Автор работы: Пользователь скрыл имя, 01 Февраля 2017 в 16:04, реферат
Цель: изучение архитектуры современного ПК, рассмотрение основных компонентов архитектуры современного ПК, их предназначения, работу взаимосвязи и взаимодействия, обеспечивающих эффективную работу ПК, рассмотреть перспективы развития персональных компьютеров.
Актуальность выбранной темы связана с тем, что современный рынок компьютерной техники столь разнообразен, что довольно не просто определить конфигурацию ПК с требуемыми характеристиками. Без специальных знаний здесь практически не обойтись.
Главными тенденциями развития персонального компьютера на сегодняшний день являются повышение его производительности, вычислительной мощи, при понижении энергопотребления, а также использование при изготовлении компьютеров материалов, не наносящих вреда экологии планеты.
Лидером по параметрам экологичности и экономичности на сегодняшний день является компания Intel.
Другим способом повышения вычислительной мощи ПК является многопроцессорная архитектура, ранее использовавшаяся только при проектировании и изготовлении серверных решений. При использовании такой технологи на одной материнской плате размещается несколько процессоров и, соответственно, увеличивается количество данных, которые могут быть обработаны в момент времени.
Еще одной тенденцией развития является повышение емкости внешних накопителей. Разрабатываются все более и более емкие и компактные устройства на основе flash-памяти, а цены на них продолжают падать. Удельная стоимость хранения гигабайта информации неуклонно падает, что не может не радовать конечного потребителя.
Не обошло стороной развитие и оптические диски. В стандартах CD, DVD и, наиболее емком на сегодняшний день, Blu Ray для записи и хранения данных используется только отражающая поверхность диска, и повышение емкости достигается только изменением типа лазера. Новейшие разработки предполагают использовать всю толщину материала, создавая в толще диска голографическое представление двоичных данных, то есть запись ведется не по поверхности, а по объему. Таким образом, емкость привычного нам по размеру 120 мм диска можно повысить до 300 Гб, а сам диск из оптического станет голографическим.
Однако, вышеописанные технологии - это технологии еще только завтрашнего дня. Для описания компьютеров будущих поколений я приведу краткий обзор технологий, которые из теоретических, по прогнозам ученых, станут реальностью и перейдут от прототипов к массовому производству уже через 15-20 лет.
Квантовые компьютеры
Квантовый компьютер будет состоять из компонентов субатомного размера и работать по принципам квантовой механики. Квантовый мир обладает странными свойствами: объекты в нем могут занимать несколько положений одновременно.
Но именно эта странность и открывает новые возможности. Например, один квантовый бит может принимать несколько значений одновременно, то есть находиться сразу в состояниях "включено", "выключено" и в переходном состоянии. 32 таких бита, называемых q-битами, могут образовать свыше 4 млрд. комбинаций - вот истинный пример массово-параллельного компьютера. Однако, чтобы q-биты работали в квантовом устройстве, они должны взаимодействовать между собой. Пока ученым удалось связать друг с другом только три электрона.
Однако, для создания полноценного квантового компьютера, ученым еще предстоит решить ряд проблем. Прежде всего, необходимо создать элементы проводников, памяти и логики. Кроме того, эти простые элементы нужно заставить взаимодействовать друг с другом. Наконец, нужно выстроить узлы в полноценные функциональные чипы и научиться тиражировать их. По оценкам ученых, в 2015-2020 гг. должно начаться их массовое производство.
Оптические компьютеры
По сравнению с тем, что обещают молекулярные или биологические компьютеры, оптические ПК могут показаться не очень впечатляющими. Однако ввиду того, что оптоволокно стало предпочтительным материалом для широкополосной связи, всем традиционным кремниевым устройствам, чтобы передать информацию на расстояние нескольких миль, приходится каждый раз преобразовывать электрические сигналы в световые и обратно.
Целиком оптические компьютеры появятся через десятилетия, но работа в этом направлении идет сразу на нескольких фронтах. Например, ученые из университета Торонто создали молекулы жидких кристаллов, управляющие светом в фотонном кристалле на базе кремния. Они считают возможным создание оптических ключей и проводников, способных выполнять все функции электронных компьютеров.
Однако прежде чем оптические компьютеры станут массовым продуктом, на оптические компоненты, вероятно, перейдет вся система связи - вплоть до "последней мили" на участке до дома или офиса. В ближайшие 15 лет оптические коммутаторы, повторители, усилители и кабели заменят электрические компоненты.
