Тенденции развития персональных компьютеров

В своей курсовой работе я попыталась показать, проследить тенденции развития ПК. Компьютеры появились очень давно в нашем мире, но только в последнее время их начали так усиленно использовать во многих отраслях человеческой жизни. Ещё 15 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. А теперь? Теперь в каждом третьем доме есть компьютер, который уже глубоко вошёл в жизнь самих обитателей дома.
Сама идея создания искусственного интеллекта появилась давно, но только в 20 столетии её начали приводить в исполнение. Сначала появились огромные компьютеры, которые были размером с огромный дом. Использование таких машин было не очень удобно. Но что поделаешь? Но мир не стоял на одном месте эволюционного развития — менялись люди, менялась их среда обитания, и вместе с ней менялись и сами технологии, всё больше совершенствуясь. И компьютеры становились всё меньше и меньше по своим размерам, пока не достигли сегодняшних размеров.
Надо правильно воспринимать само определение " персональный компьютер", оно не означает принадлежность компьютера человеку на правах личной собственности. Определение "персональный" возникло потому, что человек получил возможность общаться с ЭВМ без посредничества профессионала-программиста, самостоятельно, персонально. При этом не обязательно знать специальный язык ЭВМ.
Курсовая работа включает в себя также практическую часть, которая выполнена в среде табличного процессора MicrosoftExcel(создание списков, сводных таблиц и диаграмм).
ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
На пути к счетной машине. Первоначально компьютер (от англ. computer – «вычислитель», «расчетчик») предназначался для выполнения сложных однообразных вычислений. История современной вычислительной техники насчитывает чуть более полувека, первым механическим компьютером считают абак (ассоциируется с обычными счетами). Этот «компьютер» имел память – костяшки на счетах, а для сложения и вычитания «использовался» человек, он производил вычисления.
В 20 столетии были найдены записки ученого Леонардо да Винчи, где говорится о механической счетной машине. Принцип ее работы напоминал устройство одометра (прибор в автомобиле для подсчета пройденного пути). Столь «сложный» прибор много общего с первыми арифмометрами, где число кодировалось положением диска с 10 зубцами. С помощью таких связанных дисков можно построить суммирующее устройство.
В 1642–1643гг. французский философ Паскаль изобрел и сконструировал первое механическое счетное устройство, позволяющее складывать в десятичной системе счисления.
В 1673г. Лейбниц, немецкий философ, изобрел «компьютер» который не только складывал, но и умножал.
Эти машины, по сегодняшним меркам, нельзя назвать компьютерами и даже калькуляторами. История механических компьютеров – это история цифрового колеса и привода.
Чарльз Бэббидж, декан кафедры математики Кембриджского университета, спроектировал автоматическую механическую вычислительную машину. В основу ее работы ученый положил свойства многочленов степени n-1: конечные разности n-ого порядка равны нулю. Основное назначение разностной машины Бэббидж видел в составлении таблиц, однако она могла проверять уже существующие таблицы; могла наряду с одним заранее заданным действием вычислить значения некоторых функций с помощью специально подобранных формул.
Период с 1842 по 1848г. Бэббидж посвятил созданию аналитической машины. Машина состояла из трех основных блоков:
1)
Чарльз Бэббидж
склад – память для хранения чисел на регистрах, состоящих из механических колес;
2) фабрика – блок для выполнения арифметических операций;
3) устройство, оставленное автором без названия, для управления процессом вычисления, осуществления выборки чисел из памяти, выполнения вычислений и вывода результата.
Перфокарты, используемые в машинах, разделились на две группы: оперативные – для выполнения арифметических операций и управляющие – для осуществления загрузки чисел из регистров в арифметическое устройство и выгрузки обратно в память, а также ввода-вывода. Перфокарты – это управляющие передачей чисел в машине.
Разностная и аналитическая машины при жизни автора не были построены. Одной из причин считают то, что мыслитель Бэббидж намного опередил свое время: при существующей технике и производстве нельзя было детально и точно воспроизвести чертежи.
В аналитической машине предусматривались все основные элементы присущие современному компьютеру: склад – память, фабрика – арифметическое устройство процессора, устройство для управления – управляющее устройство процессора.
