Основы устройства персонального компьютера

     Московский  Институт Бухгалтерского учета и Аудита 
 
 
 
 
 
 

     Реферат 

     Информатика 

     Тема: Основы устройства персонального компьютера 
 

     Касеро-Коваль Натальи Валентиновны

     Студентки группы 3ФШ-721-3(С)

     Лектор: Андреев Сергей Валерьевич

      Принципы устройства компьютера 

     Среди пользователей сложилось два  подхода к проблеме изучения устройства компьютера. Существует большое количество людей, которым принципиально всё  равно, как работает компьютер. В  основу своего взаимодействия с ним они кладут советы грамотных коллег и хорошую память. В этом случае запоминают только алгоритм действий, позволяющих решить ту или иную задачу помощью компьютера. Такой подход оправдывает себя, когда для решения профессиональных задач пользователь использует компьютер от случая к случаю, выполняя ограниченный набор действий. Несовершенство этого подхода проявляется в нештатных ситуациях, когда необходимо предпринимать не стандартные действия.

     Особенности второго подхода сформулировал  автор ряда программ и работ в области прикладной информатики Питер Нортон: «Знать, как он работает, не менее важно, чем уметь работать с ПК. Вы можете вполне успешно пользоваться услугами компьютера, не понимая того, что в нем происходит. Однако чем глубже вы представляете процессы, происходящие в ПК, тем лучше будете использовать его возможности… Если что-нибудь случится в процессе работы с компьютером, вероятность того, что вы примете правильное решение, а не наделаете глупостей и не испортите всё окончательно, будет выше» [7]. Представляется, что такая точка зрения в большей степени соответствует требованием квалификационной характеристики специалиста с высшим образованием.

     Классификация ЭВМ

     Электронно-вычислительные машины могут быть классифицированы по многим признакам. Для нашего курса наибольший интерес представляет классификация по времени создания и значению[8].

     Классификация ЭВМ по времени  создания (поколения ЭВМ)

     С момента появления электронно-вычислительных машин прошло около шести лет. Однако за этот сравнительно небольшой  отрезок времени сменилось уже четыре поколения ЭВМ. В основе существующего деления на поколения лежит элементная база, на которой строятся ЭВМ (Таблица 1). Более подробно о смене поколений ЭВМ можно прочитать в любом учебнике информатики, например, в книге [13] под поколением будем понимать серию ЭВМ, качественно отличающихся от предыдущих. Смена поколений ЭВМ связана с переходом на новую элементную базу, что приводит к существенному улучшению основных характеристик ЭВМ. В свою очередь, вследствие этого появится возможность использование более совершенного программного обеспечения, возникают новые области применения ЭВМ и новые информационные технологии.  

     Таблица 1 Поколения ЭВМ

     Вместе  с развитием вычислительной техники  совершенствуются способы общения  человека с машиной и создаются  новые устройства ввода и вывода данных, обеспечивающие более комфортные условия этого общения. Происходит постепенная замена языка машины (двоичные коды) на всё более близкие человеку формы обмена информацией. ЭВМ становится более дружелюбной, а требования к уровню подготовки пользователя снижаются.

     Чтобы показать огромную скорость развития в производстве вычислительной технике, обычно приводится масса разнообразных сравнений и фактов. Например, в 1993 г. мощность первых процессоров Pentium превышала вычислительные возможности NASA на момент высадки космонавтов на Луну [7].

     Классификация ЭВМ по назначению

     Назначение  ЭВМ стало одним из первых классификационных признаков [8]. В соответствии с ним различают большие ЭВМ, микроЭВМ и персональные компьютеры.

     Большие ЭВМ – это мощные компьютеры, которые применяются для обслуживания очень крупных организаций и даже целых отраслей народного хозяйства. За рубежом компьютеры этого класса называют мейнфреймами (mainframe). В России за ними закрепился термин большие ЭВМ. Штат обслуживания суперкомпьютеров создают вычислительные центры, включающие в себя несколько отделов или групп.

     Мини-ЭВМ отличаются от больших ЭВМ уменьшенными размерами и, соответственно, меньшей производительностью и стоимостью. Такие компьютеры используются крупными предприятиями, научными учреждениями и некоторыми высшими учебными заведениями, сочетающими учебную деятельность с научной. Мини-ЭВМ может сочетать управление производством с другими задачами. Например, он может помогать экономистам в осуществлении контроля себестоимости продукции, нормировщикам – в оптимизации времени экономических операций, конструкторам - в автоматизации проектирования станочных приспособлений, бухгалтерии – в осуществлении учета первичных документов и подготовки регулярных отчетов для налоговых органов. Для организации работы с Мини-ЭВМ тоже требуется специальный вычислительный центр, хотя и не такой многочисленный, как для больших ЭВМ.

     МикроЭВМ  доступны многим предприятиям. Организации, использующие микроЭВМ, обычно не создают вычислительные центры. Для обслуживания такого компьютера достаточно небольшой вычислительной лаборатории в составе нескольких человек. Не смотря на относительно невысокую производительность по сравнению с большими ЭВМ, микроЭВМ находят применение и в крупных вычислительных центрах. Там им поручают вспомогательные операции, для которых нет смысла использовать дорогие суперкомпьютеры. К таким задачам, например, относится предварительная подготовка данных.

