АРХИТЕКТУРА ПЕРСОНАЛЬНОГО КОМПЬЮТЕРА Рубцов Дмитрий Валерьевич А-156

АРХИТЕКТУРА ПЕРСОНАЛЬНОГО КОМПЬЮТЕРА Рубцов Дмитрий Валерьевич, А-156

КОМПЬЮТЕР • (англ. computer — «вычислитель» ) — машина для проведения вычислений. При помощи вычислений компьютер способен обрабатывать информацию по заранее определённому алгоритму. Кроме того, большинство компьютеров способны сохранять информацию и осуществлять поиск информации, выводить информацию на различные виды устройств вывода информации. Своё название компьютеры получили по своей основной функции — проведению вычислений. Однако в настоящее время полагают, что основные функции компьютеров — обработка и управление информацией.

ИСТОРИЯ • 1492 год — Леонардо да Винчи в одном из своих дневников приводит эскиз 13 разрядного суммирующего устройства с десятизубцовыми кольцами. Хотя работающее устройство на базе этих чертежей было построено только в XX веке, всё же реальность проекта Леонардо да Винчи подтвердилась.

• 1630 год — Ричард Деламейн создаёт круговую логарифмическую линейку. - аналоговое вычислительное устройство

• 1642 год — Блез Паскаль представляет «Паскалин» — первое реально осуществлённое и получившее известность механическое цифровое вычислительное устройство.

• 1673 год — известный немецкий философ и математик Готфрид Вильгельм Лейбниц построил механический калькулятор. Который при помощи двоичной системы счисления выполнял умножение, деление, сложение и вычитание.

• 1801 год — Жозеф Мари Жаккар строит ткацкий станок с программным управлением, программа работы которого задается с помощью комплекта перфокарт.

• 1820 год — первый промышленный выпуск арифмометров

• 1927 год — в Массачусетском технологическом институте (MIT) был изобретён аналоговый компьютер. Существуют несколько видов аналоговых компьютеров: • механические • пневматические • гидравлические • электромеханические • электронные

• 1938 год — немецкий инженер Конрад Цузе вскоре после окончания в 1935 году Берлинского политехнического института построил свою первую машину, названную Z 1.

• 1943 год успешные испытания прошла первая американская вычислительная машина Марк I, предназначенная для выполнения сложных баллистических расчётов американского ВМФ.

• 1946 год стал годом создания. первой универсальной электронной цифровой вычислительной машины Эниак

• 1953 год. Компания IBM создала первый электронный компьютер 701. IBM (произносится: ай-би-э м, аббр. от англ. International Business Machines)

• 1969 год. По распоряжению Министерства обороны США были созданы четыре узла сети ARPAnet, ставшей прообразом сегодняшней Internet. Узлы располагались в высших учебных заведениях 2 штатов Калифорнии и Юты. ARPANET прекратила своё существование в июне 1990 года.

• 1971 год. В журнале Electronic News впервые появилась реклама микропроцессоров Intel 4004. Частота ЦП: 92, 6— 200 КГц

• 1973 год. Дон Ланкастер (Don Lancaster) создал на основе телевизионного приемника первый буквенно-цифровой монитор TV Typewriter — радиолюбительский компьютерный терминал, позволявший отображать на экране телевизора две страницы текста размером 32× 16 символов в верхнем регистре.

• 1974 год. В исследовательском центре Пало. Альто компании Xerox создана рабочая станция, в качестве устройства ввода которой использовалась мышь. Это первое использование мыши с момента её изобретения в 1963 г. Дугласом Энгельбартом в Стенфордском исследовательском институте.

• Мышь фирмы Xerox имела три кнопки и стоила 400 долларов США, что соответствует примерно $900 в ценах 2007 года. • Название «мышь» манипулятор получил в Стенфордском Исследовательском Институте из-за схожести сигнального провода с хвостом одноимённого грызуна (у ранних моделей он выходил из задней части устройства). Состояла из двух перпендикулярных колес, выступающих из корпуса устройства. При перемещении колеса мыши крутились каждое в своем измерении.

• 1976 год. Алан Шугерт - глава компании Shugart Associates анонсировал первый 5, 25 дюймовый гибкий диск и дисковод. - 110 к. Б!!!!!!