Автоматизация и перфокарты. Одна из простейших «машин», которой можно программно управлять – обычная электрическая лампа. С помощью включателя можно зажечь или погасить ее. Если разобрать включатель, то обнаружатся контакты, замыкание которых приводит к включению, а размыкание к выключению. Тоже действие легко продемонстрировать, вставляя между замкнутыми контактами кусок картона. Он замкнет цепь, и лампочка погаснет. Если в картоне проделать отверстие, то лампочка будет гореть. Можно составить программу для лампочки и записать ее на куске картона: есть дырка – горит лампочка, нет – не горит. Подобная идея использована в перфокартах – картонных картах с отверстиями.
В 1801г. французский конструктор Мари Жаккар создал автоматический ткацкий станок управляемый перфокартами. Перфокарты произвели переворот не только в ткацком деле, но и в статистике.
В 1820г. во Франции Томас де Колмер построил первый механический компьютер-калькулятор. Он складывал, вычитал, умножал, делил в ручном режиме.
Первое поколение компьютеров. В конце 30-х гг. 20-ого века многочисленные устройства, использующие перфокарты в роли носителей закодированной информации, стали достаточно надежны и по меркам того времени обладали хорошей скоростью считывания. Их начали применять для хранения информации и в качестве устройства ввода-вывода, когда ученые приступили к созданию цифровых машин компьютеров. Одна из таких машин была сделана группой ученых из фирмы IBMпод руководством Айкена и получила название Марк 1.
Марк 1 мог выполнять не только 4 основных арифметических действия с 23-разрядными десятичными числами, но и специально встроенные алгоритмы для вычисления тригонометрических функций и логарифмов. Машина «программировалась с перфоленты, которая двигалась только вперед. Результат выдавался на перфоратор или обыкновенную электрическую пишущую машинку. Марк 1 использовал для выполнения арифметических операций вращающиеся диски-счетчики и для некоторых функций – электромагнитное реле. Так что эту машину уже можно было классифицировать как «релейный» компьютер. Марк 1 размещался вдоль 20-метровой стены, весил около 5 тонн, работал медленно (3-5 сек. для умножения).
В 1942 г. Джон Экерт и Джон Моучли (США) задумали создать быстродействующую ЭВМ, получившую название ENIAC(электронный числовой интегратор и вычислитель). Несмотря на то, что размер машинного слова был всего 10 десятичных цифр, ENIACпроизводил 300 операций умножения в секунду и около 5000 сложений и вычитаний. Такой производительности удалось достичь при помощи хранения в памяти машины готовых результатов таблиц умножения. Вместо «медленных» реле ENIACиспользовал 18 тысяч электронных вакуумных ламп, а для ввода-вывода закодированной информацией перфокарты. Программа вычислений задавалась в ручную с помощью механических переключателей и гибких кабелей со штекерами, которые вставлялись в нужные разъемы, что напоминало телефонные станции начала 20-ого века. Фактически программы на этой машине не записывались, а «навтыкивались».
ENIACможно назвать первым удачным быстродействующим электронным цифровым компьютером, который успешно работал 1946 -1955гг.
Джон фон Нейман
После Второй мировой войны американский математик Джон фон Нейман приступил к разработке собственного компьютера – IAS(институт передовых исследований). Он впервые был представлен в 1952 г. в Принстоне.
Машинные слова стала измеряться в битах, т.е. двоичных разрядов. Машинное слово в IASсоставило 40 бит, именно такое количество информации могло передаваться между памятью и процессором за одну передачу. Память состояла из 4096 таких слов. В соответствии с идеями Неймана слово, записанное в память может представлять собой либо команду процессору (инструкцию), либо данные (например, для вычислений).
Регистры процессора использовались, чтобы хранить данные и результаты команд. Процессор IASсостоял из блока обработки данных и управляющего устройства, которое и осуществляло выполнение программы. Для синхронизации работы всех устройств машины использовались электронные часы. В IAS использовались основные принципы повлиявшие на все последующие цифровые машины.
Джон фон Нейман в 1954 г. предложил основы алгоритмического языка FORTRAN, разработанного гораздо позднее и популярного до сих пор.
Второе поколение компьютеров. Производились приблизительно с 1955 по 1964г. В 1948г. был изобретен транзистор – полностью вытеснил вакуумные лампы из конструкции ЭВМ. Он занимал в десятки раз меньше места, выделял меньше тепла, потреблял меньше электроэнергии, работал более надежно.