     Персональные  компьютеры (ПК) получили широкое распространение в течение последних двадцати лет. Из названия видно, что такой компьютер предназначен для обслуживания одного пользователя. Не смотря на свои небольшие размеры и относительно невысокую стоимость, современные персональные компьютеры обладают немалой производительностью. Многие современные персональные модели превосходят большие ЭВМ 70-х годов, мини-ЭВМ 80-х годов и микро-ЭВМ первой половины 90-х годов. Персональный компьютер (Personal Computer, PC) вполне способен удовлетворить большинство потребностей малых предприятий и отдельных лиц.

     Особенно  широкую популярность персональные компьютеры получили после 1995 г. в связи с бурным развитием Интернет. Персонального компьютера вполне достаточно для использования всемирной сети в качестве источника научной, справочной, учебной, культурной и развлекательной информации. Персональные компьютеры также удобным средством автоматизации учебного процесса по любым дисциплинам, средством организации дистанционного (заочного) обучения и средством организации досуга. Они вносят большой вклад не только в производственные, но и в социальные отношения. Их нередко используют для организации надомной трудовой деятельности, что особенно важно в условиях безработицы.

     В свою очередь, по размерам и функциональным возможностям большие ЭВМ, мини-ЭВМ, микроЭВМ и персональные компьютеры подразделяют на массовые, деловые, портативные, развлекательные и рабочие станции [8]. Начиная с 1999 г., в области персональных компьютеров действует международный сертификационный стандарт – спецификация PC99, - устанавливающий следующие категории персональных компьютеров:

• Consumes PC (массовый ПК);
• Office PC (деловой ПК);
• Mobile PC (портативный ПК);
• Workstation PC (рабочая станция)
• Entertainment PC (развлекательный ПК).

     В соответствии с данной спецификацией  значительная часть ПК, выпускающихся  серийно, относится к числу массовых и позволяет решать широкий круг задач. Деловые компьютеры предназначены для использования в учреждении. Поэтому для них минимизированы требования к средствам воспроизведения графики и не регламентированы требования по работе со звуковыми данными. Цель создания портативного ПК заключалась в обеспечении пользователя информационными технологиями не только стационарно оборудованном рабочем месте, но и вне его. Поэтому ПК, относящиеся к данной категории, обязательно должны иметь в своем составе средства компьютерной связи. Рабочие станции создаются для работы в сети, построенной в соответствии с архитектурой «клиент – сервер». Поэтому они должны отвечать повышенным требованием к средствам хранения данных. Развлекательные ПК оборудуются мощными средствами воспроизведения графики и звука.

     Другие  принципы классификации  ЭВМ

     На практике используются и другие принципы классификации ПК. Например, по уровню специализации. При использовании этого показателя компьютеры делят на универсальные и специализированные. Универсальные ПК предназначаются для многоцелевого использования, а специализированные – для решения конкретных задач.

     Иногда  можно столкнуться с классификацией персональных компьютеров по типоразмерам. Так, различаются настольные (desktop), портативные (notebook) и карманные (palmtop) модели.

     Особого упоминания заслуживает принцип классификации по совместимости. Это объясняется тем, что компьютеры выпускаются разными производителями, собираются из разных деталей, работают с разными программами. При этом очень важным вопросом становится совместимость различных компьютеров между собой. От совместимости зависит взаимозаменяемость узлов и приборов, предназначенных для разных компьютеров, возможность переноса программ с одного компьютера на другой и возможность совместной работы разных типов компьютеров с одними и теми же данными. Различаются несколько видов совместимости, из которых для обычного пользователя наиболее существенное значение имеет аппаратная совместимость. По этому признаку различают так называемые аппаратные платформы. Наиболее широкое распространение в наши дни получили две аппаратные платформы – IBM PC и Apple Macintosh.

     Принципы  «фон Неймана»

     Несмотря  на стремительные темпы развития вычислительной техники, фундаментальные  принципы построения ЭВМ практически  не изменились. Базовые идеи построения вычислительных устройств были сформулированы известным математиком Джоном фон Нейманом с группой соавторов в 1946г. и получили название «принципов фон Неймана». Сущность этих принципов:

• использование двоичной системы для представления чисел. В работе фон Неймана были убедительно продемонстрированы преимущества двоичной системы для технической реализации, удобство и простота выполнения в ней арифметических и логических операций. В дальнейшем ЭВМ стали обрабатывать и нечисловые виды информации: текстовую, графическую, звуковую и др. Но по-прежнему двоичное кодирование данных составляет информационную основу любого современного компьютера;
• принцип «хранимой программы». Согласно этому принципу программа, записанная с помощью двоичных кодов, должна храниться в той же самой памяти, что и обрабатываемые ею данные;
• принцип адресности. Команды и данные помещаются в ячейки памяти, доступ к которым осуществляется по адресу. Адресом ячейки фактически является её номер; таким образом, местонахождение информации в ОЗУ также кодируется в виде двоичных чисел.

     В ЭВМ, построенной по принципам фон  Неймана, происходит последовательное считывание команд из памяти и их выполнение. Номер (адрес) очередной ячейки памяти, из которой будет извлечена следующая команда программы, формируется и хранится в специальном устройстве - счетчики команд.