обладал более широкими возможностями. Значительно более совершенная модель персонального компьютера была разработана в 1976 г. двумя молодыми американцами Стивом Возняком и Стивом Джобсом. Свой компьютер они назвали Apple и быстро развернули его производство и продажу. Благодаря невысокой цене (примерно 500 долларов) в первый же год ими было продано около 100 компьютеров. В следующем году они выпустили модель Apple II, которая имела материнскую плату, дисплей, клавиатуру и внешне напоминала собой телевизор. Количество заказчиков на ПК стало исчисляться сотнями и тысячами. Персональные компьютеры быстро совершенствовались, в 1978 г. для них был сконструирован гибкий магнитный диск диаметром 5,25 дюйма (1 дюйм=2,45 см), предназначенный для хранения информации. Усилиями фирмы MOTOROLA в 1979 г. был создан микропроцессор motorola 68000, который превосходил своих конкурентов по скорости, производительности и возможностям работы с графическими программами. В

6 1980 г. в персональных компьютерах появился жесткий магнитный диск, правда, он вмещал в себя всего лишь 5 Мбайт данных. Первые ПК были 8 - разрядными и больше походили на дорогую игрушку, чем на серьезную ЭВМ. Так продолжалось до тех пор, пока в отрасли индивидуальных компьютеров не появился компьютерный гигант - фирма IBM, которая специализировалась на изготовлении больших ЭВМ. В 1982 г. фирма IBM выпустила очень удачную модель разрядный компьютер. Он был построен на основе микропроцессора Intel 8088, работал с тактовой частотой 4,77 МГц и использовал операционную систему MS DOS. Называлась эта модель компьютера как IBM PC. Далее развитие ПК происходило очень высокими темпами: фирма IBM каждый год создавала по новой модели. В 1983 г. появилась модель PC XT, а в более совершенный и производительный компьютер PC AT. Они быстро завоевывали рынок ПК и стали своего рода стандартами, которые старались подражать фирмы - конкуренты. Фирма IBM создавала свой персональный компьютер не «с нуля», а используя узлы других производителей (в первую очередь, микропроцессор Intel). При этом она не делала секрета из того, как узлы компьютера должны соединяться и взаимодействовать друг с другом. В результате к созданию и совершенствованию компьютера могли подключаться другие фирмы - архитектура компьютеров IBM PC оказалась «открытой». У компьютеров IBM появились многочисленные «клоны», то есть различные семейства компьютеров, похожих на IBM PC. В дальнейшем ЭВМ поддерживающие стандарт IBM PC, стали называться просто «персональными компьютерами». С течением времени ПК оправдали свое название, поскольку для многих людей они стали необходимой частью досуга, инструментом для бизнеса и исследований. Кроме IBM - совместимых ПК, существует еще одно семейство персональных ЭВМ, называемых Macintosh. Эти компьютеры ведут свою родословную от уже упоминавшейся модели Apple, их производством занималась фирма Aplle Computer. Архитектура компьютеров Macintosh, в отличие от IBM PC, не была открытой. Поэтому, несмотря на свои более продвинутые по сравнению с IBM PC графические возможности, «Маки» не смогли завоевать такой обширный рынок. Численность «Маков» в десятки раз меньше численности IBM PC - совместимых компьютеров. Главной тенденцией развития вычислительной техники в настоящее время является дальнейшее расширение сфер применения компьютеров и, как следствие, переход от отдельных машин к их системам - вычислительным системам и комплексам разнообразных конфигураций с широким диапазоном функциональных возможностей и характеристик. Наиболее перспективные - вычислительные сети - ориентируются не столько на вычислительную обработку информации, сколько на коммуникационные информационные услуги: электронную почту, системы телеконференций и информационно-справочные системы. При разработке и создании собственно ЭВМ существенный и устойчивый приоритет в последние годы имеют сверхмощные компьютеры - суперэвм и миниатюрные, и сверхминиатюрные ПК. Ведутся, как уже указывалось, поисковые работы по созданию ЭВМ 6-го поколения, базирующихся на распределенной нейронной архитектуре, - нейрокомпьютеров. В частности, в нейрокомпьютерах могут использоваться уже имеющиеся специализированные сетевые МП - транспьютеры - микропроцессоры сети со встроенными средствами связи. Широкое внедрение средств мультимедиа, в первую очередь аудио- и видеосредств ввода и вывода информации, позволит общаться с компьютером на естественном языке. Новые технические возможности вычислительной техники должны были расширить круг решаемых задач и позволить перейти к задачам создания искусственного интеллекта. В качестве одной из необходимых для создания искусственного интеллекта составляющих являются базы знаний (базы данных) по различным направлениям науки и техники. Для создания и использования баз данных требуется высокое быстродействие вычислительной системы и большой объем памяти. Универсальные компьютеры способны производить высокоскоростные вычисления, но не пригодны для выполнения с высокой скоростью операций сравнения и сортировки больших объемов записей, хранящихся обычно на магнитных дисках. Для создания программ, обеспечивающих заполнение, обновление баз

7 данных и работу с ними, были созданы специальные объектно-ориентированные и логические языки программирования, обеспечивающие наибольшие возможности по сравнению с обычными процедурными языками. Структура этих языков требует перехода от традиционной фон-неймановской архитектуры компьютера к архитектурам, учитывающим требования задач создания искусственного интеллекта. Контрольные вопросы 1. Раскройте основные понятия информатики. 2. На каких принципах базируются новые информационные технологии? 3. Какое устройство называют ЭВМ? 4. Перечислите признаки, по которым классифицируют компьютеры. 5. Какова классификация компьютеров по назначению?

8 Раздел 1. Общий состав и структура ПК и вычислительных систем. Принципы построения компьютера и ВС. Магистрально-модульный принцип, общая функциональная схема Современным компьютерам предшествовал полувековой период, который делят на поколения ЭВМ. Если сам перечень функциональных блоков более чем за полвека практически не изменился, то способы их соединения и взаимодействия претерпели некоторое эволюционное развитие. Архитектура компьютера - описание устройства и принципов работы компьютера, его техническое устройство. Основные принципы построения универсальной ЭВМ были изложены Джоном фон Нейманом в 1946 г., согласно которым была построена универсальная ЭВМ в 1949 г. На схеме изображено функциональное устройство ЭВМ 1-2 поколения. Функциональная схема по принципу фон Неймана Устройства компьютера: 1. АЛУ арифметико-логическое устройство для выполнения арифметических и логических операций. 2. УУ устройство управления для выполнения программ. 3. Оперативная память для хранения программ и команд. 4. ВУ внешние устройства ввода-вывода. Работа компьютера такова: с помощью ВУ в ОЗУ вводится программа; УУ считывает содержимое ячейки памяти и выполняет команду, затем считывается содержимое следующей. Порядок выполнения можно изменить принудительно с помощью команд перехода. Два блока АЛУ и УУ объединяют в общий процессор. Из приведенной схемы отчетливо видно, что центром такой конструкции является процессор. Во-первых, он управляет всеми устройствами, а во-вторых, через него проходят все информационные потоки. Описанной системе по определению присущ принципиальный недостаток процессор оказывается чрезмерно перегруженным. Полностью регулируя обмен между всеми устройствами, он часто вынужден пассивно ожидать окончания ввода с медленных (как правило, содержащих механические части) устройств, что существенно снижает эффективность работы всей системы в целом. Компьютеры с канальной организацией Возникшее противоречие между постоянно растущей производительностью процессора и относительно низкой скоростью обмена с внешними устройствами стало отчетливо заметно уже во время расцвета вычислительной техники второго поколения. Поэтому при проектировании следующего, третьего, поколения инженеры начали принимать специальные меры для "разгрузки" процессора и его освобождения от детального руководства вводом/выводом. ЭВМ 3-го поколения имели функциональную схему с канальной организацией. Помимо уже знакомого набора устройств (центральный процессор, память, устройства ввода-вывода), в состав ЭВМ с канальной организацией входят устройства, называемые каналами. Канал - это специализированный процессор, осуществляющий всю работу по управлению контроллерами внешних устройств и обмену данными между основной памятью и внешними устройствами. Устройства группируются по характерной скорости и подключаются к соответствующим каналам. "Быстрые" устройства (например, накопители на магнитных дисках) подсоединяются к селекторным каналам. Такое устройство получает

9 селекторный канал в монопольное использование на все время выполнения операции обмена данными. "Медленные" устройства подключаются к мультиплексным каналам. Мультиплексный канал разделяется (мультиплексируется) между несколькими устройствам, при этом возможен одновременный обмен данными с несколькими устройствами. Доступ к оперативной памяти может получить и центральный процессор, и один из каналов. Для управления очередностью доступа имеется контроллер оперативной памяти. Он определяет приоритетную дисциплину доступа при одновременном обращении нескольких устройств к памяти. Наименьший приоритет имеет центральный процессор. Среди каналов больший приоритет имеют медленные каналы. Таким образом, приоритет обратно пропорционален частоте обращения устройств к памяти. За счет существенного усложнения организации ЭВМ упрощается архитектура вводавывода. Операции обмена данными становятся более простыми. Канал, по сути, представляет собой специализированный "интеллектуальный" контроллер прямого доступа к памяти. О своем состоянии канал может информировать процессор с помощью прерываний. Все контроллеры внешних устройств подключаются к "своим" каналам с помощью стандартного интерфейса. Свобода подключения внешних устройств сохраняется благодаря стандартному протоколу интерфейса, при этом появляется возможность группировать устройства по характеристикам. В ЭВМ с канальной организацией процессор практически полностью освобождается от рутинной работы по организации ввода-вывода. Управление контроллерами внешних устройств и обмен данными берет на себя канал. Наличие нескольких трактов передачи данных снимает трудности, связанные с блокировкой единственного тракта передачи данных (системной шины), что повышает скорость обмена. Все это дает возможность производить обмен данными с внешними устройствами параллельно с основной вычислительной работой центрального процессора. В результате общая производительность системы существенно возрастает. Удорожание схемы окупается. Одной из первых машин с каналами была ЭВМ второго поколения IBM-704. Ярким примером ЭВМ с каналами являются машины семейства IBM-360/370. Появление этих ЭВМ произвело переворот в вычислительной технике, и на долгие годы они стали образцом для подражания у создателей ЭВМ. Хотя в настоящее время эти машины ушли в прошлое, они оставили богатое наследие в виде интересных архитектурных решений, программных и алгоритмических разработок. В настоящее время схемы со специализированными процессорами ввода-вывода часто встречаются в ЭВМ различных типов. Компьютеры с шинной организацией Переход к четвертому поколению ЭВМ не только сопровождался многократным повышением плотности монтажа в микросхемах, но и изменением общей стратегии применения вычислительной техники. На смену громоздким ЭВМ коллективного пользования пришли персональные компьютеры, предназначенные, прежде всего для индивидуальной работы отдельных пользователей. Архитектура при этом продолжила свое развитие и совершенствование в направлении освобождении процессора от руководства

