Структура компьютера и основные направления развития

Математический сопроцессор  широко используется для ускоренного  выполнения операций над двоичными  числами с плавающей запятой, над двоично-кодированными десятичными  числами, для вычисления некоторых  трансцендентных, в том числе тригонометрических, функций. Математический сопроцессор имеет свою систему команд и работает параллельно (совмещено во времени) с основным МП, но под управлением последнего. Ускорение операций происходит в десятки раз. Последние модели МП, начиная с МП 80486 DX , включают сопроцессор в свою структуру.

Контроллер прямого доступа  к памяти освобождает МП от прямого  управления накопителями на магнитных  дисках, что существенно повышает эффективное быстродействие ПК. Без  этого контроллера обмен данными  между ВЗУ и ОЗУ осуществляется через регистр МП, а при его  наличии данные непосредственно  передаются между ВЗУ и ОЗУ, минуя  МП.

Сопроцессор ввода-вывода за счет параллельной работы с МП значительно  ускоряет выполнение процедур ввода-вывода при обслуживании нескольких внешних  устройств (дисплей, принтер, НЖМД, НГМД и др.); освобождает МП от обработки  процедур ввода-вывода, в том числе  реализует и режим прямого  доступа к памяти.

Важнейшую роль играет в  ПК контроллер прерываний.

Прерывание – временный  останов выполнения одной программы  в целях оперативного выполнения другой, в данный момент более важной (приоритетной) программы.

Прерывания возникают  при работе компьютера постоянно . Достаточно сказать, что все процедуры ввода-вывода информации выполняются по прерываниям, например, прерывания от таймера возникают  и обслуживаются контроллером прерываний 18 раз в секунду (естественно, пользователь их не замечает).

Контроллер прерываний обслуживает  процедуры прерывания, принимает  запрос на прерывание от внешних устройств, определяет уровень приоритета этого  запроса и выдает сигнал прерывания в МП. МП, получив этот сигнал, приостанавливает выполнение текущей программы и  переходит к выполнению специальной  программы обслуживания того прерывания, которое запросило внешнее устройство. После завершения программы обслуживания восстанавливается выполнение прерванной программы. Контроллер прерываний является программируемым.

 

2. Направления развития компьютеров.

 

Главной тенденцией развития вычислительной техники в настоящее  время является дальнейшее расширение сфер применения ЭВМ 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, создаваемые на основе персональных ЭВМ, территориально распределенные многомашинные  вычислительные системы — вычислительные сети — ориентируются не столько  на вычислительную обработку информации, сколько на коммуникационные информационные услуги: электронную почту, системы  телеконференций и информационно-справочные системы.

Уже сегодня пользователям  глобальной вычислительной сети Internet стала доступной практически любая находящаяся в хранилищах знаний этой сети неконфиденциальная информация. Можно почитать или посмотреть, например, любую из нескольких сотен религиозных книг, рукописей или картин в библиотеке Ватикана, оформленные в виде файлов, послушать музыку в Карнеги Холл, «заглянуть» в галереи Лувра или в кабинет президента США в Белом доме; пользователи этой суперсети могут получить для изучения интересующую их статью или подборку статей по нужной тематике, «опубликовать» в сети свою новую работу, обсудить ее с заинтересованными специалистами.

В сети Internet реализован принцип «гипертекста», согласно которому абонент, выбирая встречающиеся в читаемом тексте ключевые слова, может получить необходимые дополнительные пояснения и материалы для углубления в изучаемую проблему. Используя этот принцип, абонент может прочитать электронную газету, персонифицированную на любую интересующую его тематику, с любой степенью подробности и достоверности. Электронная почта Internet позволяет получить почтовое отправление из любой точки Земного шара (где есть терминалы этой сети) через 5 с., а не через неделю или месяц, как это имеет место при использовании обычной почты.

В Массачусетском университете (США) создана электронная книга, куда можно записывать любую информацию из сети; читать эту книгу можно, отключившись от сети, автономно, в  любом месте. Сама книга в твердом  переплете, содержит тонкие жидкокристаллические индикаторы - страницы с бумагообразной синтетической поверхностью и высоким  качеством «печати».

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.

Транспьютер — микропроцессор сети со встроенными средствами связи. Транспьютер IMS T800 при тактовой частоте 30 МГц имеет быстродействие 15 млн. оп/с, а транспьютер Intel WARP при тактовой частоте 20 МГц - 20 млн. оп/с (оба транспьютера 32-разрядные).

Ближайшие прогнозы по созданию отдельных устройств ЭВМ:

· микропроцессоры с быстродействием 1000 MIPS и встроенной памятью 16 Мбайт;

· встроенные сетевые и  видеоинтерфейсы;

·плоские (толщиной 3-5 мм) крупноформатные дисплеи с разрешающей способностью 1000х800 пикселей и более;

· портативные, размером со спичечный коробок, магнитные диски  емкостью более 100 Гбайт. Терабайтные  дисковые массивы на их основе сделают  практически ненужным стирание старой информации. 
Повсеместное использование мультиканальных широкополосных радио-, волоконно-оптических, а в пределах прямой видимости и инфракрасных каналов обмена информацией между компьютерами обеспечит практически неограниченную пропускную способность (трансферт до сотен миллионов байт в секунду).

Широкое внедрение средств  мультимедиа, в первую очередь аудио- и видеосредств ввода и вывода информации, позволит общаться с компьютером на естественном языке. Мультимедиа нельзя трактовать узко, только как мультимедиа на ПК. Можно говорить о бытовом (домашнем) мультимедиа, включающем в себя и ПК, и целую группу потребительских устройств, доводящих потоки информации до потребителя и активно забирающих информацию у него.