• 1980 год. Компания Seagate Technologies выпустила первый жесткий диск для микрокомпьютеров - ST-506. После форматирования такой диск предоставлял ёмкость 5 Мбайт.

• 12 августа 1981 год. IBM выпустила свой первый персональный компьютер PC. • Конфигурация первого IBM PC • Процессор Intel 8088 с частотой 4. 77 МГц, • Емкость ОЗУ от 16 до 256 Кбайт. • Флоппи-дисководы емкостью 160 Кбайт приобретались за отдельную плату в количестве 1 или 2 шт. • Винчестера не было.

• 12 сотрудников под руководством Дона Эстриджа (Don Estrige) в рамках Project Chess ( «Проект Шахматы» ) в шт. Флорида, с июля 1980 года по 12 августа 1981 года создавали это чудо! • Управлялся ОС MS-DOS (ее прародитель QDOS была выкуплена компанией Microsoft и затем доработана). С этого момента началось шествие MS.

• 1981 год. Компания Sony анонсировала первую 3, 5 -дюймовую дискету и дисковод.

• 1984 год. IBM выпускает PC-AT (PC Advanced Technology), быстродействие которого в три раза превосходит ранее созданные модели. Этот компьютер разработан на базе микропроцессора Intel 286 и содержит 16 разрядную шину ISA. Компьютер АТ считается родоначальником всех современных ПК.

• 1985 год. Компанией Philips выпущен первый музыкальный компакт-диск и накопитель CDROM.

КТО ЭТО?

• 1988 год. Роберт Моррис (Robert Morris) (аспиранта факультета Вычислительной техники Корнелльского университета) создает и запускает своего “червя” в ARPAnet; заражено по различным оценкам от 6 до 60 тыс. узлов. • Из-за ошибки в коде червя компьютеры многократно заражались, и каждый дополнительный экземпляр замедлял работу компьютера до состояния отказа от обслуживания, подчистую исчерпывая ресурсы компьютера. Червь, вопреки расчётам создателя, буквально наводнил собой весь сетевой трафик ARPANET.

• В институт Беркли со всей страны были приглашены лучшие специалисты по компьютерной безопасности того времени для нейтрализации последствий вредоносного действия вируса. Анализ дизассемблированного кода программы не выявил ни логических бомб, ни каких-либо деструктивных функций. • Сам Моррис хорошо законспирировал код программы, и вряд ли кто мог доказать его причастность. Однако его отец, компьютерный эксперт Агентства национальной безопасности, посчитал, что сыну лучше во всём сознаться.

• На суде Роберту Моррису грозило до пяти лет лишения свободы и штраф в размере 250 тысяч долларов, однако, принимая во внимание смягчающие обстоятельства, суд приговорил его к трём годам условно, 10 тысячам долларов штрафа и 400 часам общественных работ.

• Дискета с исходным кодом червя Морриса, хранящаяся в Музее Науки в Бостоне.

• 1990 год. Тим Бернерс-Ли (Tim Berners_Lee), сотрудник Женевской лаборатории физики высоких энергий (CERN),

• разрабатывает гипертекстовый язык разметки (HTML), • единый указатель ресурсов (URL), • протокол передачи гипертекста» (HTTP) • тем самым начав эру всемирной паутины World Wide Web — WWW.

• 23 марта 1993 год. Intel выпустила первый процессор Pentium из семейства P 5. Кроме выпуска процессора, Intel разработала для него набор микросхем системной логики. Ранние варианты процессоров, с частотами 60— 100 МГц имели ошибку в модуле FPU (математический сопроцессор), которая в редких случаях приводила к уменьшению точности операции деления.

• 2 ВЕРСИИ ПОЯВЛЕНИЯ НАЗВАНИЯ ПРОЦЕССОРА: официальная версия Intel В октябре 1992 года Intel объявила, что процессоры пятого поколения, ранее носившие кодовое имя P 5, будут называться Pentium, а не 586, как предполагали многие. Это было вызвано тем, что многие фирмы, производящие процессоры, активно освоили производство «клонов» (и не только) процессоров 386 и 486. Intel собиралась зарегистрировать в качестве торговой марки название « 586» , чтобы больше никто не смог заниматься производством процессоров с таким названием, однако оказалось, что зарегистрировать цифры в качестве торговой марки нельзя, поэтому было принято решение назвать новые процессоры «Pentium» (от «pent-» — пять), что также указывало на поколение данного процессора.