10 процессами ввода/вывода. В результате современный ПК приобрел структуру, приведенную на схеме. Главной особенностью такой схемы является наличие выделенной шины (магистрали) для передачи информации между функциональными узлами компьютера. Она состоит из трех частей: шина адреса, определяющая, куда именно направляется информация по шине; шина данных, по которой передается информация; шина управления, определяющая особенности обмена и синхронизирующая его. К шине подсоединяются все устройства компьютера, начиная от процессора и кончая устройствами ввода и вывода. Существенной особенностью архитектуры ПК является наличие специализированных процессоров ввода/вывода, которые называются контроллерами. Их роль заключается в поддержке процессов обмена информацией для данного устройства, а также в согласовании со стандартной шиной всевозможных внешних устройств различных производителей. Для общения с памятью надо передать с ЦП адреса нужных ячеек и считать с них соответствующие данные, а для обеспечения связи между узлами вводят управляющую шину. По ШД осуществляется обмен информацией между блоками, ША предназначена для передачи адресов ячеек памяти или портов ввода-вывода, к которым идет обращение, ШУ для передачи управляющих сигналов. Эти шины называют системной шиной или магистралью. Функциональная схема компьютера с шинной организацией Рассмотрим работу компьютера. При включении из постоянного запоминающего устройства (ПЗУ) передаются исходные данные. ЦП устанавливается в рабочее состояние и подключает к шинам все узлы. Программы, постоянно хранящиеся в микросхемах ПЗУ, относят к аппаратной части. В оперативном запоминающем устройстве (ОЗУ) резервируется место для программ, команд и данных. В ходе работы процессор выполняет следующие операции: определяет адреса нужных ячеек; считывает с них данные или инструкции; выполняет инструкции (счет); пересылает данные в определенные ячейки памяти; указывает адрес порта дисплея; с помощью контроллера пересылает данные на дисплей. В этой схеме все устройства симметрично подсоединены к одному каналу общей шине. Это дает возможность подключения новых устройств. Благодаря шинной архитектуре в конфигурацию компьютера легко внести любые требуемые конкретному пользователю изменения. Описанная схема также имеет "узкое место" она требует высокой пропускной способности шины. Для преодоления указанной трудности в современных конструкциях используется несколько шин, каждая из которых связывает процессор с определенным устройством или группой устройств. Архитектура современных компьютеров Работу современных компьютеров определяет чипсет - набор управляющих микросхем, устанавливаемый на системной плате. Ранее применялись наборы микросхем, состоявшие из множества контроллеров, а первые чипсеты появились в середине 80-х годов прошлого века. Переход к чипсетам позволил уменьшить стоимость материнских плат и повысить взаимную совместимость компонентов, что облегчило задачу проектирования материнских плат. Распространенная архитектура современных чипсетов построена на

11 использовании двух микросхем, составляющих основу, так называемых северного моста и южного моста. Микросхема северного моста обеспечивает работу с наиболее быстродействующими подсистемами ПК. Содержит контроллер системной шины, контроллер памяти, контроллер графической шины, контроллер шины связи с южным мостом, который обеспечивает работу с более медленными компонентами системы и периферийными устройствами. В состав микросхемы южного моста обычно входят: двухканальный IDE (SATA)-контроллер, USB-контроллер, встроенная аудиосистема (аудиокодек). Южный мост отвечает за работу с менее быстрыми устройствами и обеспечивает передачу данных от жесткого диска, оптического привода, принтера, сканера, а также к ним. Названные устройства передают информацию через провода в южный мост, который пересылает ее северному мосту. Северный мост отправляет информацию в оперативную память, после чего она может поступить в процессор или видеокарту на обработку. Чипсет - своеобразный посредник в общении процессора с остальными устройствами компьютерной системы. В задачи чипсета входит управление работой компонентов компьютера и обеспечение передачи данных между ними. При этом, каждый чипсет обслуживает только архитектуру того процессора, под который был разработан. С 2005 чипсеты разных производителей ориентируются на использование многоядерных микропроцессоров. Названия мосты получили по аналогии с географической картой, на которой вверху располагается северный полюс, а внизу - южный. Контрольные вопросы 1. Раскройте понятие архитектуры компьютера. 2. Особенности функциональной схемы по фон Нейману. 3. Особенности функциональной схемы с канальной организацией. 4. Особенности функциональной схемы с канальной организацией. 5. Особенности схемы современных компьютеров.

12 Раздел 1. Общий состав и структура ПК и вычислительных систем. Внутренняя архитектура компьютера: процессор, память. Периферийные устройства. Назначение устройств компьютера. Большинству компьютеров для нормальной работы нужны три совместно работающих элемента. 1. Аппаратное оборудование - внутренние и внешние физические компоненты, из которых состоит компьютер. 2. Операционная система - набор компьютерных программ, управляющих оборудованием компьютера. 3. Прикладное программное обеспечение (приложения) - программы, загружаемые для выполнения конкретных задач с использованием возможностей компьютера. Современный персональный компьютер состоит из следующих узлов 1. Материнская плата представляет собой большую печатную плату, к которой подключается вся электроника и схемы, составляющие компьютерную систему. На этой плате есть разъемы, к которым подключаются основные компоненты системы, например, ЦП и ОЗУ. Материнская плата обеспечивает обмен данными между различными разъемами и компонентами системы. Кроме того, на материнской плате есть гнезда для сетевой платы, видеоплаты и звуковой платы. Во многие материнские платы эти компоненты встраиваются. Разница состоит в методе обновления. При использовании материнской платы с разъемами компоненты системы легко снимаются и заменяются более современными.

13 Выбранная материнская плата должна: поддерживать тип и скорость выбранного ЦП; поддерживать необходимый для запуска приложений тип и количество ОЗУ; обладать достаточным количеством разъемов для всех необходимых плат интерфейса; обладать достаточным количеством интерфейсов необходимого типа. Эта плата, с помощью которой объединяются и совместно функционируют остальные комплектующие (части) компьютера. 1. Слот PCI - используется для подключения различных плат, таких как модем, звуковая карта. 2. Вход для видеокарты. 3. Слот для процессора. 4. Вход для питания процессора от блока питания 5. Разъём для подключения жесткого диска либо привода (CD-DVD) с интерфейсом IDE ATA 6. Разъёмы для подключения жестких дисков либо приводов (CD-DVD) с интерфейсом SATA 7. Слоты для оперативной памяти 8. Вход для подключения (дисковода устройство для чтения дискет). 9. Разъем для подключения питания на материнскую плату от блока питания, на данном изображении 24 pin(количество штырьков) или 20 pin.

14 Задняя панель 1. PS/2 - Вход для мышки (Всегда зелёный). 2. PS/2 - Вход для клавиатуры(всегда Фиолетовый). 3. Цифровой вход. 4. Цифровой выход. 5. USB универсальные порты для подключения различных устройств. 6. Вход для сетевого кабеля (локальная сеть, выделенный интернет). 7. Выходы для подключения аудио системы (колонок.) 2. Процессор. Процессор производит все вычисления, операции и дает команды другим комплектующим. Частота процессора измеряется в мегагерцах, чем больше частота, тем больше операций в секунду он может выполнить. У процессора так же есть своя небольшая память кэш, в которой он хранит самые часто выполняемые операции, что увеличивает скорость его работы. Кэш процессора измеряется в мегабайтах, и его емкость обычно составляет на данный момент примерно от 8 мегабайт до 32, чем больше кэш, тем дороже процессор. Современные процессоры обладают несколькими ядрами, получается как бы несколько процессоров в одном. Что делает его намного производительнее и увеличивает скорость его вычислений. Большая часть современных процессоров реализована в виде одного полупроводникового кристалла, содержащего миллионы, а с недавнего времени даже миллиарды транзисторов. В состав микропроцессора входят: устройство управления (УУ) - формирует и подает во все блоки машины в нужные моменты времени определенные сигналы управления (управляющие импульсы), обусловленные спецификой выполняемой операции и результатами предыдущих операций; формирует адреса ячеек памяти, используемых выполняемой операцией, и передает эти адреса в соответствующие блоки компьютера, опорную последовательность импульсов устройство управления получает от генератора тактовых импульсов; арифметико-логическое устройство (АЛУ) - предназначено для выполнения всех арифметических и логических операций над числовой и символьной информацией (в некоторых моделях ПК для ускорения выполнения операций к АЛУ подключается дополнительный математический сопроцессор); микропроцессорная память (МПП) - служит для кратковременного хранения, записи и выдачи информации, непосредственно используемой в вычислениях в ближайшие такты работы машины. МПП строится на регистрах и используется для обеспечения высокого быстродействия машины, ибо основная память (ОП) не всегда обеспечивает скорость записи, поиска и считывания информации, необходимую для эффективной работы быстродействующего микропроцессора. Регистры - быстродействующие ячейки памяти различной длины (в отличие от ячеек ОП, имеющих стандартную длину 1 байт и более низкое быстродействие); интерфейсная система микропроцессора - реализует сопряжение и связь с другими устройствами ПК; включает в себя внутренний интерфейс МП, буферные запоминающие регистры и схемы управления портами ввода-вывода (ПВВ) и системной шиной.

15 3. Оперативная память в компьютере играет роль временного буфера хранения информации, то есть при запуске, какого либо приложения оно частично загружается в оперативную память, следовательно, чем больше у вас такой памяти, тем больше вы сможете одновременно открывать и работать в нескольких программах, например, играть в компьютерную игру и одновременно слушать музыку. Большое количество оперативной памяти требуется в современных играх. Оперативная память обладает двумя главными характеристиками это её объем и частота, на которой она работает. 4. Видеокарта предназначена для вывода изображения на монитор, она отвечает за обработку графики. Если установлена слабая видеокарта, то она не справляется с обработкой графики. Современные видеокарты обладают своим встроенным процессором (ядром), мощность которого тоже исчисляется, как и у центрального процессора в мегагерцах. Его задача снять нагрузку по обработки графики с центрального процессора и взять эту задачу на себя, то есть чем больше частоты, мегагерц у ядра видеокарты тем быстрее она обрабатывает графику, следовательно, шустрее работают игры. Видеокарта также обладает памятью, видеопамятью, с помощью которой она хранит в себе текстуры, обработанные части графики, видеопамять опять же исчисляется в мегабайтах, гигабайтах. 5. Адаптерные платы расширяют возможности компьютерной системы. Они вставляются в разъемы материнской платы и становятся частью системы. Многие материнские платы обладают встроенными функциями адаптерных плат, что устраняет потребность в дополнительных компонентах. Встроенные платы поддерживают базовые функции, но специализированные адаптерные платы часто повышают производительность системы. Наиболее распространены следующие платы: видеоплаты; звуковые платы; сетевые интерфейсные платы; модемы; интерфейсные платы; платы контроллера. 6. Блок питания питает электричеством все комплектующие компьютера, и позволяет ему работать. В него идет кабель из электросети, а потом он распределят напряжение по всему

16 компьютеру. Мощность блока питания исчисляется в ватах, чем мощнее ваш компьютер, тем более мощный блок питания он требует, очень требовательны к блокам питания современные видеокарты, которым бывает, нужен блок питания до киловатта. От блока питания идут кабеля питания к материнской плате, жестким дискам, кулерам, к приводам. Качественные блоки питания более устойчивы к перепадам напряжения в сети, что предохраняет выход из строя самого блока так и всех комплектующих компьютера. 7. Жесткий диск. Жесткий диск хранит программы, игры, документы. Как и любое хранилище, он обладает максимальной вместимостью, объемом, который измеряется в гигабайтах. Чем больше объём жёсткого диска, тем больше информации вы сможете на нем хранить. Жесткий диск - механическое устройство. В нем крутится несколько слоев дисков, на которые с помощью магнитной головки записывается и считывается информация. У жесткого диска так же есть свой временный скоростной буфер, кэш, он устроен в виде маленького чипа, с помощью него жесткий диск уменьшает количество физических обращений непосредственно к дискам, тем самым увеличивается скорость работы и срок его службы. 8. Периферийные устройства. Периферийным называется устройство, которое подключается к компьютеру и расширяет его возможности. Эти устройства по природе своей являются дополнительными и не требуются для выполнения базовых функций. Они только обеспечивают некоторые дополнительные функции. Периферийные устройства подключаются с внешней стороны компьютера, с помощью специальных кабелей или беспроводной связи. Они относятся к одной из четырех категорий: устройства ввода, вывода, хранения или сетевые устройства. Примерами периферийных устройств являются: устройства ввода трекбол, джойстик, сканер, цифровой фотоаппарат, кодировщик, устройство считывания штрих-кода, микрофон; устройства вывода принтер, плоттер, динамики, наушники; устройства хранения дополнительный жесткий диск, внешние приводы CD/DVD, флэш-диски; сетевые устройства - внешние модемы, внешние сетевые адаптеры. 9. Постоянная память. ПЗУ (англ. ROM, память только для чтения) служит для хранения неизменяемой (постоянной) программной и справочной информации. В первых персональных компьютерах код BIOS записывался в микросхему постоянной памяти ПЗУ, которая создавалась на заводе. Позже для хранения кода BIOS стали применяться микросхемы с возможностью перезаписи.

17 Микросхема электрически стираемого перепрограммируемого ПЗУ. Основные параметры: Объем памяти- 16 Мбит, Время выборки - 65 нс. Общее описание: Диапазон напряжения питания: 3,0 3,6 В; Технологический процесс 0,25 мкм, Возможность стирания любой комбинации секторов и всей памяти; Гарантированное количество циклов стирания; Время сохранения данных 13 лет при температуре 125 С.; Температурный диапазон: С. Расположение BIOS системной плате. В большинстве случаев flash-память устанавливается на панель системной платы, что позволяет при необходимости заменить микросхему, но в некоторых случаях она распаяна прямо на системной плате. Микросхемы flash-памяти для хранения BIOS имеют различную емкость, в более старых компьютерах используются чипы объемом 1-2 Мбит (Кбайт), а в современных системах 4-8 Мбит и более (512 Кбайт-1 Мбайт и более). BIOS использует параметры конфигурации, которые хранятся в специальной CMOSпамяти. Свое название она получила по технологии изготовления чипов, где применялся комплементарный металлооксидный полупроводник. CMOS-память питается от специальной батарейки на системной плате, которая также используется для питания часов реального времени. Срок работы такого аккумулятора обычно составляет 10 лет. Как правило, за это время компьютер (в частности материнская плата) морально устаревает, и необходимость замены питающего элемента теряет смысл. При некоторых технологиях производства микросхем CMOS элемент питания встраивается прямо внутрь микросхемы. В этом случае при разрядке аккумулятора она подлежит замене целиком. Процедура запуска компьютера Программы, записанные в микросхемы ПЗУ доступны компьютеру сразу после включения. Программы в ПЗУ делятся на: программу запуска машины, базовую систему ввода-вывода (BIOS). Роль BIOS двоякая: с одной стороны это неотъемлемый элемент аппаратуры, а с другой стороны важный модуль любой операционной системы. Эти программы выполняются каждый раз при включении. Запуск состоит из нескольких фаз: проверка работоспособности машины, инициализация программируемых микросхем, периферийных устройств, проверка присутствия дополнительного оборудования, загрузка операционной системы. Программы проверки короткие и выполняются быстро. Последняя операция загрузка операционной системы, выполняемая программойзагрузчиком. После того, как с диска загружается ОС, управление передается ей. BIOS является частью ПЗУ активно используется в течение всего времени работы компьютера для управления устройствами (содержит их драйверы) дисплеем, клавиатурой, дисководом, обрабатывает прерывания, обеспечивает энергосбережение, автоматическую настройку конфигурации. Прерывания сигналы из внешнего мира, которые сообщают процессору о наступлении события (нажатие клавиши, обслуживание дискеты). BIOS использует программные прерывания для вызова и выполнения специальных сервисных программ.

18 В ходе запуска на экране появляются сообщения о работе программ проверки, появляется приглашение программы-оболочки или операционной системы, дальнейшая работа происходит под управлением ОС. Диагностика компьютера 1. Компьютер не включается - не реагирует на нажатие кнопки включения, компьютер включается, но на мониторе ничего не отображается - в системном блоке работают кулеры. Вариант номер один - при включении спикер издаёт одинарный звук (писк) то есть сообщает, что всё в порядке в этом случае основная вероятность в том, что сгорела видеокарта. Вариант номер два спикер молчит (не пищит), из этого делаем вывод, что сломалась либо материнская плата, либо блок питания, это касается и случая когда компьютер никак не реагирует на нажатие кнопки включения. Speaker - это маленький динамик, в системном блоке, подключенный к материнской плате, который сообщает пользователю при запуске компьютера о состоянии комплектующих и общей работы вашего компьютера. Расшифровка (основных) звуковых комбинаций Speaker a 1 короткий сигнал всё работает исправно. Сигналов нет - проблемы с блоком питания, возможно, он не подключен к материнской плате, так же есть небольшой процент возможности, что неисправна сама материнская карта. Непрерывный сигнал - проблема с блоком питания. 2 кротких сигнала незначительные ошибки. 1 длинный повторяющийся проблема с оперативной памятью. 2. Каждый раз при запуске компьютера приходится нажимать клавишу F1 и до того момента пока это не сделано, загрузка компьютера не начинается. Если после каждого включения компьютера у вас сбрасывается системное время и дата, то причина этому севший аккумулятор на материнской плате. В таком случае нужно заменить батарейку на системной плате и после этого зайти и выйти с сохранением из настроек БИОСа. Контрольные вопросы 1. Какова простейшая конфигурация ПК. 2. Что входит в состав системного блока. 3. Что такое материнская плата? 4. Назначение микропроцессора. 5. Перечислите разновидности ЗУ. 6. Что означает термин «периферия»?

Модуль 2. Архитектура компьютера 1. Совокупность устройств, предназначенных для автоматической или автоматизированной обработки информации это: 1) информационная система 2) информационные технологии 3)

Глава 4 Программно-технические системы реализации информационных процессов Компьютер универсальная 17 техническая система обработки информации Появление компьютеров полностью изменило все существовавшие

Микропроцессор: основные элементы и характеристики 10 класс Учитель МБОУ «Школа 91» Сафонова Л.Ф Микропроцессор: основные элементы и характеристики Центральный процессор это устройство компьютера, предназначенное

Тема 2.1. Основные составляющие и блоки компьютеров Компьютер это универсальное электронное программноуправляемое устройство, предназначенное для автоматической обработки, хранения и передачи информации.

Раздел 11. Архитектура компьютера. Основные компоненты и их назначение Основные компоненты компьютера, их функциональное назначение и принципы работы. Программный принцип работы компьютера. По своему назначению

Внутренние устройства компьютера Внутренние устройства ПК Внутренними считаются устройства, располагающиеся в системном блоке. Доступ к некоторым из них имеется на лицевой панели, что удобно для быстрой

Устройство компьютера Левашова Л.Н. АНАЛОГИЯ МЕЖДУ КОМПЬЮТЕРОМ И ЧЕЛОВЕКОМ Ч Е Л О В Е К Органы чувств Прием (ввод) информации Хранение информации М О З Г Процесс мышления (обработка информации) Компьютер

Информатика Аппаратное обеспечение информационных технологий Средства информационных технологий Информационная технология Алгоритмические средства (brainware) Аппаратные средства (hardware) Программные

ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ РАБОТА Архитектура ЭВМ. Принципы Джона фон Неймана Архитектура ЭВМ включает в себя как структуру, отражающую состав ПК, так и программно математическое обеспечение. Структура ЭВМ - совокупность

ПОКОЛЕНИЯ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ ТЕХНИКИ Презентация Верещагиной Юлии Юрьевны учителя информатики МОУ СОШ с.золотая Долина Партизанского района Приморского края 1 Электронно-вычислительную технику принято делить

Тема Урок АППАРАТНОЕ И ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ КОМПЬЮТЕРА 2 Структурная схема компьютера Принципы работы аппаратных средств компьютера Г Л Аппаратное обеспечение персонального компьютера система взаимосвязанных

Введение в ПК. История создания ПК. Устройство ПК. Информатика. Лекция 3. Часть 1. История создания компьютера Слово «Компьютер» означает «вычислитель», т.е. устройство для вычислений. 1642 г. Блез Паскаль

Лекция 2. Тема 1. Аппаратное обеспечение (HARDWARE) - Понятие автоматизации вычислений; - Классификация компьютеров; - Устройство персонального компьютера; - Периферийные устройства; - Система «Тонкий

Государственное автономное общеобразовательное учреждение города Москвы «Школа с углубленным изучением отдельных предметов «ШИК 16» Реферат по информатике «История развития вычислительной техники» Работу

СОСТАВ И НАЗНАЧЕНИЕ ЭЛЕМЕНТОВ КОМПЬЮТЕРА Термин «компьютер» происходит от английского слова Computer вычислитель, т.е. программируемое электронное устройство, предназначенное для автоматизированной обработки

3 Классификация компьютеров по сферам применения Производительность - некоторая интегрированная характеристика, определяющая общую вычислительную мощность компьютера, и, соответственно, области его применения.

Персональный компьютер 1 Определение! Персональный компьютер ПК (англ. personal computer, PC), ПЭВМ (персональная электронно-вычислительная машина) - устройство или система, способное выполнять заданную,

Лекция 3 История развития вычислительной техники. Классификация и область применения компьютеров. Персональные компьютеры Цели лекции иметь представление об этапах развития вычислительной техники знать

Тестирование по теме «Устройство ПК» 11 класс Процессор 1. Какие блоки входят в состав процессора? 1) арифметико-логическое устройство 2) устройство управления 3) регистры 4) контроллеры 5) постоянное

УСТРОЙСТВА И НАЗНАЧЕНИЯ МАТЕРИНСКОЙ ПЛАТЫ Затулин А.Г. Балаковский инженерно-технологический институт филиал «Национального исследовательского ядерного университета «МИФИ» Балаково, Россия Zatulin A.G.

