Курсовая фукуЯма. Решетняк Даниил ПБ-412. История вычислительной техники. Современные компьютеры. 2 Аппаратное обеспечение пк. 4
 Скачать 40.91 Kb.
|
ОглавлениеИстория вычислительной техники. Современные компьютеры. 2 Аппаратное обеспечение ПК. 4 Функциональная схема ПК. 4 Центральный процессор 4 Внутренняя память 4 Внешняя память. 5 Устройства ввода и вывода информации. 6 Системная шина. 6 Контроллеры (адаптеры) внешних устройств. 6 Магистрально-модульный принцип построения компьютера. 7 Характеристики ПК. 7 Программное обеспечение ПК. 9 История вычислительной техники. Современные компьютеры.Первые устройства для облегчения счёта человек изобрёл очень давно. Уже в античную эпоху существовал абак (подобие современных счётов). Механические устройство для выполнения вычислений (арифмометр) изобрёл ещё в ХVII веке Паскаль, а затем усовершенствовал Лейбниц. Такое устройство могло складывать, вычитать, умножать и делить два числа. Первая попытка создать вычислительную машину с программным управлением была предпринята Чарльзом Бэббиджем в 1832 году (к тому моменту уже существовали устройства с программным управлением – механические музыкальные автоматы, ткацкие станки и др.). Он создал проект механической «аналитической машины», но на реализацию проекта не нашлось средств. Первые электронные вычислительные машины (ЭВМ) появились в 1946 году в США (ENIAC – Electronic Numeral Integrator and Computer) и в 1950 году в СССР (МЭСМ – Малая Электронная Счётная Машина). Они были созданы на основе электронных ламп и реле. Каждый из этих компьютеров занимал несколько комнат, потреблял огромное количество электроэнергии, обслуживался множеством сотрудников. При этом быстродействие такой машины составляло всего 5000 операций в секунду. Но даже такие ЭВМ были, для своего времени, большим шагом вперёд в области обработки информации. Компьютеры на базе электронных ламп считают первым поколением ЭВМ. Второе поколение ЭВМ было создано на основе полупроводниковых элементов. Компьютеры второго поколения имели меньшие габариты и большее быстродействие. Через некоторое время, несколько полупроводниковых элементов научились объединять в одном корпусе – микросхеме (чипе). На основе микросхем было создано третье поколение компьютеров. По своим габаритам и внешнему виду они уже напоминали современные. Четвёртое поколение компьютеров (его развитие продолжается до сегодняшнего дня) основано на использовании микропроцессоров и других микросхем, объединяющих в одном корпусе сотни тысяч и даже миллионы элементов. Такие микросхемы называют БИС (Большие Интегральные Схемы). В процессе развития компьютеров четвёртого поколения появились первые персональные компьютеры: в 1976 году фирма Apple выпустила Apple II, а в 1983 корпорация IBM – IBM PC. Постепенно компьютер превратился из «вычислителя» в универсальную машину для работы с информацией. Современный компьютер служит одновременно средством обмена, хранения и обработки информации. Появление дешёвых, эффективных и универсальных компьютеров и объединение их в сети привело к глобальным переменам. В настоящий момент человечество находится на этапе перехода к новой стадии своего развития - информационному обществу. Сейчас существует значительное многообразие компьютеров - суперкомпьютеры (многопроцессорные системы с гигантской скоростью обработки данных), мощные компьютеры, выполняющие роль серверов глобальных сетей, персональные компьютеры (настольные, мобильные, карманные), микропроцессорные контроллеры (используются как системы управления в различных технических системах). Помимо компьютеров к техническим средствам информатики относятся различные системы ввода и вывода информации, средства связи и компьютерные коммуникации. Нас более всего будут интересовать персональные компьютеры, так как именно с их помощью изучается информатика в школе. Аппаратное обеспечение ПК.Компьютер представляет собой аппаратно-программную систему. Это означает, что устройства, составляющие компьютер, функционируют в непрерывном взаимодействии с программами. Эта тема посвящена аппаратной части компьютерной системы. Далее мы сосредоточим внимание на настольных системах, хотя большая часть сказанного может быть отнесена и к другим видам ПК. Функциональная схема ПК.Ранее отмечалось, что ПК способен обмениваться информацией, хранить её и обрабатывать. Устройства ПК можно разделить на устройства для обмена информацией, устройства для хранения информации и устройства для её обработки. Кроме этого необходимо организовать передачу данных внутри компьютерной системы и согласование работы устройств друг с другом. Рассмотрим функциональную схему ПК: Центральный процессорОсновным устройством обработки информации в ПК является центральный процессор (кроме него в состав ПК могут входить различные сопроцессоры, а сам ЦП может быть многоядерным, т.е. может состоять из нескольких процессоров, объединенных в одном корпусе). Современные процессоры представляют собой большие интегральные схемы (БИС). БИС является «большой» не по размеру, а по количеству элементов (десятки миллионов). На рисунках ниже процессор ( вид сверху и вид снизу) примерно в натуральную величину. Внутренняя памятьДля хранения информации в компьютере служит память. Память можно разделить на внутреннюю и внешнюю. Внутренняя память современных ПК – БИС. Часть внутренней памяти хранит информацию постоянно. Для этого служат микросхемы ПЗУ (Постоянное Запоминающее Устройство). В ПЗУ хранится информация, необходимая для загрузки компьютера. Если есть необходимость изменять эти данные, то используются микросхемы ППЗУ (Перепрограммируемое Постоянное Запоминающее Устройство). Часто пользователь ПК даже не знает о существовании этих видов внутренней памяти; никогда не зажимал клавишу Del перед загрузкой операционной системы и не заходил в настройки BIOS(Basic Input Output System - Базовой системы ввода-вывода). Следующая часть внутренней памяти – микросхемы ОЗУ (Оперативное Запоминающее Устройство). ОЗУ устроено так, что может хранить информацию, только когда компьютер включен. После выключения всё содержимое ОЗУ стирается. Именно с этой частью внутренней памяти пользователи знакомы лучше всего, так как в неё при каждом сеансе работы с ПК помещаются обрабатываемые данные и обрабатывающие их программы. В ПК обычно есть несколько видов ОЗУ: ОЗУ общего назначения ( для временного хранения программ и данных ); Видео ОЗУ (используется для хранения данных о изображении, которое пользователь видит на экране дисплея); КЭШ – память (быстродействующее ОЗУ; размещается обычно в самом процессоре. Служит для ускорения работы системы). Внешняя память.Внешняя память ПК – различные носители информации ( магнитные, оптические диски и др.). Для использования в ПК, информация с носителя должна быть перенесена в оперативную память (ОЗУ), а для долговременного хранения информация из ОЗУ записывается на носитель. Для чтения и записи дисков используют специальные устройства – дисководы. Параметры дисководов и соответствующих им дисков приведены ниже (качественные характеристики дисководов и носителей постоянно улучшаются, поэтому данные таблицы могут быть уже устаревшими): В последнее время всё больше распространяется так называемая флэш-память. Она представляет собой микросхемы ППЗУ. Модуль флэш-памяти подключается к компьютеру с помощью разъёмного соединения. Во флэш-памяти нет движущихся механических частей, поэтому они обеспечивают высокую надёжность хранения данных при использовании в мобильных устройствах (портативных компьютерах, цифровых видеокамерах и фотоаппаратах и т.п.). Устройства ввода и вывода информации.Для обмена информацией с пользователями, компьютерными сетями или техническими системами служат устройства ввода и вывода информации (УВВ). Системная шина.Для обмена данными внутри компьютерной системы используют системную магистраль (шину). Она представляет собой набор металлических проводников (данные передаются электрическими импульсами) и комплект микросхем. Контроллеры (адаптеры) внешних устройств.Для согласования работы различных устройств системы используются контроллеры. Все устройства ПК, кроме процессора и внутренней памяти, подключаются к системной магистрали с их помощью (поэтому их называют внешними или периферийными устройствами). Для подключения периферийных устройств могут использоваться как специальные модули, так и встроенные в материнскую плату порты ввода - вывода. На рисунке изображена видеокарта - модуль через который обычно осуществляется подключение монитора. Магистрально-модульный принцип построения компьютера.В основу большинства настольных ПК положен магистрально-модульный принцип построения. Основу такого компьютера составляет системная (материнская) плата: На ней размещаются системная магистраль и имеются разъёмные соединения для установки процессора, внутренней памяти и контроллеров внешних устройств (слоты). Это дает пользователю возможность самому комплектовать компьютер, при необходимости модернизировать или ремонтировать путём замены модулей. На рисунке ниже показан фрагмент материнской платы с установленными модулями оперативной памяти. Системная плата вместе с подключенными к ней модулями размещается в системном блоке. В нём же находятся дисководы и блок питания. С тыльной стороны системного блока находятся разъёмные соединения для подключения электрического питания, внешних устройств и сети. Характеристики ПК.1. Важнейшей характеристикой ПК является быстродействие процессора, так как от него зависит скорость обработки данных компьютером. Быстродействие процессора зависит от трёх параметров. Тактовая частота (количество тактов в секунду): такт – импульс, задающий темп работы процессора; на выполнение процессором каждой базовой операции (например, сложения двух двоичных чисел) отводится определённое количество тактов, чем выше тактовая частота, тем больше операций в секунду выполнит процессор. Тактовая частота измеряется в мегагерцах (МГц – миллион тактов в секунду) или гигагерцах (ГГц – миллиард тактов в секунду). Разрядность шины данных - количество двоичных разрядов, которые процессор может обработать за одну операцию. Разрядность процессора измеряют в битах. Иногда уточняют и разрядность шины адреса. Она показывает, сколько ячеек (адресов) внутренней памяти может быть использовано данным процессором (так называемое адресное пространство процессора). Система команд и особенности архитектуры процессора (наличие КЭШ-памяти и др.). Быстродействие процессора определяется путём тестирования с помощью специальных компьютерных программ. 2. Не менее важна для работы компьютера оперативная память (ОЗУ). Модули памяти характеризуются быстродействием (максимальной скоростью записи или считывания информации) и информационной ёмкостью. В один компьютер можно установить несколько модулей ОЗУ. 3. Необходимым компонентом компьютерной системы является внешняя память. Носители информации могут быть различны по принципу записи и считывания данных и информационной ёмкости. Наличие устройств для записи и считывания различных носителей является важной характеристикой компьютера. 4. Наличие клавиатуры и дисплея необходимы для работы пользователя с ПК, но во многих случаях не обойтись без дополнительных внешних устройств. Их наличие или возможность их подключения – ещё одна важная характеристика компьютерной системы. 5. Всё, что сказано выше о характеристиках компьютера имеет отношение к аппаратной части компьютерной системы, но не менее важным показателем качества компьютера является его программное обеспечение Программное обеспечение ПК.Компьютерная программа представляет собой последовательность команд для процессора, хранящихся во внешней памяти. После запуска программы она загружается в оперативную память, затем процессор начинает считывать и исполнять команды. Необходимые для исполнения команд данные загружаются из внешней памяти в оперативную и процессор обрабатывает их. Полученные результаты снова помещаются в оперативную память. В процессе выполнения программы процессор может запрашивать данные с устройств ввода информации (так организуется диалог с пользователем) или пересылать результаты на устройства вывода информации. Всё, что делает компьютер, выполняется под управлением компьютерных программ. Собранный на заводе компьютер ничего не умеет. Чтобы сделать компьютер «умным», нужно заложить в него информацию – программы и данные. Составление компьютерных программ - сложный и трудоёмкий процесс. Им занимаются программисты, а пользователи должны уметь устанавливать и запускать уже готовые программы. Совокупность программ, которые установлены на компьютере (или те программы, которые можно на него установить), называют его программным обеспечением (ПО). Выделяют три вида ПО: Системное ПО необходимо для правильного функционирования компьютерной системы, обеспечения связи с пользователем и периферийным оборудованием, обслуживания компьютера, тестирования и диагностики неисправностей и т.д. Основой системного ПО является операционная система. К системным программам относят драйверы (программы для подключения внешних устройств), утилиты (программы для обслуживания), антивирусные программы, файрволы (защита от вирусов, вредоносных программ, фильтрация информации) и т.д. Прикладное ПО (приложения) дает возможность пользователю работать с информацией различных видов. Каждый пользователь нуждается в приложениях общего назначения (текстовые и графические редакторы, электронные таблицы, системы управления базами данных, коммуникационные программы и др.). Для использования в различных видах профессиональной деятельности могут быть использованы приложения специального назначения (бухгалтерские программы, системы автоматизированного проектирования и др.). Многие пользователи знакомы с обучающими программами, мультимедиа-приложениями (энциклопедии, справочники и т.д.), а начинается знакомство с компьютером обычно с компьютерных игр. Системы программирования - инструменты для программистов. Они представляют собой набор программ, с помощью которых можно создать другие программы. Каждая система программирования базируется на одном из языков программирования. (С другой точки зрения, системы программирования не являются отдельным классом ПО, а только одним из видов приложений специального назначения.) Установка и дальнейшее использование любой компьютерной программы возможна при соблюдении следующих условий. Во-первых, совместимость программы с процессором и операционной системой. Во-вторых, соблюдение требований, предъявляемых программой к системе (процессор не хуже..., ОЗУ не меньше..., операционная система не ниже... и т.д.). Процесс установки программного обеспечения на компьютер называют инсталляцией   |