Усовершенствовалась память машины. Электронно-лучевые трубки и ультразвуковые линии задержки были заменены ферритовыми сердечниками и магнитными барабанами. Изменение произошли и в процессоре – увеличился набор команд, стало возможным читать и писать не только по адресам в памяти, указанным в команде, но и вычислять их. Были разработаны специальные процессоры IO(англ. input-output – «ввод-вывод») для управления вводом-выводом и передачей информации.
Появились новые машинно-независимые языки программирования: FORTRANи Algol. Началась разработка программного обеспечения для вычислительных машин. В первую очередь это относилось к системам так называемой пакетной обработки (когда задачи для машины собирались в пакеты: ввод задач, обработка, вывод), которая является зачатками современных операционных систем.
Первые машины второго поколения фактически являлись гибридными, т.е. создавались с использованием и старой, и новой технологий.
1965г. считается годом появления компьютеров третьего поколения . Революцию в технологии производства ЭВМ третьего поколения вызвало создание интегральных схем. Джек Килби собрал компоненты электронной схемы (транзисторы, конденсаторы, резисторы) в едином куске полупроводника. Так появилась первая интегральная схема, произведенная американской корпорацией TexasInstruments. В небольшой объем интегральной схемы удалось поместить сразу сотни и тысячи транзисторов, в результате уменьшились размеры ЭВМ и упростился монтаж.
Одновременно появился класс памяти ЭВМ – ПЗУ (постоянное запоминающее устройство; англ.: ROM). Из ПЗУ допускалось лишь чтение данных. Удалось не только удешевить компьютерную память, но и решить проблему защиты некоторых важных программ ЭВМ, помещая их при производстве в ПЗУ. Обычная память, доступная и для записи, и для чтения, получила название ОЗУ (оперативное запоминающее устройство; англ.: RAM).
Техника микропрограммирования стала использоваться при проектировании процессоров. Сами команды процессора реализовались как микропрограммы. Программирование таким образом «спустилось» внутрь процессора. Набор инструкций «микропрограммированного» процессора можно изменить всего лишь заменой микрокода, содержащегося в управляющей памяти. Это делает возможным перенастройку такого процессора на систему команд другого и позволяет выполнить программы с чужой машины.
Способность производить вычисления параллельно – это еще одна характерная черта компьютеров третьего поколения.
Современный компьютер. В 1971г. был сделан ещё один важный шаг на пути к персональному компьютеру — фирма Intelвыпустила интегральную схему, аналогичную по своим функциям процессору большой ЭВМ. Так появился первый микропроцессор Intel-4004. Уже через год был выпущен процессор Intel-8008, который работал в два раза быстрее своего предшественника.
Вначале эти микропроцессоры использовались только электронщиками-любителями и в различных специализированных устройствах. Первый коммерчески распространяемый персональный компьютер Altair был сделан на базе процессора Intel-8080, выпущенного в 1974г. Разработчик Altair—крохотная компания MIPSиз Альбукерка (шт. Нью-Мексико) — продавала машину в виде комплекта деталей за 397 долл., а полностью собранной—за 498 долл. У компьютера была память объёмом 256 байт, клавиатура и дисплей отсутствовали. Можно было только щёлкать переключателями и смотреть, как мигают лампочки. Вскоре у Altair появились и дисплей, и клавиатура, и добавочная оперативная память, и устройство долговременного хранения информации (сначала на бумажной ленте, а затем на гибких дисках).
А в 1976г. был выпущен первый компьютер фирмы Apple, который представлял собой деревянный ящик с электронными компонентами. Если сравнить его с выпускаемым сейчас iMac, то становится ясным, что со временем изменялась не только производительность, но и улучшался дизайн ПК.
Вскоре к производству ПК присоединилась и фирма IBM. В 1981г. она выпустила первый компьютер IBMPC. Благодаря принципу открытой архитектуры этот компьютер можно было самостоятельно модернизировать и добавлять в него дополнительные устройства, разработанные независимыми производителями. За каких-то полгода IBMпродала 50 тыс. машин, а через два года обогнала Appleпо объёму продаж.

Внимание, отключите Adblock

Вы посетили наш сайт со включенным блокировщиком рекламы!
Ссылка для скачивания станет доступной сразу после отключения Adblock!

Скачать полную версию