Альтернативная история В 1980 -х годах в России над процессором «Эльбрус» трудился Владимир Мстиславович Пентковский, который работал в ИТМи. ВТ под руководством Бабаяна. Примерно в 1989 году делегация от Intel посетила лаборатории Вычислительной техники РАН, где встретилась с Пентковским. Пентковский получил приглашение приехать по обмену опытом в США в исследовательский центр Intel. Из этой поездки в Россию Пентковский не вернулся, а через несколько месяцев Intel официально заявила о разработке принципиально нового процессора под названием Pentium (назван в честь разработчика). Владимир Пентковский в настоящее время является ведущим разработчиком микропроцессоров фирмы Intel. Вместе с Пентковским в Intel попали огромный опыт и совершенные технологии, разработанные в ИТМи. ВТ. Компьютеры Эльбрус, в которых реализованы основные принципы современных архитектур, начали выпускаться задолго до того, как идеи на эту тему начали только обсуждаться на Западе.

• 1995 год. Компания Microsoft представила первую 32 -разрядную операционную систему Windows 95.

• 2000 год. Компании Intel и AMD объявили о выпуске процессоров с тактовой частотой 1 ГГц.

• 2001 год. Intel представила первый процессор с рабочей частотой 2 ГГц, которым стала одна из версий Pentium 4. • Потребовалось целых 28, 5 лет для того, чтобы пройти путь от 108 к. Гц до 1 ГГц, и всего лишь 18 месяцев для того, чтобы повысить рабочую частоту процессора от 1 до 2 ГГц.

• 2002 год. Появление на рынке первого процессора Pentium 4, преодолевшего рубеж 3 ГГц. • В процессоре также впервые реализована технология Hyper-Threading (HT), позволяющая одному физическому процессору одновременно выполнять два потока приложений.

Pentium 4 3400 Гц на ядре Prescott.

• 2003 год. Компания AMD представила Athlon 64 — первый 64 -разрядный процессор, ориентированный на использование в домашних и офисных системах.

• 2003 год. Комитет IEEE официально утвердил стандарт высокоскоростного беспроводного взаимодействия по сети 802. 11 g, обеспечивающий скорость передачи данных 54 Мбит/с. • Стандарт 802. 11 g получил широкое распространение на рынке еще до того, как был официально утвержден.

• 2005 год. Началась эра многоядерных процессоров. Intel представила двухъядерные процессоры Pentium D 8 xx и Pentium Extreme Edition 8 xx

ТИПИЗАЦИЯ ПО НАЗНАЧЕНИЮ • КАЛЬКУЛЯТОР -Электронное вычислительное устройство для выполнения операций над числами или алгебраическими формулами;

• КОНСОЛЬНЫЙ КОМПЬЮТЕР компьютер, выполняющий подготовительные действия, необходимые для запуска основной компьютерной системы. Такие функции могут выноситься на отдельную машину при создании «больших» компьютерных систем, например, суперкомпьютеров. С консольного компьютера, как правило, выполняется мониторинг состояния элементов и узлов главной компьютерной системы, на нём же хранится конфигурационная информация и служебные утилиты, применяемые для обслуживания и настройки основного компьютера.

• МИНИКОМПЬЮТЕР - термин, распространённый в 1960— 1980 -х гг. , относящийся к классу компьютеров, размеры которых варьировались от шкафа до небольшой комнаты. С конца 1980 -х годов полностью вытеснены персональными компьютерами, называвшимися «микрокомпьютеры» в рамках старой классификации.

• МЭЙНФРЕЙМ – (Большая универсальная ЭВМ) — высокопроизводительный компьютер со значительным объёмом оперативной и внешней памяти, предназначенный для организации централизованных хранилищ данных большой ёмкости и выполнения интенсивных вычислительных работ.

• ПЕРСОНАЛЬНЫЙ КОМПЬЮТЕР компьютер (вычислительная машина), предназначенный для личного использования, цена, размеры и возможности которого удовлетворяют запросам большого количества людей. Созданный как вычислительная машина, компьютер, тем не менее, всё чаще используется как инструмент доступа в компьютерные сети.