Архитектура компьютеров. Окулов Александр МОУ «СОШ 30»10а кла 2007г. 1.Общие принципы работы компьютеров. Компьютер представляет собой машину для автоматической обработки информации. В состав компьютера

Архитектура современных вычислительных средств Классификация по принципу действия Аналоговый компьютер (АВМ) Аналоговый компьютер - аналоговая вычислительная машина (АВМ), которая представляет числовые

Электронно-вычислительные машины (ЭВМ) проникли во многие сферы человеческой деятельности. Использование ЭВМ позволяет переложить обработку информации на автоматические устройства, способные достаточно долго работать без участия человека и со скоростью, в несколько миллионов раз превышающей скорость обработки информации человеком.
Универсальность ЭВМ, её способность к целенаправленной переработке различных видов информации и объясняют происходящий сейчас стремительный процесс внедрения компьютеров в самые разные сферы деятельности человека в современном обществе. Область применений компьютеров чрезвычайно широка. Они применяются везде, где можно создать математические модели для каких-нибудь явлений.
Компьютеры используются в медицине для установки диагноза. Использование компьютера позволяет получать изображение внутренних частей непрозрачных тел. Это называется томография. Томография позволяет обнаружить признаки заболевания, скрытые в тканях человеческого организма.

С помощью ЭВМ решается задача по прогнозу погоды. Она собирает и анализирует информацию, получаемую со спутников и метеостанций, выполняет огромный объём вычислений, необходимых для решения уравнений, возникающих при математическом моделировании процессов в атмосфере и океане, и, наконец, представляет полученные результаты.
ЭВМ часто используются для анализа данных. Они хранят наборы данных и сравнивают их с вводимой информацией.

Компьютеры обрабатывают счета и накладные для фирм и организаций, а их графические возможности используются архитекторами и проектировщиками. ЭВМ может выводить трёхмерное изображение объектов и вращать их с тем, чтобы конструктор мог рассмотреть эти объекты под разными углами.
ЭВМ применяются в транспортных системах. Компьютер используется в кассах аэрокомпаний и железнодорожного транспорта.
Домашний компьютер может оказать неоценимую пользу, стать источником новых знаний, а нередко и доходов. Умение работать на ПК (персональном компьютере) ценится работодателями, и прежде всего солидными и преуспевающими фирмами.
Биотехнология, атомная, энергетическая, технология новых материалов, безотходных производств и изготовления лекарственных препаратов невозможны без использования компьютеризированных информационных систем. Компьютеры объединяют системы связи (телефон, телевидение, телефакс, спутниковую связь), а также ведомственные, бытовые и научные базы данных и знаний.

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное агентство по образованию

ГОУ ВПО «Уральский государственный экономический университет»

Кафедра экономики и права

Филиал УрГЭУ в г. Н. Тагил

Контрольная работа

по дисциплине:

«Информатика»

Вариант 8___

Тема: «История развития средств вычислительной техники»

Исполнитель:

студент гр. 1ЭКИП

Горбунова А.А.

Преподаватель:

Скороходов Б.А.

Введение………………………………………………………………………………..3

1 Этапы развития средств вычислительной техники………………………………..4

2 Характеристика поколений ЭВМ…………………………………………………...9

3 Роль средств вычислительной техники в жизни человека………………………13

Заключение……………………………………………………………………………14

Введение

Знание истории развития вычислительной техники, является неотъемлемым компонентом профессиональной компетентности будущего специалиста в области информационных технологий. Первые шаги автоматизации умственного труда относятся именно к вычислительной активности человека, который уже на самых ранних этапах своей цивилизации начал использовать средства инструментального счета.

При этом, следует иметь в виду, что хорошо зарекомендовавшие себя средства развития вычислительной техники используются человеком и в настоящее время для автоматизации различного рода вычислений.

Автоматизированные системы являются неотъемлемой частью любого бизнеса и производства. Практически все управленческие и технологические процессы в той или иной степени используют средства вычислительной техники. Всего лишь один компьютер может заметно повысить эффективность управления предприятием, при этом не создавая дополнительных проблем. Сегодня персональные компьютеры устанавливают на каждом рабочем месте и уже, как правило, никто не сомневается в их необходимости. Значительные объемы средств вычислительной техники и их особая роль в функционировании любого предприятия ставят перед руководством целый ряд новых задач.

В данной работе будет рассмотрена история развития средств вычислительной техники, которая поможет понять и углубиться в сущность и значение ЭВМ.

1 Этапы развития средств вычислительной техники

Существует несколько этапов развития средств вычислительной техники, которыми люди пользуются и в настоящее время.

Ручной этап развития средств вычислительной техники.

Ручной период автоматизации вычислений начался на заре человеческой цивилизации и базировался на использовании различных частей тела, в первую очередь, пальцев рук и ног.

Пальцевый счет уходит корнями в глубокую древность, встречаясь в том или ином виде у всех народов и в наши дни. Известные средневековые математики рекомендовали в качестве вспомогательного средства именно пальцевый счет, допускающий довольно эффективные системы счета. Фиксация результатов счета производилась различными способами: нанесение насечек, счетные палочки, узелки и др. Например, у народов доколумбовой Америки был весьма развит узелковый счет. Более того, система узелков выполняла также роль своего рода хроник и летописей, имея достаточно сложную структуру. Однако, использование ее требовало хорошей тренировки памяти.

Счет с помощью группировки и перекладывания предметов явился предшественником счета на абаке - наиболее развитом счетном приборе древности, сохранившимся до наших дней в виде различного типа счетов.

Абак явился первым развитым счетным прибором в истории человечества, основным отличием которого от предыдущих способов вычислений было выполнение вычислений по разрядам. Таким образом, использование абака уже предполагает наличие некоторой позиционной системы счисления, например, десятичной, троичной, пятеричной и др. Многовековой путь совершенствования абака привел к созданию счетного прибора законченной классической формы, используемого вплоть до эпохи расцвета клавишных настольных ЭВМ. Да еще и сегодня кое-где его можно встретить, помогающим в расчетных операциях. И только появление карманных электронных калькуляторов в 70-е годы нашего столетия создало реальную угрозу для дальнейшего использования русских, китайских и японских счетов - трех основных классических форм абака, сохранившихся до наших дней. При этом, последняя известная попытка усовершенствования русских счетов путем объединения их с таблицей умножения относится к 1921 г.

Хорошо приспособленный к выполнению операций сложения и вычитания, абак оказался недостаточно эффективным прибором для выполнения операций умножения и деления. Поэтому открытие логарифмов и логарифмических таблиц Джоном Непером в начале XVII века явилось следующим крупным шагом в развитии вычислительных систем ручного этапа. Впоследствии появляется целый ряд модификаций логарифмических таблиц. Однако, в практической работе использование логарифмических таблиц имеет ряд неудобств, поэтому Джон Непер в качестве альтернативного метода предложил специальные счетные палочки (названные впоследствии палочками Непера), позволявшие производить операции умножения и деления непосредственно над исходными числами. В основу данного метода Непер положил способ умножения решеткой.

Наряду с палочками Непер предложил счетную доску для выполнения операций умножения, деления, возведения в квадрат и извлечения квадратного корня в двоичной системе, предвосхитив тем самым преимущества такой системы счисления для автоматизации вычислений.

Логарифмы послужили основой создания замечательного вычислительного инструмента - логарифмической линейки, более 360 лет служащего инженерно-техническим работникам всего мира.

Механический этап развития вычислительной техники.

Развитие механики в XVII веке стало предпосылкой создания вычислительных устройств и приборов, использующих механический принцип вычислений. Такие устройства строились на механических элементах и обеспечивали автоматический перенос старшего разряда.

Первая механическая машина была описана в 1623 году Вильгельмом Шиккардом, реализована в единственном экземпляре и предназначалась для выполнения четырех арифметических операций над 6-разрядными числами.

Машина Шиккарда состояла из трех независимых устройств: суммирующего, множительного и записи чисел. Сложение производилось последовательным вводом слагаемых посредством наборных дисков, а вычитание - последовательным вводом уменьшаемого и вычитаемого. Вводимые числа и результат сложения и вычитания отображались в окошках считывания. Для выполнения операции умножения использовалась идея умножения решеткой. Третья часть машины использовалась для записи числа длиною не более 6 разрядов.

В машине Блеза Паскаля использовалась более сложная схема переноса старших разрядов, в дальнейшем редко используемая; но построенная в 1642 году первая действующая модель машины, а затем серия из 50 машин способствовали достаточно широкой известности изобретения и формированию общественного мнения о возможности автоматизации умственного труда.

Первый арифмометр, позволяющий производить все четыре арифметических операции, был создан Готфридом Лейбницем в результате многолетнего труда. Венцом этой работы стал арифмометр Лейбница, позволяющий использовать 8-разрядное множимое и 9-разрядный множитель с получением 16-разрядного произведения.

Особое место среди разработок механического этапа развития вычислительной техники занимают работы Чарльза Бэббиджа, с полным основанием считающегося родоначальником и идеологом современной вычислительной техники. Среди работ Бэббиджа явно просматриваются два основных направления: разностная и аналитическая вычислительные машины.

Проект разностной машины был разработан в 20-х годах XIX века и предназначался для табулирования полиномиальных функций методом конечных разностей. Основным стимулом в данной работе была настоятельная необходимость в табулировании функций и проверке существующих математических таблиц, изобилующих ошибками.

Второй проект Бэббиджа - аналитическая машина, использующая принцип программного управления и явившуюся предшественницей современных ЭВМ. Данный проект был предложен в 30-е годы XIX века, а в 1843 году Алой Лавлейс для машины Бэббиджа была написана первая в мире достаточно сложная программа вычисления чисел Бернулли.

Чарльз Бэббидж в своей машине использовал механизм, аналогичный механизму ткацкого станка Жаккарда, использующему специальные управляющие перфокарты. По идее Бэббиджа управление должно осуществляться парой жакардовских механизмов с набором перфокарт в каждом.

Бэббидж имел удивительно современные представления о вычислительных машинах, однако имевшиеся в его распоряжении технические средства намного отставали от его представлений.

Электромеханический этап развития вычислительной техники.

Электромеханический этап развития вычислительной техники явился наименее продолжительным и охватывает всего около 60 лет. Предпосылками создания проектов данного этапа явились как необходимость проведения массовых расчетов (экономика, статистика, управление и планирование, и др.), так и развитие прикладной электротехники (электропривод и электромеханические реле), позволившие создавать электромеханические вычислительные устройства.

Классическим типом средств электромеханического этапа был счетно-аналитический комплекс, предназначенный для обработки информации на перфокарточных носителях.

Первый счетно-аналитический комплекс был создан в США Германом Холлеритом в 1887 году и состоял из: ручного перфоратора, сортировочной машины и табулятора. Основным назначением комплекса являлась статистическая обработка перфокарт, а также механизации бухучета и экономических задач. В 1897 году Холлерит организовал фирму, которая в дальнейшем стала называться IBM.

Развивая работы Г. Холлерита, в ряде стран разрабатывается и производится ряд моделей счетно-аналитических комплексов, из которых наиболее популярными и массовыми были комплексы фирмы IBM, фирмы Ремингтон и фирмы Бюль.

Заключительный период (40-е годы XX века) электромеханического этапа развития вычислительной техники характеризуется созданием целого ряда сложных релейных и релейно-механических систем с программным управлением, характеризующихся алгоритмической универсальностью и способных выполнять сложные научно-технические вычисления в автоматическом режиме со скоростями, на порядок превышающими скорость работы арифмометров с электроприводом.

