реферат. Шахтарин_Егор_ИС21. Шахтарин Егор ис21
 Скачать 24.35 Kb.
|
|
Шахтарин Егор ИС-21 Архитектура ЭВМ и основы ОС 1. История развития ВТ(Вычислительной Техники) Основными этапами становления и развития вычислительной техники являются: 1. Ручной - с 50-го тысячелетия до н. э .; 2. Механический - с середины XVII века; 3. Электромеханический - с девяностых годов XIX века; 4. Электронный - с сороковых годов XX века. 1. Ручной период автоматизации вычислений начался на заре человеческой цивилизации. Он базировался на использовании пальцев рук и ног. Счет с помощью группировки и перекладывания предметов явился предшественником счета на абаке - наиболее развитом счетном приборе древности. Аналогом абака на Руси счетов, дошедших до наших дней. Использование абака предполагает выполнение вычислений по разрядам, то есть наличие некоторой позиционной системы счисления. Вычисления на них проводились путем перемещения счетных костей и камешков (Кальк) в полосковых углублениях досок из бронзы, камня, слоновой кости, цветного стекла. В своей примитивной форме абак был дощечкой (позже он принял вид доски, разделенной на колонки перегородками). На ней проводились линии, разделявшие ее на колонки, а камешки раскладывались в эти колонки по тому же позиционным принципом, по которому кладется число на наши счеты. Это нам известно от ряда греческих авторов. Первым устройством для выполнения умножения был набор деревянных брусков, известных как палочки Непера. Они были изобретены шотландцем Джоном Непером (1550-1617рр.). На таком наборе из деревянных брусков была размещена таблица умножения. Кроме того, Джон Непер в начале XVII века ввел логарифмы, что сделало революционное воздействие на счет. Изобретенная им логарифмическая линейка - это счетный инструмент для упрощения вычислений, с помощью которого операции над числами заменяются операциями над логарифмами этих чисел. Конструкция линейки сохранилась в основном до наших дней. Вычисления с помощью логарифмической линейки проводятся просто, быстро, но приблизительно. И, следовательно, она не годится для точных, например финансовых расчетов. Она, несомненно, является венцом вычислительных инструментов ручного периода автоматизации. 2. Развитие механики в XVII веке стал предпосылкой создания вычислительных устройств и приборов, использующих механический способ вычислений. Эскиз механического тринадцятиразрядного устройства заключает с десятью колесами был разработан еще Леонардо да Винчи (1452- 1519рр). По этим чертежам в наши дни фирма IBM в целях рекламы построила работоспособную машину. Первая механическая счетная машина была изготовлена в 1623 г.. Профессором математики Вильгельмом Шиккардом (1592-1636рр.). В ней были механизированы операции сложения и вычитания, а умножение и деление выполнялось с элементами механизации. Но машина Шиккарда вскоре сгорела во время пожара. Поэтому биография механических вычислительных устройств ведется от машины, заключает, изготовленной в 1642 Блез Паскаль (1623-1662), в дальнейшем великим математиком и физиком. 3. Электромеханический этап развития вычислительной техники является наименее продолжительным и охватывает около 60 лет - от первого табулятора Г. Холлерита к первой ЭВМ "ENIAC". В конце XIX в. были созданы сложные механические устройства. Важнейшим из них был устройство, разработанное американцем Германом Холлеритом. Исключительность его заключалась в том, что в нем впервые была употреблена идея перфокарт и расчеты велись с помощью электрического тока. Это сочетание делало машину настолько работоспособной, что она получила широкое применение в свое время. Например, при перечислении населения в США, проведенного в 1890, Холлерит, с помощью своих машин смог выполнить за три года то, что вручную делалось бы в течении семи лет, причем гораздо большим числом людей. Начало - тридцатые годы XX века - разработка рахунковоаналитичних комплексов, состоящих из четырех основных устройств: перфоратора, контрольника, сортировщика и табулятора. На базе таких комплексов создаются вычислительные центры. В это же время развиваются аналоговые машины. 4. Электронный этап, начало которого связывают с созданием в США в конце 1945 электронной вычислительной машины ENIAC американским инженером-электронщиком Дж. П. Эккерт и физиком Дж.У. Моучли. В истории развития ЭВТ принято выделять несколько поколений, каждое из которых имеет свои отличительные признаки и уникальные характеристики. Главное отличие машин разных поколений состоит в элементной базе, логической архитектуре и программном обеспечении. Персональный Компьютер, компьютер, специально созданный для работы в однопользовательском режиме. Появление персонального компьютера напрямую связана с рождением микрокомпьютера. ПК - настольный или портативный компьютер, который использует микропроцессор как единый центральный процессор, выполняющий все логические и арифметические операции. Эти компьютеры относят к вычислительным машинам четвертого и пятого поколения. Помимо ноутбуков, к переносным микрокомпьютеров относят и карманные компьютеры-палмтопы. Основными признаками ПК являются шинная организация системы, высокая стандартизация аппаратных и программных средств. Компьютеры будут способны воспринимать информацию с рукописного или печатного текста, с бланков, с человеческого голоса, узнавать пользователя по голосу, осуществлять перевод с одного языка на другие. Это позволит общаться с ЭВМ всем пользователям, даже тем, кто не обладает специальными знаниями в этой области. ЭВМ будет помощником человеку во всех областях. Вычислительная техника облегчает нам жизнь, а с другой стороны она забирает человеческие навыки том, что человек доверяет свою работу. 