История развития персонального компьютера

 

 

Введение

 

В настоящее время уровень развития информационно-технических средств обработки, хранения и передачи информации развит настолько, что их использование встречается практически во всех сферах деятельности человека. Современные условия развития общества требуют от специалистов быстрого поиска и принятия правильных решений сложившихся задач. Основным средством, выступающим в роли помощника, в подобных случаях является компьютер.

Однако для нормальной работы необходимо чётко и ясно представлять, из чего состоит компьютер.

 

 

1. История развития персонального компьютера.

 

Слово «компьютер» означает «вычислитель», т.е. многофункциональное электронное автоматическое устройство для накопления, обработки и передачи информации. Потребность в автоматизации обработки данных, в том числе вычислений, возникла очень давно. Тысячи лет назад для счета использовались счетные палочки, камешки и т.д. Потом для облегчения вычислений были придуманы счеты.

В 1642 г. Блез Паскаль изобрел устройство, которое механически выполняло сложение чисел, а вскоре после него в 1673 г., Готфрид Вильгельм Лейбниц сконструировал арифмометр, с помощью которого можно выполнять все  четыре арифметических действия. Начиная с XIX в. арифмометры получили очень широкое распространение, на них стали выполнять даже достаточно сложные расчеты. Появилась и специальная профессия — счетчик, т.е. человек, работающий с арифмометром, быстро и точно выполняющий определенную последовательность инструкций (такую последовательность позже стали называть программой). Однако многие расчеты все равно производились очень медленно, десятки счетчиков должны были работать по нескольку недель. Причина этого в том, что при таких расчетах выбор выполняемых действий и запись результатов производились все-таки человеком.

В первой половине XIX в. английский математик Чарльз Бэббидж попытался построить универсальное вычислительное устройство — Аналитическую машину, которая должна была работать без участия человека. Для этого она должна была уметь исполнять программы, которые вводились с помощью перфокарт - карт из плотной бумаги, информация на которые наносилась с помощью отверстий, и иметь «склад» для запоминания данных (память). Однако Бэббидж не смог довести свою работу до конца, для техники того времени она оказалась слишком сложной. Однако он разработал все основные идеи, и в 1943 г. американец Говард Эйкен на основе его работ смог построить на одном из предприятий IBM такую машину под названием «Марк - 1». Еще раньше, в 1941 г., немец Цузе построил аналогичную машину.

С 1943 г. группа специалистов стала конструировать такие компьютеры, однако для того, чтобы задать им программу, приходилось в течение нескольких часов подключать нужные провода. Поэтому были сконструированы новые машины, которые могли хранить программы в своей памяти.

Компьютеры 40-х и 50-х годов были очень большими устройствами- огромные помещения были заставлены шкафами с электронным оборудованием. Они стоили чрезвычайно дорого, поэтому были доступны только крупным компаниям и учреждениям. Однако началась борьба за покупателей, и фирмы, производившие компьютеры и электронные оборудования для них, стали стремиться сделать свою продукцию быстрее, компактнее и дешевле. Современные компьютеры- результат этой многолетней работы.

Уменьшение размеров компьютера стало возможным с изобретением в 1948 г. Транзисторов - миниатюрных электронные приборов, которые заменили в компьютерах электронные лампы. Поэтому во второй половине 50-х годов появились компьютеры, основанные на транзисторах, в сотни раз меньше ламповых компьютеров той же производительности. К середине 60-х годов появились и значительно более компактные внешние устройства для компьютеров, что позволило выпустить в 1965 г. Первый мини-компьютер размером с холодильник и стоимостью 20 тыс. долларов. Нок этому времени были изобретены интегральные схемы, которые позволили сделать машину еще меньше.

В 1959 г. Роберт Нойс, будущий основатель фирмы INTEL изобрел электронные интегральные схемы (чипы), в которых на одной пластине были собраны и транзисторы, и все необходимые соединения между ними. В 1968 г. Был выпущен первый компьютер на интегральных схемах.

Следующий шаг к персональному компьютеру был сделан, когда была сконструирована интегральная схема, аналогичная по своим функциям центральному процессору большой ЭВМ, его мозгу. Так появился первый микропроцессор.

В конце 70-х годов началось распространение персональных компьютеров. Поэтому фирма IBM, выпускавшая большие ЭВМ, решила попробовать свои силы на рынке ПК. В 80-е годы компьютеры фирмы IBM стали самыми популярными у покупателей. Однако сейчас эта фирма оказалось не монополистом в выпуске разработанных ею компьютеров. Сейчас большинство компьютеров делается в Юго-Восточной Азии.

 

2. Структура персонального компьютера.

 

Все многообразие персональных компьютеров можно поделить на три основные группы:

1. Стационарные персональные компьютеры;
2. Мобильные персональные компьютеры (ноутбуки);
3. Карманные персональные компьютеры (КПК, коммуникаторы, смартфоны).

Современные персональные компьютеры обычно состоят из следующих основных блоков:

• Системный блок;
• Дисплей (монитор);
• Клавиатура;
• Манипулятор (мышь);
• Периферийные устройства.

 

 

 

 

1. Системный блок.

 

Основной частью любого компьютера является системный блок. Внутри него расположены блок питания, системная плата с центральным процессором (ЦП), видеоадаптер, жесткий диск, дисководы гибких дисков и другие устройства ввода/вывода информации. Зачастую видеоадаптер и контроллеры ввода/ вывода размещены прямо на плате ЦП. В системном блоке могут размещаться средства мультимедиа: звуковая плата и устройство чтения оптических дисков - CD-ROM. Кроме того, в понятие “компьютер” входит клавиатура, мышь и монитор.