Конрад Цузе явился пионером создания универсальной вычислительной машины с программным управлением и хранением информации в запоминающем устройстве. Однако его первая модель Z-1 (положившая начало серии Z-машин) идейно уступала конструкции Бэббиджа - в ней не предусматривалась условная передача управления. Также, в будущем, были разработаны модели Z-2 и Z-3.

Последним крупным проектом релейной вычислительной техники следует считать построенную в 1957 году в СССР релейную вычислительную машину РВМ-1 и эксплуатировавшуюся до конца 1964 года в основном для решения экономических задач.

Электронный этап развития вычислительной техники.

В силу физико-технической природы релейная вычислительная техника не позволяла существенно повысить скорость вычислений; для этого потребовался переход на электронные безинерционные элементы высокого быстродействия.

Первой ЭВМ можно считать английскую машину Colossus, созданную в 1943 году при участии Алана Тьюринга. Машина содержала около 2000 электронных ламп и обладала достаточно высоким быстродействием, однако была узкоспециализированной.

Первой ЭВМ принято считать машину ENIAC (Electronic Numerical Integrator And Computer), созданную в США в конце 1945 года. Первоначально предназначенная для решения задач баллистики, машина оказалась универсальной, т.е. способной решать различные задачи.

Еще до начала эксплуатации ENIAC Джона Моучли и Преспера Эккерт по заказу военного ведомства США приступили к проекту над новым компьютером EDVAC (Electronic Discrete Automatic Variable Computer), который был совершеннее первого. В этой машине была предусмотрена большая память (на 1024 44-битных слов; к моменту завершения была добавлена вспомогательная память на 4000 слов для данных), предназначенная как для данных, так и для программы.

Компьютер EDSAC положил начало новому этапу развития вычислительной техники - первому поколению универсальных ЭВМ.

2 Характеристика поколений ЭВМ

Начиная с 1950 года, каждые 7-10 лет кардинально обновлялись конструктивно-технологические и программно-алгоритмические принципы построения и использования ЭВМ. В связи с этим правомерно говорить о поколениях вычислительных машин. Условно каждому поколению можно отвести 10 лет.

Первое поколение ЭВМ 1950-1960-е годы

Логические схемы создавались на дискретных радиодеталях и электронных вакуумных лампах с нитью накала. В оперативных запоминающих устройствах использовались магнитные барабаны, акустические ультразвуковые ртутные и электромагнитные линии задержки, электронно-лучевые трубки. В качестве внешних запоминающих устройств применялись накопители на магнитных лентах, перфокартах, перфолентах и штекерные коммутаторы.

Программирование работы ЭВМ этого поколения выполнялось в двоичной системе счисления на машинном языке, то есть программы были жестко ориентированы на конкретную модель машины и "умирали" вместе с этими моделями.

В середине 1950-х годов появились машинно-ориентированные языки типа языков символического кодирования (ЯСК), позволявшие вместо двоичной записи команд и адресов использовать их сокращенную словесную (буквенную) запись и десятичные числа.

ЭВМ, начиная от UNIVAC и заканчивая БЭСМ-2 и первыми моделями ЭВМ "Минск" и "Урал", относятся к первому поколению вычислительных машин.

Второе поколение ЭВМ: 1960-1970-е годы

Логические схемы строились на дискретных полупроводниковых и магнитных элементах. В качестве конструктивно-технологической основы использовались схемы с печатным монтажом. Широко стал использоваться блочный принцип конструирования машин, который позволяет подключать к основным устройствам большое число разнообразных внешних устройств, что обеспечивает большую гибкость использования компьютеров. Тактовые частоты работы электронных схем повысились до сотен килогерц.

Стали применяться внешние накопители на жестких магнитных дисках и на флоппи-дисках - промежуточный уровень памяти между накопителями на магнитных лентах и оперативной памятью.

В 1964 году появился первый монитор для компьютеров - IBM 2250. Это был монохромный дисплей с экраном 12 х 12 дюймов и разрешением 1024 х 1024 пикселов. Он имел частоту кадровой развертки 40 Гц.

Создаваемые на базе компьютеров системы управления потребовали от ЭВМ более высокой производительности, а главное - надежности. В компьютерах стали широко использоваться коды с обнаружением и исправлением ошибок, встроенные схемы контроля.

В машинах второго поколения были впервые реализованы режимы пакетной обработки и телеобработки информации.

Первой ЭВМ, в которой частично использовались полупроводниковые приборы вместо электронных ламп, была машина, созданная в 1951 году.

В начале 60-х годов полупроводниковые машины стали производиться и в СССР.

Третье поколение ЭВМ: 1970-1980-е годы

Логические схемы ЭВМ 3-го поколения уже полностью строились на малых интегральных схемах. Тактовые частоты работы электронных схем повысились до единиц мегагерц. Снизились напряжения питания (единицы вольт) и потребляемая машиной мощность. Существенно повысились надежность и быстродействие ЭВМ.

В оперативных запоминающих устройствах использовались миниатюрнее ферритовые сердечники, ферритовые пластины и магнитные пленки с прямоугольной петлей гистерезиса. В качестве внешних запоминающих устройств широко стали использоваться дисковые накопители.

Появились еще два уровня запоминающих устройств: сверхоперативные запоминающие устройства на триггерных регистрах, имеющие огромное быстродействие, но небольшую емкость (десятки чисел), и быстродействующая кэш-память.

Начиная с момента широкого использования интегральных схем в компьютерах, технологический прогресс в вычислительных машинах можно наблюдать, используя широко известный закон Мура. Один из основателей компании Intel Гордон Мур в 1965 году открыл закон, согласно которому количество транзисторов в одной микросхеме удваивается через каждые 1,5 года.

Ввиду существенного усложнения как аппаратной, так и логической структуры ЭВМ 3-го поколения часто стали называть системами.

В вычислительных машинах третьего поколения значительное внимание уделяется уменьшению трудоемкости программирования, эффективности исполнения программ в машинах и улучшению общения оператора с машиной. Это обеспечивается мощными операционными системами, развитой системой автоматизации программирования, эффективными системами прерывания программ, режимами работы с разделением машинного времени, режимами работы в реальном времени, мультипрограммными режимами работы и новыми интерактивными режимами общения. Появилось и эффективное видеотерминальное устройство общения оператора с машиной - видеомонитор, или дисплей.

Большое внимание уделено повышению надежности и достоверности функционирования ЭВМ и облегчению их технического обслуживания. Достоверность и надежность обеспечиваются повсеместным использованием кодов с автоматическим обнаружением и исправлением ошибок (корректирующие коды Хеммин-га и циклические коды).

Четвертое поколение ЭВМ: 1980-1990-е годы

Революционным событием в развитии компьютерных технологий четвертго поколения машин было создание больших и сверхбольших интегральных схем, микропроцессора и персонального компьютера.

Логические интегральные схемы в компьютерах стали создаваться на основе униполярных полевых CMOS-транзисторов с непосредственными связями, работающими с меньшими амплитудами электрических напряжений.

Пятое поколение ЭВМ: 1990-настоящее время

Кратко основную концепцию ЭВМ пятого поколения можно сформулировать следующим образом:

Компьютеры на сверхсложных микропроцессорах с параллельно-векторной структурой, одновременно выполняющих десятки последовательных инструкций программы.

Компьютеры с многими сотнями параллельно работающих процессоров, позволяющих строить системы обработки данных и знаний, эффективные сетевые компьютерные системы.

Шестое и последующие поколения ЭВМ

Электронные и оптоэлектронные компьютеры с массовым параллелизмом, нейронной структурой, с распределенной сетью большого числа (десятки тысяч) микропроцессоров, моделирующих архитектуру нейронных биологических систем.

3 Роль средств вычислительной техники в жизни человека.

Роль информатики в целом в современных условиях постоянно возрастает. Деятельность как отдельных людей, так и целых организаций все в большей степени зависит от их информированности и способности эффективно использовать имеющуюся информацию. Прежде чем предпринять какие-то действия, необходимо провести большую работу по сбору и переработке информации, ее осмыслению и анализу. Отыскание рациональных решений в любой сфере требует обработки больших объемов информации, что подчас невозможно без привлечения специальных технических средств. Внедрение компьютеров, современных средств переработки и передачи информации в различные индустрии послужило началом процесса, называемого информатизацией общества. Современное материальное производство и другие сферы деятельности все больше нуждаются в информационном обслуживании, переработке огромного количества информации. Информатизация на основе внедрения компьютерных и телекоммуникационных технологий является реакцией общества на потребность в существенном увеличении производительности труда в информационном секторе общественного производства, где сосредоточено более половины трудоспособного населения.

Информационные технологии вошли во все сферы нашей жизни. Компьютер является средством повышения эффективности процесса обучения, участвует во всех видах человеческой деятельности, незаменим для социальной сферы. Информационные технологии - это аппаратно-программные средства, базирующиеся на использовании вычислительной техники, которые обеспечивают хранение и обработку образовательной информации, доставку ее обучаемому, интерактивное взаимодействие студента с преподавателем или педагогическим программным средством, а также тестирование знаний студента.

Можно предположить, что эволюция технологии в общем и целом продолжает естественную эволюцию. Если освоение каменных орудий помогло сформироваться человеческому интеллекту, металлические повысили производительность физического труда (настолько, что отдельная прослойка общества освободилась для интеллектуальной деятельности), машины механизировали физический труд, то информационная технология призвана освободить человека от рутинного умственного труда, усилить его творческие возможности.

Заключение

Жить в XXI веке образованным человеком можно, только хорошо владея информационными технологиями. Ведь деятельность людей все в большей степени зависит от их информированности, способности эффективно использовать информацию. Для свободной ориентации в информационных потоках современный специалист любого профиля должен уметь получать, обрабатывать и использовать информацию с помощью компьютеров, телекоммуникаций и других средств связи. Об информации начинают говорить как о стратегическом ресурсе общества, как о ресурсе, определяющем уровень развития государства.

С помощью изучения истории развития средств вычислительной техники можно познать все строение и значение ЭВМ в жизни человека. Это поможет лучше в них разбираться и с легкостью воспринимать новые прогрессирующие технологии, ведь не нужно забывать о том, что компьютерные технологии прогрессируют, почти, каждый день и если не разобраться в строении машин, которые были много лет назад, трудно будет преодолеть нынешнее поколение.

В представленной работе удалось показать с чего начиналось и чем заканчивается развитие средств вычислительной техники и какую важную роль играют они для людей в настоящее время.

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

ВЛАДИМИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

КАФЕДРА ИНФОРМАТИКИ И ЗАЩИТЫ ИНФОРМАЦИИ

РЕФЕРАТ НА ТЕМУ:

ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ ТЕХНИКИ

Выполнил

студент группы Фоб -107

Еремин А.А

Груздева Л.М

ВЛАДИМИР

Введение стр. 2

Ручной период докомпьютерной эпохи стр. 3

Механический этап стр. 4

Электромеханический этап стр. 7

Этап современных ЭВМ (электронный) стр. 10

Роль вычислительной техники в жизни человека стр. 13

Заключение стр. 18

Список литературы стр. 20

ВВЕДЕНИЕ

Слово «компьютер» означает «вычислитель», т.е. устройство для вычислений. В наше время трудно представить себе, что без компьютеров можно обойтись. А ведь не так давно, до начала 70-х годов вычислительные машины были доступны весьма ограниченному кругу специалистов, а их применение, как правило, оставалось окутанным завесой секретности и мало известным широкой публике. Однако в 1971 году произошло событие, которое в корне изменило ситуацию и с фантастической скоростью превратило компьютер в повседневный рабочий инструмент десятков миллионов людей. В том, вне всякого сомнения знаменательном году еще почти никому не известная фирма Intel из небольшого американского городка с красивым названием Санта-Клара (шт. Калифорния), выпустила первый микропроцессор. Именно ему мы обязаны появлением нового класса вычислительных систем – персональных компьютеров, которыми теперь пользуются, по существу, все, от учащихся начальных классов и бухгалтеров до ученых и инженеров.