2. Аппаратное и системное программное обеспечение Компьютер — это не один электронный аппарат, а комплекс взаимосвязанных устройств, каждое из которых выполняет определенные функции. Этот комплекс и есть аппаратное обеспечение1. Создано множество разновидностей персональных компьютеров (ПК). Наиболее популярными являются компьютеры типа IBM PC (International Business Machines Personal Computer). Компьютеры этого типа выпускают сотни производителей в мире. Кроме того, существуют ПК других типов. Например, Macintosh фирмы Apple. Однако основные принципы обработки информации и взаимодействия с пользователем одинаковы для всех ПК. Персональный компьютер может работать со множеством различных дополнительных устройств, подключаемых к нему по мере необходимости для решения поставленных задач. К ним относятся сканеры, манипулятор «мышь», принтеры, графопостроители и т. д. ПК могут быть объединены в локальные, региональные, глобальные сети. Для этого требуется сетевое и коммуникационное оборудование: сетевые платы, модемы, адаптеры и многое другое. Кроме того, существуют машины других классов — более мощные, чем ПК. Там, где высоки требования к скорости расчетов и объему данных (космическая оборона, метеорология), применяют большие ЭВМ и супер-ЭВМ. Их английское название — mainframe. Аппаратное обеспечение тесно связано с таким понятием, как «конфигурация», которое означает, что данный компьютер может работать с разным набором внешних устройств. Минимальная конфигурация — минимальный набор составляющих элементов, без которых работа с ПК становится невозможной. Этот набор включает системный блок, монитор (дисплей) и клавиатуру. Типовой комплект ПК включает системный блок, монитор, клавиатуру, принтер и манипулятор «мышь». Расширение функций, выполняемых ПК, обеспечивают дополнительные устройства. Например, джойстик используется для управления в компьютерных играх; сканер необходим для считывания информации с плоских носителей по принципу преобразования отображенного луча; модем предназначен для работы электронной почты. Основной узел компьютера — системный блок. Устройства, находящиеся внутри блока, называются внутренними, а устройства, подключаемые к нему снаружи, — внешними. Внешние дополнительные устройства, предназначенные для ввода, вывода и длительного хранения данных, также называют периферийными. В системном блоке располагаются основные аппаратные части ПК: микропроцессор, который выполняет поступающие на его вход команды, проводит вычисления и управляет работой всех составляющих компьютера; оперативная память, предназначенная для временного хранения данных, а также постоянно хранящегося встроенного блока операционной системы; накопители на жестких и гибких магнитных дисках; дисководы для компакт-дисков (CD-ROM), звуковые карты, видеоплата; электронные схемы, управляющие элементами компьютера, обменом данных, отображением информации (диском, монитором, принтером). Клавиатура — устройство для ввода алфавитно-цифровой информации. Внешний вид клавиатуры и расположение клавиш зависят от модели компьютера. Условно клавиатуру можно разбить на следующие рабочие участки: функциональные клавиши; основная алфавитно-цифровая и знаковая клавиатура (центральная часть); дополнительная клавиатура справа (если светится индикатор NumLock — цифровая, если нет — управление курсором); специальные клавиши (служебные): Enter, Esc, Backspace, Tab, Del, Space, Ins, NumLock, CapsLock. Клавиши, изменяющие значение других клавиш — Ctrl, Alt. Клавиши управления курсором — Home, End, Page Down, Page Up. Принтер предназначен для вывода информации на бумагу или прозрачный носитель. По принципу действия различают матричные, струйные, лазерные, светодиодные принтеры. Монитор — устройство визуального представления данных. Его основными потребительскими характеристиками являются: размер, шаг маски экрана, максимальная частота регенерации изображения, класс защиты. Работает монитор под управлением специального аппаратного устройства — видеоадаптера, который предусматривает два режима: текстовый и графический. В текстовом режиме экран представляет матрицу размером 25 х 80. В каждое знакоместо может быть введен любой символ кодовой таблицы. В графическом режиме изображение формируется совокупностью точек, каждая из которых характеризуется цветом. Размер экрана измеряется между противоположными углами кинескопа по диагонали. Стандартные размеры: 14", 15", 17", 19", 20", 21" (единица измерения " — дюйм). Универсальными являются мониторы 15 и 17 дюймов. Для работы с графикой используют мониторы размером 19—21 дюймов. Дж. Нейманом, Г. Голдешайном и А. Беркси были высказаны основные идеи построения ЭВМ (1941 г.). Впоследствии они получили название «принципы фон Неймана», которые используются и сейчас. Работа над первой электронной вычислительной машиной началась в США в середине 1943 г. по заказу артиллерийского управления. Руководителями были Д. Моучли и Д. Эккерт. Начиная с 1944 г. к работе был привлечен крупнейший американский математик Джон фон Нейман. Постройка машины была завершена в конце 1945 г.; машина получила название ЭНИАК (ENIAC — Elektronic Numerical Integrator and Calculator — электронный цифровой интегратор и вычислитель). Принципы фон Неймана: использование двоичной системы счисления; принцип хранимой в памяти программы. Первый компьютер, построенный по принципам фон Неймана, был сделан английским исследователем М. Уилксом (ЭДСАК — Electronic Delay Storage Automatic Calculator) в 1949 г. Арифметические операции он выполнял со скоростью: умножение — 8,5 мсек, сложение — 70 мкс (1мкс = 10 с). Если связать принцип хранимой в памяти программы с двоичной системой, то такая связь дает следующее преимущество. Для записи команды в память ей необходимо придать числовой вид, что позволяет производить преобразование кодов в процессе работы. А это, в свою очередь, привело к возможности переадресации и формированию команд самой машиной и позволило создать языки программирования. Одной из причин успеха компьютеров IBM PC является принцип открытой архитектуры, который предусматривает возможность дополнения имеющихся аппаратных средств новыми компонентами без замены старых (наращивание оперативной памяти, подключение дополнительных устройств). Кроме этого, можно заменять старые компоненты новыми, более совершенными. Программное и аппаратное обеспечение в компьютере работают в неразрывной связи и в непрерывном взаимодействии. Программное обеспечение (ПО) — это совокупность всех программ и служебных данных для них, предназначенных для управления компьютером. Основной принцип построения ПО заключается в выделении отдельных функций и оформлении их в виде стандартных моделей или блоков. ПО можно подразделить на: системное программное обеспечение; системы программирования; прикладное программное обеспечение. Системное программное обеспечение — это совокупность программ, предназначенных для организации вычислительных и управленческих процессов и решения часто встречающихся задач широкого круга пользователей. К системному ПО относятся: операционные системы (ОС). ОС (ОС ДВК, OS/2, UNIX, MS DOS, WINDOWS), представляющие собой наиболее важный тип системного программного обеспечения. Выделение ОС в отдельную группу произошло по мере усложнения ЭВМ операционные среды и оболочки (FAR, Norton Commander, Windows 3.x и др.). Они обеспечивают наглядный и удобный способ представления информации на экране; средства контроля и диагностики аппаратуры (DiskTools, Norton disk doctor и др.). Служат для выявления и локализации неисправностей в аппаратной части и в программном обеспечении; обслуживающие программы — антивирусы, архиваторы (AidsTest, WinRar и др.). Системы программирования (Паскаль, Си, объектно-ориентированная система Delphi и др.) обеспечивают создание программ на машинном языке. Прикладное программное обеспечение — это совокупность программ, предназначенных для выполнения конкретных задач пользователя. Прикладные ПО делят: На метод-ориентированные программы, реализующие определенные методы решения математических задач; проблемно-ориентированные программы, предназначенные для решения задач из определенной сферы деятельности специалиста, например, экономиста и бухгалтера — Галактика, Бухгалтерия1С, документоведа — Дело, Solo; программы общего назначения (текстовые редакторы или процессоры, графические редакторы, электронные таблицы, системы управления базами данных, средства коммуникации). Программа — это набор инструкций на машинном языке, который хранится в памяти ЭВМ и по команде пользователя загружается для выполнения. Основу построения программы составляют принцип соглашений и принцип умолчания. Принцип соглашений определяет набор функций, которые будут выполняться конкретной программой и варианты исполнения каждой функции. Например, для операционной оболочки NC: нажатие функциональной клавиши F5 активизирует функцию копирования. Принцип умолчания устанавливает конкретный вариант исполнения функции (при наличии альтернатив), если пользователь явным образом не потребовал иного. Например, для NC: F5 — копирование с тем же именем в соседний каталог. Основная характеристика программы — интерфейс — совокупность средств, с помощью которых программа «общается» с пользователем. Существуют следующие виды интерфейса: задание параметров в командной строке. Sort.exe < list.txt > sortlist.txt / R пакетная обработка — усложненный вид интерфейса. Файл содержит описание задания; диалоговый интерфейс; интерактивный интерфейс, которым обладает современное ПО. Для рассмотрения вопросов работы вычислительной системы удобно классифицировать ПО по уровням. Самым низким уровнем ПО является обеспечение, отвечающее за взаимодействие с базовыми аппаратными средствами (ПО базового уровня). Базовые программные средства хранятся в постоянном запоминающем устройстве (ROM — Read Only Memory). Программы, работающие на системном уровне, обеспечивают взаимодействие прочих программ компьютера с базовым программным и аппаратным обеспечением. Основное назначение программ служебного уровня состоит в автоматизации работ по проверке, наладке и настройке компьютера. |