• Настольный компьютер - стационарный персональный компьютер, предназначенный в первую очередь для работы в офисе или в домашних условиях. Термин обычно используется для того, чтобы обозначить вид компьютера и отличить его от компьютеров других типов, например, портативного компьютера, карманного компьютера, встроенного компьютера или сервера.

• Ноутбук (Лэптоп) портативный персональный компьютер, в корпусе которого объединены типичные компоненты ПК, включая дисплей, клавиатуру и устройство указания (обычно сенсорная панель или тачпад), а также аккумуляторные батареи.

• Карманный компьютер (КПК) - это портативное вычислительное устройство, которое обладает широкими функциональными возможностями. Английское название Personal Digital Assistant (PDA) на русский язык можно перевести как «личный цифровой секретарь» . КПК часто называют наладонником (англ. handheld) из-за небольших размеров. Изначально КПК предназначались для использования в качестве электронных органайзеров.

• В английском языке словосочетание «карманный ПК» (Pocket PC) не является обозначением всего класса устройств, а является торговой маркой фирмы Microsoft, то есть относится лишь к одной из разновидностей КПК. Английское словосочетание Palm PC (наладонный компьютер) также ассоциируется с конкретной торговой маркой. Для обозначения всего класса устройств в английском языке используется «PDA» .

• Коммуникатор карманный персональный компьютер дополненный функциональностью мобильного телефона.

• Смартфон - умный телефон) — это мобильный телефон c расширенной функциональностью, сравнимой с карманным персональным компьютером (КПК).

• Планшетный персональный компьютер (планшетный ПК, tablet PC) — класс ноутбуков, оборудованных планшетным устройством рукописного ввода, объединенным с экраном. Планшетный компьютер позволяет работать при помощи стилуса или пальцев, без использования клавиатуры и мыши.

• РАБОЧАЯ СТАНЦИЯ - «рабочая станция» обозначает компьютер в составе локальной вычислительной сети (ЛВС) по отношению к серверу.

• СЕРВЕР — специализированный компьютер, направленный на обеспечение максимальной защищенности, доступности и сохранности выполняемых задач. Достигается это путем использования более современных технологий и избыточностью с возможностью «горячей замены» . Основное предназначение серверов — предоставление ресурсов для рабочих станций (пользователей).

• СУПЕРКОМПЬЮТЕР - В настоящее время суперкомпьютерами принято называть компьютеры с огромной вычислительной мощностью. Такие машины используются для работы с приложениями, требующими наиболее интенсивных вычислений (например, прогнозирование погодноклиматических условий, моделирование ядерных испытаний и т. п. ), что в том числе отличает их от серверов и мэйнфреймов (англ. mainframe) — компьютеров с высокой общей производительностью, призванных решать типовые задачи (например, обслуживание больших баз данных или одновременная работа с множеством пользователей).

• Шутливая классификация предлагает считать суперкомпьютером любой компьютер, весящий более тонны. Современные суперкомпьютеры действительно весят более 1 тонны, однако далеко не каждый тяжёлый компьютер достоин чести считаться суперкомпьютером. В общем случае, суперкомпьютер — это компьютер значительно более мощный, чем доступные для большинства пользователей машины. При этом, скорость технического прогресса сегодня такова, что нынешний лидер легко может стать завтрашним аутсайдером.

АРХИТЕКТУРА ФОН НЕЙМАНА

В общем случае, когда говорят об архитектуре фон Неймана, подразумевают физическое отделение процессорного модуля • от устройств хранения программ и данных в соответствии со след принципами: • 1. Принцип программного управления. Программа состоит из набора команд, которые выполняются процессором друг за другом в определенной последовательности. • 2. Принцип однородности памяти. Как программы, так и данные хранятся в одной и той же памяти (и кодируются в одной и той же системе счисления - чаще всего двоичной). Над командами можно выполнять такие же действия, как и над данными. 3. Принцип адресуемости памяти. Память состоит из пронумерованных ячеек; процессору в произвольный момент времени доступна любая ячейка.

ГАРВАРДСКАЯ АРХИТЕКТУРА • была разработана Говардом Эйкеном в конце 1930 -х годов в Гарвардском университете с целью увеличить скорость выполнения вычислительных операций и оптимизировать работу памяти. • Типичные операции (сложение и умножение) требуют от любого вычислительного устройства нескольких действий: выборку двух операндов, выбор инструкции и её выполнение, и, наконец, сохранение результата. Идея, реализованная Эйкеном, заключалась в физическом разделении линий передачи команд и данных.

ПРИНЦИП ОТКРЫТОЙ АРХИТЕКТУРЫ – заложен фирмой IBM. Он говорить о том, что компьютер выполнен не единым неразъемным устройством, а имеет возможность комплектации из независимо изготовленных частей. При этом методы сопряжения различных устройств являются открытыми и стандартизованы.

• Системный блок - корпус, в котором находятся основные функциональные компоненты персонального компьютера. Корпуса обычно созданы из деталей на основе стали, алюминия и пластика, также иногда используются такие материалы как дерево или органическое стекло.

УСТРОЙСТВА ВЫВОДА • Монитор • Акустика • Принтер • Графопостроитель (плоттер)

УСТРОЙСТВА ВВОДА • Клавиатура • Мышь • Микрофон • Световое перо • Графический планшет • Тачпад • Трекбол • Сенсорный экран • Сканер

СВЕТОВОЕ ПЕРО • Внешне имеет вид шариковой ручки или карандаша, соединённого проводом с одним из портов ввода-вывода компьютера. Обычно на световом пере имеется одна или несколько кнопок, которые могут нажиматься рукой, удерживающей перо. Ввод данных с помощью светового пера заключается в прикосновениях или проведении линий пером по поверхности экрана монитора.

ГРАФИЧЕСКИЙ ПЛАНШЕТ • Графические планшеты применяются как для создания изображений на компьютере способом, максимально приближённым к тому, как создаются изображения на бумаге, так и для обычной работы с интерфейсами.

ТАЧПАД

ТРЕКБОЛ • Многим поклонникам этого манипулятора трекбол удобен не только тем, что для работы с ним не требуется места, но и тем, что во время работы рука остается неподвижной в запястье.

СЕНСОРНЫЙ ЭКРАН • Сенсорные экраны используются в платёжных терминалах, информационных киосках, оборудовании для автоматизации торговли, карманных компьютерах, операторских панелях в промышленности.

ПРИМЕНЕНИЕ СЕНСОРНЫХ ЭКРАНОВ В КАРМАННЫХ УСТРОЙСТВАХ • • Достоинства Простота интерфейса. В аппарате могут сочетаться небольшие размеры и крупный экран. Быстрый набор в спокойной обстановке. Серьёзно расширяются игровые возможности аппарата. Недостатки Нет тактильной отдачи— сложно работать в условиях тряски. К тому же, невозможен слепой набор. Приходится либо занимать две руки (одну устройством, вторую пером), либо делать крупные, пригодные для нажатия пальцем элементы интерфейса, нивелируя преимущества большого экрана. Высокое энергопотребление. Без специальных покрытий отпечатки пальцев могут мешать пользователю.

ПРИМЕНЕНИЕ СЕНСОРНЫХ ЭКРАНОВ В СТАЦИОНАРНЫХ УСТРОЙСТВАХ • • • Достоинства В информационных и торговых автоматах, операторских панелях и прочих устройствах, в которых нет активного ввода, сенсорные экраны зарекомендовали себя как очень удобный способ взаимодействия человека с машиной. Достоинства: Повышенная надёжность. Устойчивость к жёстким внешним воздействиям (включая вандализм). Интуитивно понятный интерфейс. Недостатки (Для экранов, реагирующих на пальцы. ) Нет тактильной отдачи. [4] Работая с вертикальным экраном, пользователь вынужден держать руку на весу. Поэтому вертикальные экраны пригодны только для эпизодического использования наподобие банкоматов. На горизонтальном экране руки загораживают обзор. Даже с абсолютной точностью отслеживания и острым пером сенсорный экран не будет прецизионным инструментом из-за параллакса. Без специальных покрытий отпечатки пальцев могут мешать пользователю.

ИГРОВЫЕ УСТРОЙСТВА • Джойстик • Руль • Штурвал • Педали • ….