В данном реферате мы рассмотрим историю развития вычислительной техники от древности до наших дней, а также краткий обзор о возможностях применения современных вычислительных систем и дальнейшие тенденции развития персональных компьютеров.

Знание истории развития вычислительной техники как основы компьютерной информатики – необходимый составной элемент компьютерной культуры

РУЧНОЙ ПЕРИОД КОМПЬЮТЕРНОЙ ЭПОХИ

Ручной период начался на заре человеческой цивилизации. Фиксация результатов счета у разных народов на разных континентах производилась разными способами: пальцевый счет, нанесение засечек, счетные палочки, узелки и т.д. Наконец, появление приборов, использующих вычисление по разрядам, как бы предполагали наличие некоторой позиционной системы счисления, десятичной, пятеричной, троичной и т.д. К таким приборам относятся абак, русские, японские, китайские счеты.

Историю цифровых устройств начать следует со счетов . Подобный инструмент был известен у всех народов. Древнегреческий абак (доска или «саламинская доска» по имени острова Саламин в Эгейском море) представлял собой посыпанную морским песком дощечку. На песке проходили бороздки, на которых камешками обозначались числа. Одна бороздка соответствовала единицам, другая - десяткам и т.д. Если в какой-то бороздке при счете набиралось более 10 камешков, их снимали и добавляли один камушек в следующем разряде. Римляне усовершенствовали абак, перейдя от деревянных досок, пеcка и камешков к мраморным доскам с выточенными желобками и мраморными шариками. Китайские счеты суан – пан состояли из деревянной рамки, разделенной на верхние и нижние секции. Палочки соотносятся с колонками, а бусинки – с числами. У китайцев в основе счета лежала не десятка, а пятерка.

Суан - пан разделены на две части: в нижней части на каждом ряду располагаются по 5 косточек, в верхней части – по 2. Таким образом, для того, чтобы выставить на этих счетах число 6, ставили сначала косточку, соответствующую пятерке, а затем добавляли одну косточку в разряд единиц.

У японцев это же устройство для счета носило название серобян .

На Руси долгое время считали по косточкам, раскладываемым в кучки. Примерно с 15 века получил распространение «дощатый счет », завезенный, видимо, западными купцами с ворванью и текстилем. «Дощатый счет» почти не отличался от обычных счетов и представлял собой рамку с укрепленными горизонтальными веревочками, на которые были нанизаны просверленные сливовые или вишневые косточки.

В 9 веке индийские ученые сделали одно из величайших открытий в математике. Они изобрели позиционную систему счисления, которой теперь пользуется весь мир.

При записи числа, в котором отсутствует какой - либо разряд (например, 110 или 16004), индийцы вместо названия цифры говорили слово «пусто». При записи на месте «пустого» разряда ставили точку, а позднее рисовали кружок. Такой кружок называется «сунья».

Арабские математики перевели это слово по смыслу на свой язык – они говорили «сифр». Современное слово «нуль» происходит от латинского.

МЕХАНИЧЕСКИЙ ЭТАП

Принято считать, что первые, как тогда их называли вычислители, появились в XVII веке и на протяжение четырех веков множество талантливых людей приложили свои усилия для создания современного компьютера, ставшего неотъемлемой частью каждой квартиры или офиса.

Но самых первых изобретателей компьютеров безусловно надо знать. В 1623 году Вильгельм Шиккард изобрел и построил первую работающую модель 6-ти разрядного механического вычислительного устройства, которое могло выполнять простейшие арифметические действия: сложение и вычитание с семизначными числами. Описание машины Шиккарда, к сожалению, оказалось утраченным во время Тридцатилетней войны.

В 1642 году Блез Паскаль сконструировал 8-разрядную суммирующую машину. Эта машина представляла собой комбинацию взаимосвязанных колесиков с нанесенными на них цифрами от 0 до 9 и приводов. Когда первое колесико делало полный оборот от 0 до 9, в действие автоматически приводилось второе колесико. Когда и оно достигало цифры 9, начинало вращаться третье и так далее. Машина Паскаля могла складывать и вычитать, умножать (делить) лишь путем многократного сложения (вычитания).

В 1668 году появился новый вычислитель, предназначенный исключительно для финансовых операций. Его изобретателем стал стал сэр Самюэль Морланд.

В 1674 году великий философ и ученый Готфрид Вильгельм Лейбниц сконструировал машину «четырех действий», которая выполняла сложение, вычитание, умножение, деление и извлечение квадратного корня. В отличие от Паскаля Лейбниц использовал в своей машине не колесики и приводы, а цилиндры с нанесенными на них цифрами. Специально для нее Лейбниц впервые применил двоичную систему счисления, использующую вместо обычных для человека десяти цифр две: 0 и 1.

Следующая волна конструкторов-изобретателей компьютеров была замечена только в XIX веке, два века спустя после первых счетных машин и вычислителей.

В 1820 году учёный и изобретатель Шарль де Кольмар придумал самый настоящий калькулятор и назвал его арифмометр. Как и многие его предшественники, арифмометр был механическим устройством. Впервые счетное устройство выпускалось серийно и поступило в широкую продажу. С некоторыми усовершенствованиями в конструкции арифмометры прослужили человеку в общей сложности 90 лет!

В 1822 году английский математик Чарлз Бэббидж описал машину, способную рассчитывать и печатать большие математические таблицы, и сконструировал машину для табулирования, состоявшую из валиков и шестеренок, вращаемых с помощью рычага. Машина могла производить некоторые математические вычисления с точностью до восьмого знака после запятой. Это был прообраз его разностной машины, к постройке которой он приступил в 1823 году, получив правительственную субсидию для продолжения работ. Разностная машина должна была производить вычисления с точностью до 20 знака после запятой. Постройка машины отняла у Бэббиджа 10 лет, ее конструкция становилась все более сложной, громоздкой и дорогой. Она так и не была закончена, финансирование проекта было прекращено.

Тем временем Бэббиджем овладела идея создания нового прибора - аналитической машины. Главное ее отличие от разностной машины заключалось в том, что она была программируемой и могла выполнять любые заданные ей вычисления. По существу аналитическая машина стала прообразом современных компьютеров, так как включала их основные элементы: память, ячейки которой содержали бы числа, и арифметическое устройство, состоящее из рычагов и шестеренок. Бэббидж предусмотрел возможность вводить в машину инструкции при помощи перфокарт. Однако и эта машина не была закончена, поскольку низкий уровень технологий того времени стал главным препятствием на пути ее создания.

В 1886 году Дорр Фелт создаёт устройство с необычным названием <<Комптометр>>. Это было первое устройство с возможностью ввода данных с клавиатуры.

Тысячи людей восхищались необыкновенными устройствами. Они без устали крутили ручки рифмометров, производя различные математические расчеты.

ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИЙ ЭТАП

Электромеханический этап развития ВТ явился наименее продолжительным и охватывает около 60 лет – от первого табулятора Г. Холлерита до первой ЭВМ ENIAK (1945)

В 1888 Герман Холлерит (американский инженер, изобретатель первой электромеханической счетной машины - табулятора, основатель фирмы - предшественницы IBM) сконструировал электромеханическую машину, которая могла считывать и сортировать статистические записи, закодированные на перфокартах. Эта машина, названная табулятором, состояла из реле, счетчиков, сортировочного ящика. Данные на каждого человека наносились на перфокарты, почти не отличающиеся от современных, в виде пробивок. При прохождении перфокарты через машину данные, отмеченные дырочками, снимались путем прощупывания системой игл. Если напротив иглы оказывалось отверстие, то игла, пройдя сквозь него, касалась металлической поверхности, расположенной под картой. Возникавший таким образом контакт замыкал электрическую цепь, благодаря чему к результатам расчетов автоматически добавлялась единица, после чего перфокарта попадала в определенное отделение сортировочного ящика.

В 1890 изобретение Холлерита было впервые использовано для 11-й американской переписи населения. Успех вычислительных машин с перфокартами был феноменален. То, чем десятилетием ранее 500 сотрудников занимались в течение семи лет, Холлерит сумел выполнить с 43 помощниками на 43 вычислительных машинах за 4 недели.

Это изобретение имело успех не только в США, но и в Европе, где стало широко применяться для статистических исследований. Несколько таких машин закупила Россия. Холлерит был удостоен нескольких премий и получил звание профессора Колумбийского университета. В 1896 он организовал в Нью-Йорке компанию по производству машин для табуляции (Tabulating Machine Company), которая впоследствии выросла в International Business Machines Corporation - IBM.

В 1938 Цузе в домашних условиях собрал электромеханическую машину Z1. Машина имела клавиатуру для ввода задач и панель с лампочками, на которой высвечивался результат. Затем Цузе заменил неудобное печатающее устройство на перфоленту, которую изготовил из старой 35-миллиметровой пленки, и назвал новую модель Z2. Когда началась война, Цузе получил поддержку германского правительства на разработку компьютера для военных целей - конструирования самолетов и ракет. В 1941, на два года опередив Эйкена, Цузе создал третью модель - Z3, основанную на электромеханических реле и работавшую в двоичной системе счисления. Z3 состояла из 600 реле счетного устройства и 2000 реле устройства памяти. Числа можно было «записать» в память и «считывать» оттуда посредством электрических сигналов, которые проходили через реле. Реле либо пропускали сигнал, либо не пропускали. Машина считывала программу механически шаг за шагом (линейно) и проводила от 15 до 20 вычислительных операций в секунду. В это же время Цузе приступил к постройке Z4, в которой все механические части должны были быть заменены на электронные лампы. Во время бомбежек Берлина все машины Цузе, кроме Z4, погибли.

В 1947 году сотрудники лабаратории Bell Уильям Шокли, Джон Бардин и Уолтер Берттейн создают первый в мире транзистор. Открытие транзистора – важнейшая веха в истории создания компьютеров, ведь именно транзисторы стали основой всех микропроцессоров. Скрытые внутри процессорного <<камня>> транзисторы наделяют современный компьютер думать. В 1954 году компания Texas Instruments начала серийное производство кремниевых транзисторов на промышленной основе. В 1956 году в Технологическом институте города Массачусетс создан первый компьютер на основе транзисторов. В 1958 -1959 годах Джек Килби и Роберт Нойс создают интегральную микросхему – первый прототип современных микропроцессоров.

Мне бы хотелось рассказать о Роберте Нойсе подробней.