Системный блок состоит из следующих деталей:

Материнская плата (системная плата) – это плата, по средствам которой центральный процессор получает электропитание, а также доступ к оперативной памяти и прочим устройствам системы.

К материнской плате подключаются следующие устройства:

• Центральный процессор – устройство, выполняющее программы на персональном компьютере. ЦП – это сердце и мозг компьютера, центральный элемент, определяющий скорость его работы (производительность). На первый взгляд процессор - просто выращенный по специальной технологии кристалл кремния, который содержит в себе множество отдельных элементов - транзисторов, которые в совокупности и наделяют компьютер способностью "думать".

Процессор состоит из следующих компонентов:

• Арифметико-логическое устройство (АЛУ) – выполняет логические и арифметические операции (сложение, вычитание, умножение, деление) и операции программной логики (сравнение, условный переход, повторение).

Арифметико-логическое устройство может работать только с регистрами процессора;

• Устройство управления – контролирует последовательность выполнения команд программы размещенной в оперативной и кэш-памяти.

Устройство управления может обмениваться информацией с различными устройствами компьютера;

• Регистры процессора – специальный вид памяти, небольшого объема, необходимый для временного хранения данных с которым работает процессор;
• Кэш-память процессора – оперативная память процессора, в которой хранятся часто вызываемые фрагменты программ и часто используемые ими данные.

Кэш-память процессора имеет значительно меньший объем, но зато работает в разы быстрее обычной оперативной памяти. Она необходима для увеличения производительности процессора;

• И другие.

Основные параметры процессора.

1. Скорость работы. Общепринятым показателем скорости процессора служит его рабочая частота, измеряемая в МГц.
2. Поколение - скорость работы процессора зависит не только от его тактовой частоты, но и от поколения, к которому принадлежит процессор. Уже сменилось свыше 7 поколений процессоров фирмы Intel: 8088, 286, 386, 486, Pentium, Pentium II, Pentium III, AMD Athlon II X4, Phenom II X4, Intel Core i3, Core i5, Core i7. Каждое поколение процессоров отличается не просто скоростью, но ещё и формой, внешним видом и внутренним устройством.
3. Архитектура процессора. Кэш-память, в неё компьютер помещает все часто используемые данные. Кэш-памятей на компьютере несколько. Одна - самая быстрая и маленькая, встроена непосредственно в процессор. Это - кэш-память первого уровня. Есть ещё более медленная, но зато гораздо большая по размеру: кэш-память 2-го уровня. Именно кэш-память едва ли не самый дорогой элемент процессора.
4. Форм-фактор. Процессоры разных поколений отличаются типом разъёма на материнской плате.

Для нормальной работы процессора нужно охлаждение – кулер.

• Микропроцессорный комплект (чипсет) - набор микросхем, управляющих работой внутренних устройств компьютера и определяющих основные функциональные возможности материнской платы;
• Шины - наборы проводников, по которым происходит обмен сигналами между внутренними устройствами компьютера;
• Устройство системного времени – необходимо для работы программ и процессора с системным временем;
• Видеокарта – данная карта (плата) предназначена для обработки и вывода графической информации на дисплей персонального компьютера.

Совместно с монитором видеокарта образует видеоподсистему персонального компьютера. Видеокарта не всегда была компонентом ПК. На заре развития персональной вычислительной техники в общей области оперативной памяти существовала небольшая выделенная экранная область памяти, в которую процессор заносил данные, изображении. Специальный контроллер экрана считывал данные об яркости отдельных точек экрана из ячеек памяти этой области и в соответствии с ними управлял разверткой горизонтального луча электронной пушки монитора.

С переходом от черно-белых мониторов к цветным и с увеличением разрешения экрана (количества точек по вертикали и горизонтали) области видеопамяти стало недостаточно для хранения графических данных, а процессор перестал справляться с построением и обновлением изображения. Тогда и произошло выделение всех операций, связанных с управлением экраном, в отдельный блок, получивший название видеоадаптер. Физически видеоадаптер выполнен в виде отдельной дочерней платы, которая вставляется в один из слотов материнской платы и называется видеокартой. Видеоадаптер взял на себя функции видеоконтроллера, видеопроцессора и видеопамяти.

Если видеокарта не является встроенной в материнскую плату – она имеет свой процессор и оперативную память, в противном случае выводом графической информации занимается материнская плата, используя для этого ресурсы центрального процессора и основной оперативной памяти.

• Слоты – разъемы для подключения дополнительных устройств.
• Звуковая карта – данная карта (плата) предназначена для ввода/вывода звуковой информации через микрофон и динамики соответственно.

Звуковая карта, также, может быть встроена в материнскую плату.

• Оперативная память (ОЗУ, оперативное запоминающее устройство) – устройство необходимое для временного хранения выполняемых программ и данных, с которыми эти программы взаимодействуют. Поскольку в любой момент времени доступ может осуществляться к произвольно выбранной ячейке, то этот вид памяти называют также памятью с произвольной выборкой - RAM (Random Access Memory).
• Системные накопители информации – устройства необходимые для долговременного хранения информации. Постоянная память имеет собственное название - ROM (Read Only Memory), которое указывает на то, что ею обеспечиваются только режимы считывания и хранения.

В отличии от оперативной памяти, данные сохраненные на таких накопителях не исчезают в отсутствии электропитания.