Биокомпьютеры
Применение в вычислительной технике биологических материалов позволит со временем уменьшить компьютеры до размеров живой клетки. Пока это чашка Петри, наполненная спиралями ДНК, или нейроны, взятые у пиявки и подсоединенные к электрическим проводам. По существу, наши собственные клетки - это не что иное, как биомашины молекулярного размера, а примером биокомпьютера, конечно, служит наш мозг.
Ихуд Шапиро из Вейцмановского института естественных наук соорудил пластмассовую модель биологического компьютера высотой 30 см. Если бы это устройство состояло из настоящих биологических молекул, его размер был бы равен размеру одного из компонентов клетки - 0,000025 мм.
Билл Дитто из Технологического института штата Джорджия провел интересный эксперимент, подсоединив микродатчики к нескольким нейронам пиявки. Он обнаружил, что в зависимости от входного сигнала нейроны образуют новые взаимосвязи. Вероятно, биологические компьютеры, состоящие из нейроподобных элементов, в отличие от кремниевых устройств, смогут искать нужные решения посредством самопрограммирования. Дитто намерен использовать результаты своей работы для создания мозга роботов.
Уже сегодня существует устройство, которое способно управляться силой мысли. Оно было представлено на выставке CeBit в Ганновере. Устройство под названием Berlin Brain-Computer Interface (BBCI) еще назвали интерфейсом между мозгом человека и операционной системой компьютера. Оно выглядит как резиновая шапочка со 128 электродами, которая одевается на голову человека и считывает биосигналы мозга и в ответ на них управляет курсором. То есть человек мысленно управляет курсором, который движется по экрану компьютера. Понятно, что это устройство – только прародитель тех, которые будут созданы с использованием этой технологии.
Кроме этого, ведутся активные разработки и в области вживления компьютера непосредственно в организм человека. В этом случае вовсе интерфейс не нужен. И даже такие разработки уже существуют - израильские ученые создали молекулярный компьютер, использующий ферменты для произведения подсчетов.
Сейчас ПК особенно популярны, т.к. они компактны, не требуют специальных условий эксплуатации, дешевы, благодаря дружественному интерфейсу с пользователем не требует специальной профессиональной подготовки при выполнении большей части работ. Все это обусловливается хорошо развитой и усовершенствованной архитектурой ПК, позволяющей активно, качественно, рационально и легко использовать ресурсы ЭВМ при информационно-вычислительных процессах. Так как в информационном обществе главным ресурсом является информация, именно на основе владения информацией о самых различных процессах и явлениях можно эффективно и оптимально строить любую деятельность. А эффективная работа компьютера обеспечивается взаимодействием всех его важнейших деталей и компонентов, образующих его архитектуру. Поэтому невозможно представить современные производственные процессы в мировом информационном сообществе без использования ПК с хорошо разработанной архитектурой.
Хочется отметить быстрое развитие компьютеров и областей, связанных с ними. Сейчас невозможно представить современного человека без знания персонального компьютера, хотя бы на самом низком уровне. Персональный компьютер появился почти в каждом доме, современным детям трудно влиться в общество, не имея знакомства с ПК.
Стремительное развитие компьютера обусловлено его повсеместным проникновением во все сферы жизни общества, поэтому неудивительным будет тот факт, что уже через десять-пятнадцать лет ПК станет совсем другим - научится вычислять в десятки раз быстрее наших современников, потреблять ничтожное количество электроэнергии, и, наконец, сможет уместиться на нашей ладони.
Были рассмотрены современные тенденции развития персонального компьютера, технологии, которые могут стать реальностью уже «завтра», а также теоретические возможности изготовления компьютеров.
Прогресс компьютерных технологий
идет семимильными шагами. Новая ситуация
требует новой модели взаимодействия
человека с компьютером – модели упреждающих
вычислений. Эта модель предполагает,
что компьютеры будут предугадывать наши
потребности и даже заранее реагировать
на них в наших интересах. С некоторыми
компьютерами мы будем продолжать взаимодействовать
непосредственно, но большинство будут
встроены в окружающую нас физическую
среду, где они будут собирать и обрабатывать
информацию без какого-либо вмешательства
человека. Реализация модели упреждающих
вычислений повлечет за собой новый цикл
повышения продуктивности и качества
нашей жизни.