НОЙС (Noyce) Роберт (12 декабря 1927, Берлингтон, шт. Айова - 3 июня 1990, Остин, шт. Техас), американский инженер, изобретатель (1959) интегральной схемы, системы взаимосвязанных транзисторов на единой кремниевой пластинке, основатель (1968, совместно с Г. Муром) корпорации Intel.

В 1949 Нойс окончил Гриннелл-колледж в Айове со степенью бакалавра, а в 1953 получил докторскую степень в Массачусетском технологическом институте. В 1956-57 работал в полупроводниковой лаборатории изобретателя транзисторов У. Шокли, а затем вместе с семью коллегами уволился и основал одну из первых электронных фирм по производству кремниевых полупроводников - Fairchild Semiconductor (Фэрчайлд Семикондактор), которая дала название Силиконовой долине в Северной Калифорнии. Одновременно, но независимо друг от друга Нойс и Килби изобрели интегральную микросхему.

В 1968 Нойс и его давний коллега Мур основали корпорацию Intel. Спустя два года они создали 1103-ю запоминающую микросхему из кремния и поликремния, которая заменила собой прежние малоэффективные керамические сердечники в запоминающих устройствах компьютеров. В 1971 Intel представила микропроцессор, объединяющий в одной микросхеме функции запоминающего устройства и процессора. Вскоре корпорация Intel стала лидером по производству микропроцессоров. В 1988 Нойс стал президентом корпорации Sematech, исследовательского консорциума, финансируемого совместно промышленным капиталом и правительством США с целью развития передовых технологий в американской полупроводниковой промышленности.

ЭТАП СОВРЕМЕННЫХ ЭВМ

Современный этап развития ЭВМ охватывает период с 1970 года до наших дней. Впервые стали применяться большие интегральные схемы (БИС), которые по мощности примерно соответствовали 1000 ИС. Это привело к снижению стоимости производства компьютеров. В 1980 г. центральный процессор небольшой ЭВМ оказалось возможным разместить на кристалле площадью 1/4 дюйма (0,635 см 2 .). БИСы применялись уже в таких компьютерах, как “Иллиак”, ”Эльбрус”, ”Макинтош ”. Быстродействие таких машин составляет тысячи миллионов операций в секунду. Емкость ОЗУ возросла до 500 млн. двоичных разрядов. В таких машинах одновременно выполняются несколько команд над несколькими наборами операндов.

C точки зрения структуры машины этого поколения представляют собой многопроцессорные и многомашинные комплексы, работающие на общую память и общее поле внешних устройств. Ёмкость оперативной памяти порядка 1 - 64 Мбайт.

Распространение персональных компьютеров к концу 70-х годов привело к некоторому снижению спроса на большие ЭВМ и мини-ЭВМ. Это стало предметом серьезного беспокойства фирмы IBM (International Business Machines Corporation) - ведущей компании по производству больших ЭВМ, и в 1979 г. фирма IBM решила попробовать свои силы на рынке персональных компьютеров, создав первые персональные компьютеры- IBM PC.

В 1971 году в результате исследований команда специалисто <> под руководством Тэда Хоффа создает первый 4-разрядный микропроцессор INTEL -4004. Далее новые модели процессоров от <> стали появляться регулярно. <> и по сей день занимает одно из лидирующих мест в производстве процессоров для персональных компьютеров. Но конкуренты не дремали практически с самого начала основания <>. Более того, через некоторое время разразилась настоящая компьютерных вооружений, которую принято называть <<война процессоров>>. Фирмы <<<>>> и <<<>>> - вот два источника беспокойства для <>. Несмотря на то, что процессоры, выпускаемые этими двумя фирмами, едва ли составляют 15% от всего рынка, их продукция постепенно все большей альтернативой микропроцессорам <>.

Основными конкурентами <> являлись <<АMD>> и <>

<<АMD>> (Эй-Эм-Ди, <>; от Advanced Micro Devices, Эдванст майкро дивайсиз), американская корпорация, разработчик и производитель интегральных схем, электронных устройств, компонентов для компьютеров и средств связи. Корпорация основана в 1969 году, ее главный офис находится в городе Саннивейл (Калифорния). <> производит микропроцессоры, устройства флэш-памяти, телекоммуникационные и сетевые продукты. В компьютерном мире <> известна как конкурент Intel в производстве микропроцессоров для персональных компьютеров. Производственные мощности корпорации находятся в США, Японии, Малайзии, Сингапуре, Таиланде.

<> (Сайрикс Корпорейшн) (<> Corporation), структурное подразделение американского концерна National Semiconductor (с 1997), один из ведущих мировых производителей микропроцессоров для персональных компьютеров. Штаб-квартира находится в Ричардсоне (шт. Техас).

В начале 1990-х годов <> выпустил математический сопроцессор, позволявший ускорять математические вычисления. Его коммерческий успех дал возможность <> в 1992 развернуть производство клонов процессоров x86. Компания разработала целое семейство 386, 486, 5х86 микропроцессоров. В 1995 началось производство шестого поколения микропроцессоров <> 6x86. В 1997 <> на основе процессора 6х86 выпустил новый процессор с поддержкой MMX-инструкций. Кроме того, <> наладил выпуск высокоинтегрированных процессоров MegiaGX. В том же 1997 <> вошел в состав американского полупроводникового концерна National Semiconductor. В 1999 был выпущен новый микропроцессор <> MXi, основанный на новом процессорном ядре. 5 августа 1999 компания была продана корпорации VIA Technologies.

Война процессоров продолжается и по сей день. Фирме <> приходится сдерживать натиск конкурентов, разрабатывая все более качественные и мощные процессоры.

В 1974 году фирма <>, один из первых конкурентов <>, выпускает свой первый процессор.

В 1976 году фирма <> создает конкурентный <> процессор TMS 9900.

1976 год – официальное начало войны процессоров. Фирма <> получает права и возможность копировать инструкции и микрокоды процессоров <>.

В 1983 году на рынке появляется процессор от фирмы <>. Его название IBM 80286.

В 1997году появляется INTEL Pentium II.

В 1997 году в ответ на Pentium II <> выпускает свой новый процессор AMD K5.

В 1999 году выпущен в продажу INTEL Pentium III.

2004-2005 года разработка и внедрение двуядерных процессоров от <> и <>.

2006 год появление четырёхядерных процессоров от <>.

РОЛЬ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ ТЕХНИКИ В ЖИЗНИ ЧЕЛОВЕКА

Персональный компьютер быстро вошел в нашу жизнь. Еще несколько лет назад было редкостью увидеть какой-нибудь персональный компьютер – они были, но были очень дорогие, и даже не каждая фирма могла иметь у себя в офисе компьютер. Теперь же в каждом третьем доме есть компьютер, который уже глубоко вошел в жизнь человека.

Современные вычислительные машины представляют одно из самых значительных достижений человеческой мысли, влияние, которого на развитие научно-технического прогресса трудно переоценить. Область применения ЭВМ огромна и непрерывно расширяется.

Даже 30 лет назад было только около 2000 различных сфер применения микропроцессорной техники. Это управление производством (16%), транспорт и связь (17%), информационно-вычислительная техника (12%), военная техника (9%), бытовая техника (3%), обучение (2%), авиация и космос (15%), медицина (4%), научное исследование, коммунальное и городское хозяйство, банковский учёт, метрология, и другие области.

Компьютеры в учреждениях. Компьютеры в буквальном смысле совершили революцию в деловом мире. Секретарь практически любого учреждения при подготовке докладов и писем производит обработку текстов. Учрежденческий аппарат использует персональный компьютер для вывода на экран дисплея широкоформатных таблиц и графического материала. Бухгалтеры применяют компьютеры для управления финансами учреждения и введение документации.

Компьютеры на производстве. Компьютеры находят применение при выполнении широкого круга производственных задач. Так, например, диспетчер на крупном заводе имеет в своём распоряжении автоматизированную систему контроля, обеспечивающую бесперебойную работу различных агрегатов. Компьютеры используются также для контроля за температурой и давлением при осуществлении различных производственных процессов. Также управляются компьютером роботы на заводах, скажем, на линиях сборки автомобилей, включающие многократно повторяющиеся операции, например затягивание болтов или окраску деталей кузова.

Компьютер – помощник конструктора. Проекты конструирования самолета, моста или здания требуют затрат большого количества времени и усилий. Они представляют собой один из самых трудоёмких видов работ. Сегодня, в век компьютера, конструкторы имеют возможность посвятить своё время целиком процессу конструирования, поскольку расчёты и подготовку чертежей машина «берёт на себя». Пример: конструктор автомобилей исследует с помощью компьютера, как форма кузова влияет на рабочие характеристики автомобиля. С помощь таких устройств, как электронное перо и планшет, конструктор может быстро и легко вносить любые изменения в проект и тут же наблюдать результат на экране дисплея.

Компьютер в магазине самообслуживания. Представьте себе, что идёт 1979 год и вы работаете неполный рабочий день в качестве кассира в большом универмаге. Когда покупатели выкладывают отобранные ими покупки на прилавок, вы должны прочесть цену каждой покупки и ввести её в кассовый аппарат. А теперь вернёмся в наши дни. Вы по-прежнему работаете кассиров и в том же самом универмаге. Но как много здесь изменилось. Когда теперь покупатели выкладывают свои покупки на прилавок, вы пропускаете каждую из них через оптическое сканирующее устройство, которое считывает универсальный код, нанесённый на покупку, по которому компьютер определяет, цену этого изделия, хранящуюся в памяти компьютера, и высвечивает ее на маленьком экране, чтобы покупатель мог видеть стоимость своей покупки. Как только все отобранные товары прошли через оптическое сканирующее устройство, компьютер немедленно выдаёт общую стоимость купленных товаров.

Компьютер в банковских операциях. Выполнение финансовых расчётов с помощью домашнего персонального компьютера – это всего лишь одно из его возможных применений в банковском деле. Мощные вычислительные системы позволяют выполнять большое количество операций, включая обработку чеков, регистрацию изменения каждого вклада, приём и выдачу вкладов, оформление ссуды и перевод вкладов с одного счёта на другой или из банка в банк. Кроме того, крупнейшие банки имеют автоматические устройства, расположенные за пределами банка. Банковские автоматы позволяют клиентам не выстаивать длинных очередей в банке, взять деньги со счета, когда банк закрыт. Всё, что требуется, - вставить пластмассовую банковскую карточку в автоматическое устройство. Как только это сделано, необходимые операции будут выполнены.

Компьютер в медицине. Как часто вы болеете? Вероятно, у вас была простуда, ветрянка, болел живот? Если в этих случаях вы обращались к доктору, скорее всего он проводил осмотр быстро и достаточно эффективно. Однако медицина – это очень сложная наука. Существует множество болезней, каждая из которых имеет только ей присущие симптомы. Кроме того, существуют десятки болезней с одинаковыми и даже совсем одинаковыми симптомами. В подобных случаях врачу бывает трудно поставить точный диагноз. И здесь ему на помощь приходит компьютер. В настоящее время многие врачи используют компьютер в качестве помощника при постановке диагноза, т.е. для уточнения того, что именно болит у пациента. Для этого больной тщательно обследуется, результаты обследования сообщаются компьютеру. Через несколько минут компьютер сообщает, какой из сделанных анализов дал аномальный результат. При этом он может назвать возможный диагноз.

