Структура компьютера и основные направления развития

 

Министерство  образования и науки Российской Федерации

Филиал Государственного образовательного учреждения Высшего  профессионального образования

Ростовский государственный  экономический университет (РИНХ)

пос. Матвеев Курган Ростовской области

Кафедра «Общеэкономических и специальных дисциплин»

 

 

 

РЕФЕРАТ

На  тему: «Структура компьютера и основные направления развития» 

                                                                                                                                                                                                                                                                                                            

Дисциплина: «Информатика» 

 

 

 

Выполнил:            Килин Н.Ю.    

(ф.и.о.)

Студент: 1 курса  111 з-к  группы

Специальность:  Национальная                    

    экономика   

 

Проверил: ст. преподователь 

    к.т.н.                                                                             

(должность, ученая степень)

Мотыжев В.С.  

(Ф.И.О., преподаватель)

 

 

 

 

 

п. Матвеев Курган

2010г.

СОДЕРЖАНИЕ

 

Введение 3

1. Структура персонального компьютера. 9

2. Направления развития компьютеров 19

Заключение 23

Список использованной литературы 25

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение.

 

Как был изобретен  компьютер. Слово «компьютер» означает «вычислитель», т.е. устройство для вычислений. Потребность в автоматизации обработки данных, в том числе вычислений, возникла очень давно. Многие тысячи лет назад для счета использовались счетные палочки, камешки и т.д. Более 1500 лет тому назад (а может быть и значительно раньше) для облегчения вычислений стали использоваться счеты.

В 1642 г. Блез Паскаль изобрел устройство, механически выполняющее сложение чисел, а в 1673 г. Готфрид Вильгельм Лейбниц сконструировал арифмометр, позволяющий механически выполнять четыре арифметических действия. Начиная с XIX в. арифмометры получили очень широкое применение. На них выполняли даже очень сложные расчеты, например расчеты баллистических таблиц для артиллерийских стрельб. Существовала и специальная профессия — счетчик — человек, работающий с арифмометром, быстро и точно соблюдающий определенную последовательность инструкций (такую последовательность инструкций впоследствии стали называть программой). Но многие расчеты производились очень медленно — даже десятки счетчиков должны были работать по нескольку недель и месяцев. Причина проста — при таких расчетах выбор выполняемых действий и запись результатов производились человеком, а скорость его работы весьма ограничена.

В первой половине XIX в. английский математик Чарльз Бэббидж попытался  построить универсальное вычислительное устройство — Аналитическую машину, которая должна была выполнять вычисления без участия человека. Для этого  она должна была уметь исполнять  программы, вводимые с помощью перфокарт (карт из плотной бумаги с информацией, наносимой с помощью отверстий, они в то время уже широко употреблялись  в ткацких станках), и иметь  «склад» для запоминания данных и промежуточных результатов (в  современной терминологии — память). Бэббидж не смог довести до конца работу по созданию Аналитической машины — она оказалась слишком сложной для техники того времени. Однако он разработал все основные идеи, и в 1943 г. американец Говард Эйкен с помощью работ Бэббиджа на основе техники XX в. — электромеханических реле — смог построить на одном из предприятий фирмы IBM такую машину под названием «Марк—1». Еще раньше идеи Бэббиджа были переоткрыты немецким инженером Конрадом Цузе, который в 1941 г. построил аналогичную машину.

К этому времени потребность  в автоматизации вычислений (в  том числе для военных нужд — баллистики, криптографии и т.д.) стала настолько велика, что над  созданием машин типа построенных  Эйке-ном и Цузе одновременно работало несколько групп исследователей. Начиная с 1943 г. группа специалистов под руководством Джона Мочли и Преспера Экерта в США начала конструировать подобную машину уже на основе электронных ламп, а не реле. Их машина, названная ENIAC, работала в тысячу раз быстрее, чем Марк—1, однако для задания ее программы приходилось в течение нескольких часов или даже нескольких дней подсоединять нужным образом провода. Чтобы упростить процесс задания программ, Мочли и Экерт стали конструировать новую машину, которая могла бы хранить программу в своей, памяти. В 1945 г. к работе был привлечен знаменитый математик Джон фон Неймав, который подготовил доклад об этой машине. Доклад был разослан многим ученым и получил широкую известность, поскольку в нем фон Нейман ясно и просто сформулировал общие принципы функционирования универсальных вычислительных устройств, т.е. компьютеров.

Первый компьютер, в котором  были воплощены принципы фон Неймана, был построен в 1949 г. английским исследователем Морисом Уилксом. С той поры компьютеры стали гораздо более мощными, но подавляющее большинство из них сделано в соответствии с теми принципами, которые изложил в своем докладе в 1945 г. Джон фон Нейман. Расскажем поэтому об этих принципах.

Как появились  персональные компьютеры. Компьютеры 40-х и 50-х годов были очень большими устройствами — огромные залы были заставлены шкафами с электронным оборудованием. Все это стоило очень дорого, поэтому компьютеры были доступны только крупным компаниям и учреждениям. Однако в борьбе за покупателей фирмы, производившие компьютеры и электронное оборудование для них, стремились сделать свою продукцию быстрее, компактнее и дешевле. Благодаря достижениям современной технологии на этом пути были достигнуты поистине впечатляющие результаты.

Первый шаг к уменьшению размеров компьютеров стал возможен с изобретением в 1948 г. транзисторов — миниатюрных электронных приборов, которые смогли заменить в компьютерах электронные лампы. В середине 50-х годов были найдены очень дешевые способы производства транзисторов, и во второй половине 50-х годов появились компьютеры, основанные на транзисторах. Они были в сотни раз меньше ламповых компьютеров такой же производительности. Единственная часть компьютера, где транзисторы не смогли заменить электронные лампы, — это блоки памяти, но там вместо ламп стали использовать изобретенные к тому времени схемы памяти на магнит-ных сердечниках. К середине 60-х годов появились и значительно более компактные внешние устройства для компьютеров, что позволило фирме Digital Equipment выпустить в 1965 г. первый мини-компьютер PDP—8 размером с холодильник и стоимостью 20 тыс. дол. Но к тому времени был подготовлен еще один шаг к миниатюризации компьютеров — были изобретены интегральные схемы.

До появления интегральных схем транзисторы изготовлялись  по отдельности, и при сборке схем их приходилось соединять и спаивать вручную. В 1958 г. Джек Килби придумал, как на одной пластине полупроводника получить несколько транзисторов. В 1959 г. Роберт Нойс (будущий основатель фирмы Intel) изобрел более совершенный метод, позволивший создавать на одной пластине и транзисторы, и все необходимые соединения между ними. Полученные электронные схемы стали называться интегральными схемами, или чипами. В ( дальнейшем количество транзисторов, которое удавалось разместить на единицу площади интегральной схемы, увеличивалось приблизительно вдвое каждый год. В 1968 г. фирма Burroughs выпустила первый компьютер на интегральных схемах, а в 1970 г. фирма Intel начала продавать интегральные схемы памяти.

В том же году был сделан еще один важный шаг на пути к  персональному компьютеру — Маршиан Эдвард Хофф из той же фирмы Intel сконструировал интегральную схему, аналогичную по своим функциям центральному процессору большой ЭВМ. Так появился первый микропроцессор Intel-4004, который был выпущен в продажу в конце 1970 г. Конечно, возможности Intel—4004 были куда скромнее, чем у центрального процессора большой ЭВМ, — он работал гораздо медленнее и мог обрабатывать одновременно только 4 бита информации (процессоры больших ЭВМ обрабатывали 16 или 32 бита одновременно). Но в 1973 г. фирма Intel выпустила 8-битовый микропроцессор Intel—8008, а в 1974 г. — его усовершенствованную версию Intel—8080, которая до конца 70-х годов стала стандартом для микрокомпьютерной индустрии.

Вначале эти микропроцессоры  использовались только электронщиками-любителями и в различных специализированных устройствах. Но в 1974 г. несколько фирм объявили о создании на основе микропроцессора Intel—8008 компьютера, т.е. устройства, выполняющего те же функции, что и большая ЭВМ. В начале 1975 г. появился первый коммерчески распространяемый компьютер Альтаир-8800, построенный на основе микропроцессора Intel-8080. Этот компьютер, разработанный фирмой МГГ8, продавался по цене около 500 дол. Хотя возможности его были весьма ограничены (оперативная память составляла всего 256 байт, клавиатура и экран отсутствовали), его появление было встречено с большим энтузиазмом. В первые же месяцы было продано несколько тысяч комплектов машины. Покупатели этого компьютера снабжали его дополнительными устройствами: монитором для вывода информации, клавиатурой, блоками расширения памяти и т.д. Вскоре эти устройства стали выпускаться другими фирмами. В конце 1975 г. Пол Аллен и Билл Гейтс (будущие основатели фирмы Microsoft) создали для компьютера «Альтаир» интерпретатор языка Basic, что позволило пользователям достаточно просто общаться с компьютером и легко писать для него программы. Это также способствовало популярности компьютеров.

Успех фирмы MITS заставил многие фирмы также заняться производством  персональных компьютеров. Появилось  и несколько журналов, посвященных  персональным компьютерам. Компьютеры стали продаваться уже в полной комплектации, с клавиатурой и  монитором, спрос на них составил десятки, а затем и сотни тысяч  штук в год. Росту объема продаж весьма способствовали многочисленные полезные программы, разработанные для деловых  применений. Появились и коммерчески  распространяемые программы, например программа для редактирования текстов  WordStar и табличный процессор VisiCalc (соответственно 1978 и 1979 гг.). Эти (и многие другие) программы сделали для делового мира покупку компьютеров весьма выгодным вложением денег: с их помощью стало возможно значительно эффективнее выполнять бухгалтерские расчеты, составлять документы и т.д. В результате оказалось, что для многих организаций необходимые им расчеты стало возможно выполнять не на больших ЭВМ или мини-ЭВМ, а на персональных компьютерах, что значительно дешевле.

Появление IBM PC

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.

Однако руководство фирмы  недооценило будущую важность этого  рынка и рассматривало создание компьютера всего лишь как мелкий эксперимент — что-то вроде одной  из десятков проводившихся в фирме  работ по созданию нового оборудования. Чтобы не тратить на этот эксперимент  слишком много денег, руководство  фирмы предоставило подразделению, ответственному за данный проект, невиданную в фирме свободу. В частности, ему было разрешено не конструировать персональный компьютер «с нуля», а  использовать блоки, изготовленные  другими фирмами. И это подразделение  сполна использовало предоставленный  шанс.

Прежде всего в качестве основного микропроцессора компьютера был выбран новейший тогда 16-разрядный  микропроцессор Intel—8088. Его использование позволило значительно увеличить потенциальные возможности компьютера, так как новый микропроцессор позволял работать с 1 Мбайтом памяти, а все имевшиеся тогда компьютеры были ограничены 64 Кбайтами. В компьютере были использованы и другие комплектующие различных фирм, а его программное обеспечение было поручено разработать небольшой фирме Microsoft.

В августе 1981 г. новый компьютер под названием IBM PC (читается — Ай-Би-Эм Пи-Си) был официально представлен публике и вскоре после этого он приобрел большую популярность у пользователей. Через один-два года компьютер IBM PC занял ведущее место на рынке, вытеснив модели 8-битовых компьютеров. Фактически IBM PC стал стандартом персонального компьютера. Сейчас такие компьютеры («совместимые с IBM PC») составляют около 90% всех производимых в мире персональных компьютеров.

 

 

 

1.Структура персонального компьютера.

 

Структура компьютера – это некоторая модель, устанавливающая состав, порядок и принципы взаимодействия входящих в нее компонентов.

Обычно персональный компьютер  состоит из трех частей:

·      системного блока;

·      клавиатуры, позволяющей вводить символы в компьютер;

·      монитора (или дисплея) – для изображения текстовой или графической информации.

Компьютеры выпускаются  и в портативном варианте (как  дипломат) или блокнотном (ноутбук) исполнении. Здесь системный блок, монитор и клавиатура заключены  в один корпус: системный блок "спрятан" под клавиатурой, а монитор сделан как крышка к клавиатуре.

Хотя из этих частей компьютера системный блок выглядит наименее эффектно, именно он является в компьютере "главным". В нем располагаются все основные узлы компьютера:

·        электронные схемы, управляющие работой компьютера (микропроцессоры, оперативная память, контроллеры устройств);

·        блок питания, преобразующий электропитание сети в постоянный ток низкого напряжения, подаваемый на электронные схемы компьютера;

·        накопители (или дисководы) для гибких магнитных дисков, используемые для чтения и записи на гибкие магнитные диски (дискеты);

·        накопитель на жестких магнитных дисках, предназначенные для чтения и записи на несъемные жесткие магнитные диски (винчестер).

Микропроцессор – важнейший  элемент компьютера, так как им определяется скорость выполнения машиной  программ пользователя. Со времени  появления персональных компьютеров (ПК) сменилось несколько поколений  процессоров, что составляет следующий  ряд в порядке увеличения скорости: 8088, 286, 386SX, 386DX, 486SX, 486DX, 486DX2, Pentium, Pentium Pro и другие.

Параметры процессора:

·        разрядность – ширина "такта", по которому передается компьютерная информация: 8, 16, 32 или 64 бита;

·        тактовая частота, характеризующая число команд, выполняемых процессором за одну секунду (измеряется в мегагерцах (МГц)).

Микропроцессор (МП). Это  центральный блок ПК, предназначенный  для управления работой всех блоков машины и для выполнения арифметических и логических операций над информацией.

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 ЭВМ; опорную последовательность импульсов устройство управления получает от генератора тактовых импульсов;