Вычислительная техника: этапы развития, классификация ЭВМ. Персональные компьютеры. Периферийные устройства.

Развитие вычислительной техники. В ее развитии отмечают пре­дысторию и четыре поколения ЭВМ. Предыстория начинается в глубокой древности с различных приспособлений для счета (абак, счеты), а первая счетная машина появилась лишь в 1642 г. Ее изо­брел французский математик Паскаль. Построенная на основе зуб­чатых колес, она могла суммировать десятичные числа. Все четыре арифметические действия выполняла машина, созданная в 1673 г. немецким математиком Лейбницем. Она стала прототипом ариф­мометров, использовавшихся с 1820 г. до 60-х годов XX в. Впервые идея программно-управляемой счетной машины, имеющей арифметическое устройство, устройства управления, ввода и печати (хотя и использующей десятичную систему счисления), была вы­двинута в 1822 г. английским математиком Бэббиджем. Его про­ект опережал технические возможности своего времени и не был реализован. Лишь в 40-х годах XX в. удалось создать программи­руемую счетную машину, причем на основе электромеханических реле, которые могут пребывать в одном из двух устойчивых со­стояний: "включено" и "выключено". Это технически проще, чем пытаться реализовать десять различных состояний, опирающихся на обработку информации на основе десятичной, а не двоичной системы счисления. Во второй половине 40-х годов появились пер­вые электронно-вычислительные машины, элементной базой кото­рых были электронные лампы.

С каждым новым поколением ЭВМ увеличивались быстродей­ствие и надежность их работы при уменьшении стоимости и разме­ров, совершенствовались устройства ввода и вывода информации. В соответствии с трактовкой компьютера — как технической модели информационной функции человека — устройства ввода приближаются к естественному для человека восприятию инфор­мации (зрительному, звуковому) и, следовательно, операция по ее вводу в компьютер становится все более удобной для человека.

I поколение, 1945-1954 гг В вычислительных машинах первого поколения основными элементами были электронные лампы. Эти машины занимали громадные залы, весили сотни тонн и расходовали сотни киловатт электроэнергии. Их быстродействие и надежность были низкими.

Применение вакуумно-ламповой технологии, использование систем памяти на ртутных линиях задержки, магнитных барабанах, электронно-лучевых трубках (трубках Вильямса). Для ввода-вывода данных использовались перфоленты и перфокарты, магнитные ленты и печатающие устройства.

Была реализована концепция хранимой программы.

II поколение, 1955-1964 гг Появление более мощных и дешевых ЭВМ второго поколения стало возможным благодаря изобретению в 1948 году полупроводниковых устройств- транзисторов. Главный недостаток машин первого и второго поколений заключался в том, что они собирались из большого числа компонент, соединяемых между собой. Точки соединения (пайки) являются самыми ненадежными местами в электронной технике, поэтому эти ЭВМ часто выходили из строя. Замена электронных ламп как основных компонентов компьютера на транзисторы. Компьютеры стали более надежными, быстродействие их повысилось, потребление энергии уменьшилось. С появлением памяти на магнитных сердечниках цикл ее работы уменьшился до десятков микросекунд. Транзисторы-Первый шаг к уменьшению размеров компьютеров стал возможен с изобретением транзисторов — миниатюрных электронных приборов, которые смогли заменить в компьютерах электронные лампы. 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 на магнитных сердечниках.Появились высокопроизводительные устройства для работы с магнитными лентами, устройства памяти на магнитных дисках.

III поколение, 1965-1974 гг В ЭВМ третьего поколения стали использоваться интегральные микросхемы (чипы)- устройства, содержащие в себе тысячи транзисторов и других элементов, но изготовляемые как единое целое, без сварных или паяных соединений этих элементов между собой. Это привело не только к резкому увеличению надежности ЭВМ, но и к сниижению размеров, энергопотребления и стоимости (до 50 тысяч долларов).

Компьютеры проектировались на основе интегральных схем малой степени интеграции (МИС - 10 - 100 компонентов на кристал) и средней степени интеграции (СИС - 10 -1000 компонентов на кристал). 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. Появилась идея, которая и была реализована, проектирования семейства компьютеров с одной и той же архитектурой, в основу которой положено главным образом программное обеспечение.В конце 60-х появились мини-компьютеры. В 1971 году появился первый микропроцессор.

IVпоколение, после 1975 года и но настоящ

История ЭВМ четвертого поколения началась в 1970 году, когда ранее никому не известная америкнская фирма INTEL создала большую интегральную схему (БИС), содержащую в себе практически всю основную электронику компьютера. Цена одной такой схемы (микропроцессора) составляла всего несколько десятков долларов, что в итоге и привело к снижению цен на ЭВМ до уровня доступных широкому кругу пользователей. Микропроцессор: представл-ет собой интегральную микросхему, на которой сосредоточены обрабатывающее устройство с собственной системой команд. упрощает конструкцию компьютера. Практически одновременно с микропроцессорами появл-лись микрокомпьютры, или персональные компьютеры, отлич-я особ-ть кот-рых небольш-е размеры и низкая стоимость. Массовое распростр-е. СОВРЕМЕННЫЕ ЭВМ - ЭТО ЭВМ ЧЕТВЕРТОГО ПОКОЛЕНИЯ, В КОТОРЫХ ИСПОЛЬЗУЮТСЯ БОЛЬШИЕ ИНТЕГРАЛЬНЫЕ СХЕМЫ.