Компьютер в сфере образования. Сегодня многие учебные заведения не могут обходиться без компьютеров. Достаточно сказать, что с помощью компьютеров: трёхлетние дети учатся различать предметы по их форме; шести- и семилетние дети учатся читать и писать; выпускники школ готовятся к вступительным экзаменам в высшие учебные заведения; студенты исследуют, что произойдёт, если температура атомного реактора превысит допустимый предел. «Машинное обучение» – термин, обозначающий процесс обучения при помощи компьютера. Последний в этом случае выступает в роли «учителя». В этом качестве может использоваться микрокомпьютер или терминал, являющийся частью электронной сети передачи данных. Процесс усвоения учебного материала поэтапно контролируется учителем, но если учебный материал даётся в виде пакета соответствующих программ ЭВМ, то его усвоение может контролироваться самим учащимся.

Компьютеры на страже закона. Вот новость, которая не обрадует преступника: «длинные руки закона» теперь обеспечены вычислительной техникой. «Интеллектуальная» мощь и высокое быстродействие компьютера, его способность обрабатывать огромное количество информации, теперь поставлены на службу правоохранительных органов для повышения эффективности работы. Способность компьютеров хранить большое количество информации используется правоохранительными органами для создания картотеки преступной деятельности. Электронные банки данных с соответствующей информацией легко доступны государственным и региональным следственным учреждениям всей страны. Так, федеральное бюро расследования (ФБР) располагает общегосударственным банком данных, который известен как национальный центр криминалистической информации. Компьютеры используются правоохранительными органами не только в информационных сетях ЭВМ, но и в процессе розыскной работы. Например, в лабораториях криминалистов компьютеры помогаю проводить анализ веществ, обнаруженных на месте преступления. Заключения компьютера-эксперта часто оказываются решающими в доказательствах по рассматриваемому делу.

Компьютер как средство общения людей. Если на одном компьютере работают хотя бы два человека, у них уже возникает желание использовать этот компьютер для обмена информацией друг с другом. На больших машинах, которыми пользуются одновременно десятки, а то и сотни человек, для этого предусмотрены специальные программы, позволяющие пользователям передавать сообщения друг другу. Стоит ли говорить о том, что как только появилась возможность объединять несколько машин в сеть, пользователи ухватились за эту возможность не только для того, чтобы использовать ресурсы удаленных машин, но и чтобы расширить круг своего общения. Создаются программы, предназначенные для обмена сообщениями пользователей, находящихся на разных машинах. Наиболее универсальное средство компьютерного общения – это электронная почта. Она позволяет пересылать сообщения практически с любой машины на любую, так как большинство известных машин, работающих в разных системах, ее поддерживают. Электронная почта - самая распространенная услуга сети Internet. В настоящее время свой адрес по электронной почте имеют приблизительно 20 миллионов человек. Посылка письма по электронной почте обходится значительно дешевле посылки обычного письма. Кроме того сообщение, посланное по электронной почте дойдет до адресата за несколько часов, в то время как обычное письмо может добираться до адресата несколько дней, а то и недель.

Internet - глобальная компьютерная сеть, охватывающая весь мир. Сегодня Internet имеет около 15 миллионов абонентов в более чем 150 странах мира. Ежемесячно размер сети увеличивается на 7-10%. Internet образует как бы ядро, обеспечивающее связь различных информационных сетей, принадлежащих различным учреждениям во всем мире, одна с другой.

Internet предоставляет уникальные возможности дешевой, надежной и конфиденциальной глобальной связи по всему миру. Это оказывается очень удобным для фирм имеющих свои филиалы по всему миру, транснациональных корпораций и структур управления. Обычно, использование инфраструктуры Internet для международной связи обходится значительно дешевле прямой компьютерной связи через спутниковый канал или через телефон.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Выше мы рассмотрели историю и современное состояние компьютерной техники. Уже сейчас вычислительная техника достигла просто потрясающих высот. Так в 2002 году для Института наук о земле в городе Йокогама (Япония) корпорацией NEC был создан наимощнейший на сегодняшний день суперкомпьютер Eerth Simulator. Производительность новой машины, определенная при помощи стандартных тестов Linpack, составляет 35,6 TELOPS(триллионов операций с плавающей запятой в секунду). Если сопоставить полученные результаты с показателями, приведенными в перечне Top 500 (рейтинг 500 наиболее мощных компьютеров мира), становится ясно, что Earth Simulator работает быстрее, чем 18 лучших по предыдущему рейтингу, машин вместе взятых.

Каковы же перспективы совершенствования персональных компьютеров, и что нас ожидает в дальнейшем в этой сфере?

Сотрудникам Белловских лабораторий удалось создать транзистор размером в 60 атомов! Они считают, что транзисторы ко дню своего шестидесятилетия (2007 год) по ряду параметров достигнут физических пределов. Так, размер транзистора должен стать чуть меньше 0,01 мкм (уже достигнут размер 0,05 мкм). Это означает, что на чипе площадью 10 кв. см можно будет разместить 20 000 000 транзисторов.

Описывая бурно развивающуюся в настоящее время технологию производства пластиковых транзисторов, ученые приходят к достаточно логичному выводу, что сумма всех усовершенствований приведет к созданию «финального компьютера», более мощного, чем современные рабочие станции. Компьютер этот будет иметь размер почтовой марки и, соответственно, цену, не превышающую цены почтовой марки.

Представим себе, наконец, гибкий экран телевизора или компьютерного монитора, который не разобьется, если швырнуть его на землю. А что можно сказать о пластинке величиной с обычную кредитную карточку, заполненной массой нужнейшей информации, включая ту, которая обычно и хранится в кредитной карточке, но выполненной из такого материала, что она никогда не потребует замены?

В последнее время высказывались и мысли о том, что давно пора расстаться с электронами как основными действующими лицами на сценах микроэлектроники и обратиться к фотонам. Использование фотонов якобы позволит изготовить процессор компьютера размером с атом. О том, что наступление эпохи таких компьютеров уже не за горами говорит тот факт, что американским ученым удалось на доли секунды остановить фотонный пучок (луч света)...

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1) Шафрин Ю. Информационные технологии, М., 1998.

2) ИНФОРМАТИКА, М., 1994. (энциклопедический словарь для начинающих)

3) Алтухов Е.В., Рыбалко Л.А., Савченко В.С. Основы информатики и вычислительной техники, М., «Высшая школа», 1992.

4) Бордовский Г.А., Исаев Ю.В., Морозов В.В. Информатика в понятиях и терминах, М., 1991.

5) Электронная энциклопедия Кирилла и Мефодия

6) Майоров А.А. Компьютер и Интернет, Росмэн-Пресс, 2001.

Относительно недавно в обиходе появился термин «вычислительная техника». Это обозначение изначально совершено не подразумевало всех тех аспектов, которые вкладываются в него сегодня. И, к сожалению, большинство людей почему-то считают, что компьютеры и вычислительная техника - слова-синонимы. Это явное заблуждение.

Вычислительная техника: значение слова

Трактовать значение этого термина можно совершенно по-разному, тем более что разные словари толковать его могут в различных интерпретациях.

Однако если подойти к вопросу как бы с неким обобщением, можно смело утверждать, что вычислительная техника - это технические устройства с набором неких математических средств, приемов и методов для автоматизации (или даже механизации) обработки какой-либо информации и процессов вычислений или описания того или иного явления (физического, механического и т. д.).

это что такое в широком понимании?

Вычислительная техника известна человечеству достаточно давно. Самыми примитивными устройствами, которые появились за сотни лет до нашей эры, можно назвать, например, те же китайские счеты или римский абак. Уже во второй половине нынешнего тысячелетия появились такие устройства, как шкала Неппера, арифмометр Шиккарда, счетная и т. д. Посудите сами, сегодняшние аналоги в виде калькуляторов тоже смело можно отнести к одной из разновидностей вычислительной техники.

Тем не менее трактовка этого термина приобрела более расширенное значение с появлением первых ЭВМ. Случилось это в 1946 году, когда в США была создана первая ЭВМ, обозначавшаяся аббревиатурой ЭНИАК (в СССР такое устройство было создано в 1950 году и носило название МЭСМ).

На сегодняшний день трактовка расширилась еще больше. Таким образом, на современном этапе развития технологий можно определить, что вычислительная техника - это:

• компьютерные системы и средства управления сетями;
• автоматизированные системы управления и обработки данных (информации);
• автоматизированные средства проектирования, моделирования и прогнозирования;
• системы разработки программного обеспечения и т.д.

Средства для вычислений

Теперь посмотрим, что собой представляют средства вычислительной техники. В основе любого процесса лежит информация или, как принято сейчас говорить, данные. Но понятие информации считается достаточно субъективным, поскольку для одного человека какой-то процесс может нести смысловую нагрузку, а для другого - нет. Таким образом, для унификации данных был разработан который воспринимается любой машиной и применяется для обработки данных наиболее широко.

Среди самих средств можно выделить технические устройства (процессоры, память, устройства ввода/вывода) и программное обеспечение, без которого все это «железо» оказывается совершенно бесполезным. Тут отдельно стоит отметить, что вычислительная система имеет ряд характерных признаков, например, целостность, организованность, связанность и интерактивность. Есть еще и так называемые вычислительные комплексы, которые относят к многопроцессорным системам, обеспечивающим надежность и повышенный уровень производительности, недоступный обычным однопроцессорным системам. И только в общей связке «железа» и софта можно говорить о том, что они и являются основными средствами вычислений. Естественно, можно сюда добавить и методики, по которым производится математическое описание того или иного процесса, но это может занять достаточно длительное время.

Устройство современных компьютеров

Исходя из всех этих определений, можно описать и работу современных компьютеров. Как уже было сказано выше, они сочетают в себе аппаратную и программную части, причем одна без другой функционировать не может.

Таким образом, современный компьютер (вычислительная техника) - это совокупность технических устройств, обеспечивающих функционирование программной среды для выполнения определенный задач, и наоборот (совокупность программ для работы «железа»). Наиболее правильным является первое утверждение, а не второе, ведь в конечном итоге этот набор нужен именно для обработки входящей информации и вывода результата.

(вычислительная техника) включает в себя несколько основных компонентов, без которых не обходится ни одна система. Сюда можно отнести материнские платы, процессоры, жесткие диски, оперативную память, мониторы, клавиатуры, мыши, периферию (принтеры, сканеры и т.д.), дисководы и др. В плане программного обеспечения первое место занимают операционные системы и драйверы. В операционных системах работают прикладные программы, а драйверы обеспечивают корректное функционирование всех «железных» устройств.

Несколько слов о классификации

Современные вычислительные системы можно классифицировать по нескольким критериям:

• принцип действия (цифровые, аналоговые, гибридные);
• поколения (этапы создания);
• назначение (проблемно-ориентированные, базовые, бытовые, выделенные, специализированные, универсальные);
• возможности и размеры (супербольшие, супермалые, одно- или многопользовательские);
• условия применения (домашние, офисные, производственные);
• другие признаки (количество процессоров, архитектура, производительность, потребительские свойства).

Как уже понятно, четких границ в определении классов провести нельзя. В принципе, любое разделение современных систем на группы все равно выглядит чисто условным.