Технические средства реализации информационых процессов

  «Технические средства реализации информационных процессов»

 

ОГЛАВЛЕНИЕ

1. Введение3
2. Основные этапы развития информатики и вычислительной техники4
3. Структура ЭВМ. Основные элементы ПК8
1. Архитектура персонального компьютера9
2. Устройство современного компьютера10
3. Внешняя память13
4. Заключение14
5. Список используемой литературы и веб-источников15

 
 
 
 
 
 
 
 

1. Введение

  Персональные  компьютеры представляют наиболее многочисленный и разнообразный по составу класс  ЭВМ. Они используются при решении  самых разных задач не только профессиональными  программистами, но и специалистами  других областей знаний и деятельности. 

  К ПК (или ПЭВМ) относится ЭВМ, управляемая  одним пользователем и предоставляющая  пользователю в каждом сеансе работы все свои ресурсы. К особенностям, отличающим ПК от других ЭВМ, следует  отнести:

  1. Универсальный  характер использования, в соответствии  с которым на ПК могут решаться  экономические, научные, производственно-технические,  конструкторско-технологические и  другие задачи в различных  сферах человеческой деятельности.

2. Модульный характер построения  архитектуры ПК, позволяющий формировать техническую конфигурацию, определять состав внутренних и внешних устройств ПК в зависимости от характера решаемых задач, требований пользователя и финансовых возможностей.
3. Развитость и разнообразие программного обеспечения (ПО), направленные на решение задач из различных областей знаний и деятельности человека.
4. Небольшие габариты, высокая надежность работы, отсутствие специальных требований к условиям эксплуатации и наличие <дружественного> человеко-машинного интерфейса, дающие возможность устанавливать ПК на рабочие места пользователя.

 

  Первоначально основным признаком ПК служило наличие  в нем микропроцессора (МП), выполненного в виде одной микросхемы. В настоящее  этот признак перестал быть определяющим, так как МП используются во всех классах ЭВМ. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

2. Основные этапы  развития информатики и вычислительной техники

  История создания средств цифровой вычислительной техники уходит в глубь веков. Она увлекательна и поучительна, с нею связаны имена выдающихся ученых мира.

  В работах  гениального итальянца Леонардо да Винчи (1452-1519 г.) были обнаружены рисунки, иллюстрирующие суммирующую вычислительную машину на зубчатых колесах, способную складывать 13-разрядные десятичные числа.

  Одной из первых действующих суммирующих  машин была «паскалина», созданная французом Блезом Паскалем (1623-1662 г.). Известны шести- и восьмиразрядные машины Паскаля, которые могли суммировать  и вычитать десятичные числа.

  Чуть  позже в 1673 году другой немецкий ученый-математик  Вильгельм Лейбниц (1646-1716 г.) создает  счетную машину (арифметический прибор, по словам самого Лейбница) для сложения и умножения двенадцатиразрядных  десятичных чисел. Теперь уже о машине Лейбница было известно в большинстве  стран Европы.

  Завершающий шаг в эволюции цифровых вычислительных устройств (механического типа) сделал английский ученый Чарльз Беббидж (1791-1871 г.). Аналитическая машина (так назвал ее Беббидж), проект которой он разработал в 1836-1848 годах, явилась механическим прототипом появившихся спустя столетие электронных вычислительных машин (ЭВМ).

  Следует отметить, что в это время параллельно  с развитием технических устройств  для вычислений начинает развиваться и программирование вычислений. Дочь Байрона Ада Августа Лавлейс (1815-1852 г.) по праву считается первым программистом. Она разрабатывала программы для машины Беббиджа, которые во многом оказались схожими с программами, составленными впоследствии для первых ЭВМ.

  Венцом  механических вычислительных машин  была машина Z1, разработанная в 1937 году немецким студентом Конрадом Цузе (1910-1985 г.), работу над которой он начал за год до получения диплома инженера. Машина Z1 была, подобна машине Беббиджа, чисто механической, но в ней была реализована двоичная система и логика, подобная Булевой.

  На  этом заканчивается интересная эра  неэлектронных вычислительных машин, которая заложила основы новой эры  ≈ эры электронных вычислительных машин, еще более интересной и  интенсивно развивающейся.

  Конраду Цузе было суждено жить и работать  в двух эпохах развития вычислительных машин. В 1941 году Цузе с участием специалиста  в области электроники Гельмута Шрайера создает релейную вычислительную машину с программным управлением  Z3, содержащую 2000 реле и повторяющую основные характеристики Z1 и Z2. Она стала первой в мире полностью релейной цифровой вычислительной машиной с программным управлением.

  В 40-х  годах XX века наступило время, когда объем расчетных работ в развитых странах стал нарастать как снежный ком, в первую очередь, в области военной техники, чему способствовала вторая мировая война. Это послужило мощным толчком к развитию ЭВМ. В 1942 году сотрудник технической школы при Пенсильванском университете (США) ≈ физик Джон Мочли (1907-1986 г.) ≈ отправил в военное ведомство США предложение о создании мощного, по тем временам, компьютера на электронных лампах (ЭНИАК). Руководителями работы стали Джон Мочли и талантливый инженер-электронщик Преспер Эккерт (1919-1995 г.). Напряженная работа завершилась в конце 1945 года успешными испытаниями ЭНИАК. Впечатляющими были размеры ЭНИАК: 26 м в длину, 6 м в высоту, вес 35 тонн.

  В 1945 году для разработки ЭВМ в качестве консультанта был направлен выдающийся математик Джон фон Нейман (1903-1957 г.).