Этому уже сейчас способствуют:

· зарождающиеся технологии медиа-серверов, способных собирать и хранить огромнейшие объемы информации и выдавать ее в реальном времени по множеству одновременно приходящих запросов;

· системы сверхскоростных  широкополосных информационных магистралей, связывающие воедино все потребительские  системы.

Названные ожидаемые технологии и характеристики устройств ЭВМ  совместно с их общей миниатюризацией  могут сделать всевозможные вычислительные средства и системы вездесущими (вспомните альтернативное название) компьютера-блокнота: Omni Book), привычными, обыденными, естественно насыщающими нашу повседневную жизнь. 
Специалисты предсказывают в ближайшие годы возможность создания компьютерной модели реального мира, такой виртуальной (кажущейся, воображаемой) системы, в которой мы можем активно жить и манипулировать виртуальными предметами. Простейший прообраз такого кажущегося мира уже сейчас существует в сложных компьютерных играх. Но в будущем можно говорить не об играх, а о виртуальной реальности в нашей повседневной жизни, когда нас в комнате, например, будут окружать сотни активных компьютерных устройств, автоматически включающихся и выключающихся по мере надобности, активно отслеживающих наше местоположение, постоянно снабжающих нас ситуационно необходимой информацией, активно воспринимающих нашу информацию и управляющих многими бытовыми приборами и устройствами.

Информационная революция  затронет все стороны жизнедеятельности, появятся системы, создающие виртуальную  реальность:

· компьютерные системы —  при работе на ЭВМ с «дружественным интерфейсом» абоненты по видеоканалу  будут видеть виртуального собеседника, активно общаться с ним на естественном речевом уровне с аудио- и видеоразъяснениями, советами, подсказками. «Компьютерное  одиночество», так вредно влияющее на психику активных пользователей  ЭВМ, исчезнет; 

· системы автоматизированного  обучения — при наличии обратной видеосвязи абонент будет общаться с персональным виртуальным учителем, учитывающим психологию, подготовленность, восприимчивость ученика;

· торговля — любой товар  будет сопровождаться не магнитным  кодом, нанесенным на торговый ярлык, а  активной компьютерной табличкой, дистанционно общающейся с потенциальным покупателем  и сообщающей всю необходимую  ему информацию — что, где, когда, как, сколько и почем.

И так далее, и тому подобное.

Техническое обеспечение, необходимое  для создания таких виртуальных  систем:

· дешевые, простые, портативные  компьютеры со средствами мультимедиа;

· программное обеспечение  для «вездесущих» приложений;

· миниатюрные приемопередающие радиоустройства (трансиверы) для связи  компьютеров друг с другом и с  сетью;

· распределенные широкополосные каналы связи и сети. 

Многие предпосылки для  создания указанных компонентов, да и простейшие их прообразы уже  существуют.

Но есть и проблемы. Важнейшая  из них — обеспечение прав интеллектуальной собственности и конфиденциальности информации, чтобы личная жизнь каждого  из нас не стала всеобщим достоянием

 

Заключение

 

Стороннему наблюдателю  может показаться, что развитие вычислительной техники идет только в сторону увеличения производительности – скорости обработки информации и миниатюризации – уменьшения размеров вычислительных устройств при той же производительности. Однако нельзя рассматривать эти внешние проявления как самоцель.

Конечная цель развития вычислительной техники – облегчение жизни человека, избавление его от рутинной работы. В этом отношении еще очень мало сделано.

Часто компьютер не облегчает, а даже затрудняет работу. Например, бухгалтер в России должен сначала  заполнить формы на ПК, вводя данные с клавиатуры, потом произвести расчет, распечатать результат в многочисленных формах, отчитаться перед проверяющими организациями. Это не намного быстрее, чем если бы применялась простая бумажная отчетность.

Идеальным в примере с  бухгалтером являлась бы полная замена бухгалтера автоматизированной системой: при покупке какого-либо товара данные должны сразу поступать в систему, а также автоматически производиться  необходимые налоговые отчисления. Система должна самостоятельно формировать бухгалтерские отчеты по просто организованной схеме запросов.

На данный момент развиваются системы, использующие электронные деньги. Со временем электронные платежи должны полностью вытеснить бумажные деньги. Это бы значительно сократило расходы государств на банковскую, бухгалтерскую, контролирующую область производства. 
Производители электронного оборудования огромное внимание уделяют повышению быстродействия, увеличению вычислительных мощностей компьютеров. Сравнительно мало средств выделяется на развитие периферийных систем, систем регулирования, способных применяться в быту. Если бы ситуация поменялась, больше внимания уделялось робототехнике, и большинство людей были бы в ближайшее время освобождены от рутинных бытовых забот (уборка, стирка и т.д.). 
К сожалению, большинство компьютеров на мелких фирмах в настоящее время используются как печатные машинки и в лучшем случае применяются для коммуникаций: Интернет, факсимильная связь. Экономически нецелесообразно приобретать для этих целей сверхскоростные ПК. С описанными выше задачами вполне приемлемо справляются ПК в тысячи раз менее производительные.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список используемой литературы

 

1. Учебник "Информатика" под ред. проф. Н.В. Макаровой СПб.: Питер, 2008.
2. Информатика. Базовый курс. 2-е издание / Под ред. С. В. Симоновича. – СПб.: Питер, 2005. – 640 с.
3. Основы информатики: Учеб. Пособие / В. А. Коднянко. Красноярск: ИПЦ КГТУ, 2006. 324 с.
4. Архитектура компьютера.  Таненбаум Э.С. 5-е изд. - СПб.: Питер, 2007. — 844 с
5. Информатика и информационные технологии.  Под ред. Романовой Ю.Д. М.: ТК Велби, Проспект, 2009. — 224 с