Классиф-я ЭВМ: универсальные (для разл-х видов работ н-р для провед-я расчетов, обраб-ке текстов док-и, графич инф; специализир-е – для реш-я конкр задач и обраб-ки как-то одного вида инф-ии.

2: автономные не связаны при установке с каким-либо оборудов-ем, только электропитание. Дел. на стационарные- занимают 1 или неск-ко комнат, мощные, большие, для моделирования внаучных целях и для обслуж-я компьют-ых сетей; настольные; переносные размером книгу, дипломат, ноутбук; портативные помеш в руке, вес. Встроенные – встраив-ся впромыш-ю, научную, бытовую аппаратуру, или в систему зажигания авто(экономит горючее), в кассовые аппараты (произв-т расчеты), в телефонные аппараты, телевизоры, магнитофоны (н-р в люб время вкл. и выкл., запрограмир-ся).

Периферийное устройство - часть технического обеспечения, конструктивно отделенная от основного блока вычислительной системы. назначение ПУ - обеспечить поступление в ПК из окружающей среды программ и данных для обработки, а также выдачу результатов работы ПК в виде, пригодном для восприятия человека или для передачи на другую ЭВМ, или в иной, необходимой форме. ПУ в немалой степени определяют возможности применения ПК. групп ПУ по функциональному назначению: 1) Устройства ввода-вывода – предназначены для ввода информации в ПК, вывода в необходимом для оператора формате или обмена информацией с другими ПК. К такому типу ПУ можно отнести внешние накопители (ленточные, магнитооптические), модемы. Ленточные (магнитные) накопители – стримеры. Благодаря достаточно большому объему и довольно высокой надежности чаще всего используются в рамках устройств резервного копирования данных на предприятиях и в крупных компаниях (хранят резервные копии баз данных и другой важной информации). Магнитооптические накопители – приводы CD-ROM, CD-R, CD-RW, DVD-R, DVD-RW. Также могут использоваться в качестве устройств резервного копирования, но, в отличие от стримеров, обладают гораздо меньшей вместимостью данных (CD-R, CD-RW до 700 MB данных, DVD-R, DVD-RW до 4.7 GB данных). Флэш-карты.Модемы: аналоговые и цифровые Аналоговые модемы более популярны из-за своей дешевизны и используются в основном для выхода в сеть Internet, и только иногда (из-за невысокой (до 56 Кбит/с) скорости передачи данных) для связи с другими ПК. Цифровые же модемы довольно дорогие и используются для высокоскоростных соединений с сетью Internet, либо для организации локальной сети на больших расстояниях питания.

2) Устройства вывода – предназначены для вывода информации в необходимом для оператора формате. К этому типу периферийных устройств относятся: принтер, монитор (дисплей), аудиосистема. Монитор (или дисплей) позволяет вывести на экран алфавитно-цифровую или графическую информацию в удобном для чтения и контроля пользователем виде. Цифровые мониторы. Самый простой отображать только черно-белое изображение. Аналоговые мониторы. Аналоговая передача сигналов производится в виде различных уровней напряжения. Это позволяет формировать палитру с оттенками разной степени глубины. Мультичастотные мониторы. Жидкокристаллические дисплеи (LCD). Газоплазменные мониторы. Их недостаток - большое потребление электроэнергии.Особо надо выделить группу сенсорных экранов, так как они позволяют не только выводить на экран данные, но и вводить их, то есть попадают в класс устройств ввода/вывода. типы принтеров: Типовой принтер работает аналогично электрической печатающей машинке. Достоинства: четкое изображение символов, возможность изменения шрифтов при замене типового диска. Недостатки: шум при печати, низкая скорость печати (30-40 зн./сек.), невозможна печать графического изображения. Матричные (игольчатые) принтеры Струйные принтеры обеспечивают более высокое качество печати. Они особенно удобны для вывода цветных графических изображений. Лазерные принтеры - имеют еще более высокое качество печати, приближенное к фотографическому. Они стоят намного дороже, однако скорость печати в 4-5 раз выше, чем у матричных и струйных принтеров. Плоттеры (графопостроители ). Это устройство применяется только в определенных областях: чертежи, схемы, графики, диаграммы и т.п.

3) Устройства ввода – Устройствами ввода являются устройства, посредством которых можно ввести информацию в компьютер. Главное их предназначение - реализовывать воздействие на машину. К такому виду периферийных устройств относятся: клавиатура (входит в базовую конфигурацию ПК), сканер, графический планшет и т.д.

3) Дополнительные ПУ – такие как манипулятор «мышь», который лишь обеспечивает удобное управление графическим интерфейсом операционных систем ПК и не несет ярковыраженных функций ввода либо вывода информации; WEB-камеры, способствующие передаче видео и аудио информации в сети Internet, либо между другими ПК. Последние, правда, можно отнести и к устройствам ввода, благодаря возможности сохранения фото, видео и аудио информации на магнитных или магнитооптических носителях.