  В 1946 году фон Нейманом и др. учеными  Принстонского института перспективных  исследований был представлен отчет  «Предварительное обсуждение логического конструирования устройства», который содержал развернутое и детальное описание принципов построения цифровых электронных вычислительных машин (ЭВМ). Изложенные в отчете принципы были реализованы во все поледующих ЭВМ и носили название Нейменовские.

  Работы  по созданию ЭВМ после второй мировой  войны велись и в СССР. В 1948 году Сергеем Александровичем Лебедевым (1890-1974 г.) был предложен первый проект отечественной цифровой ЭВМ, а первые образцы ЭВМ появились через  несколько лет.

  Начиная со второй половине XX века развитие технических средств пошло значительно быстрее. Это время принято делить на пять этапов, которые имеют свои характерные особенности.

  Первый  этап ≈ до 1955 года. За точку отсчета эры ЭВМ принимается 1946 год, когда началась эксплуатация первых опытных образцов ЭВМ. Ключевым моментом этого этапа было применение электронных ламп.

  Наиболее  яркими представителями ЭВМ первого  этапа были в СССР МЭСМ (малая  электронно-счетная машина) и ENIAC в США.

  Также в этот период в США разрабатывается  и патентуется память на магнитных  сердечниках (1951 г.), а в СССР выпускается  первая серийная ЭВМ «Стрела».

  Второй  этап ≈ до 1965 года. Развитие электроники привело к изобретению нового полупроводникового устройства ≈ транзистора, который заменил лампы.

  Первым  транзисторным компьютером стал компьютер «Традис» фирмы «Белл телефон лабораторис», построенный на 800 транзисторах.

  В 1957 году фирмой IBM были разработаны дисковые запоминающие устройства. Первый жесткий диск имел размер в 24 дюйма, вмещал 5 Мбайт данных и стоил более миллиона долларов.

  Начало  третьего этапа (до 1970 года) связано с созданием технологии производства интегральных схем (ИС), где в одном кристалле размещалось несколько десятков тысяч электронных элементов.

  В этот период появляются простые, дешевые  и надежные машины ≈ мини-ЭВМ  (IBM 360 в США и ЕС 1030 в СССР).

  Четвертый этап ≈ до 1978 года. Успехи в развитии электроники привели к созданию больших интегральных схем (БИС). Это позволило разработать более дешевые ЭВМ, имеющие большую память и меньший цикл выполнения команд: стоимость байта памяти и одной машинной операции резко снизилась.

  Историческим  моментом в развитии персональных ЭВМ  стало создание фирмой Intel (США) в 1971 году первого микропроцессора (МП). Автором микропроцессора Intel-4004≈ многокристальной схемы, содержащей все основные компоненты центрального процессора, являлся Эдвард Хофф. Процессор 4004 был 4-битный и мог выполнять 60 тыс. операций в секунду.

  В 1977 году были запущены в массовое производство персональные компьютеры (ПК): Apple-2 и PET.

  В СССР представителем этого поколения  ЭВМ был компьютер «Электроника 60М».

  Пятый этап ≈ по настоящее время. За счёт улучшения технологии БИС повсеместно приступают к изготовлению схем сверхбольшой степени интеграции ≈ СБИС.

  С 1982 года фирма IBM приступила к изготовлению профессиональных персональных компьютеров IBM PC с операционной системой MS DOS.

  В 1984 году компании Apple и IBM выпускают ЭВМ пятого поколения ≈ персональные компьютеры Macintosh и PC/AT соответственно.

  Развитие  ЭВМ пятого поколения продолжается до сегодняшнего дня. Стремительно возрастающие объемы информации предопределяют такое  же стремительное развитие аппаратных средств.  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

3. Структура ЭВМ. Основные элементы ПК.

  1. Системный блок – это основной блок, который содержит самые главные части компьютера:

• системную или материнскую плату;
• блок питания
• жесткий диск – винчестер
• дисководы (для дискет, компакт-дисков)

  2. Клавиатура – устройство для ввода информации в системный блок.

  3. Монитор – устройство для отображения информации. 

  Кроме того, в состав ПК входят манипулятор  “мышь”, принтер, джойстик, динамики, модем, сканер и т.п..

  По  расположению устройств компьютерной системы их делят на внешние и внутренние. Внешние устройства, их так же называют периферийные, подключаются к системному блоку с помощью кабелей и разъемов. Внутренние располагаются внутри системного блока. Как правило, внешние устройства служат для ввода и вывода информации, а внутренние для ее хранения и обработки.

  Все компьютерные устройства, во-первых питаются от электической сети с помощью силового кабеля. (Обычно любое оборудование периферии имеет свой силовой кабель, кроме клавиатуры и мыши. Клавиатура и мышь получают питание непосредственно от системного блока). Во-вторых, обмениваются информацией в виде электрических импульсов, с помощью сигнального кабеля. Сетевой кабель – это сигнальный кабель, соединяющий компьютер с другими компьютерами (рис. 1. Схематическое изображение системного блока и периферии).

  

  Рис. 1. Схематическое изображение системного блока и периферии

1. Архитектура персонального компьютера

  При рассмотрении компьютерных устройств  принято различать их архитектуру  и структуру.

  Наиболее  распространены следующие архитектурные  решения:

  Классическая  архитектура фон Неймана (рис. 2 Классическая архитектура фон Неймана): (разработана в 1945 году Джоном фон Нейманом, на ее основе строились первые ЭВМ)

  

  Рис. 2 Классическая архитектура фон Неймана   
 
 

  Устройства  ввода служат для занесения в оперативную память ЭВМ как текста программы, так и всех исходных данных.

  Процессор – устройство, осуществляющее обработку информации: