Компьютерная техника

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки РФ

Магнитогорский государственный университет

Физико-математический факультет

Компьютерная техника

Выполнила: Харрасова Миляуша,

студентка 11 группы ФМФ

Магнитогорск

2004

План

Введение

1. Развитие компьютерной техники в XX - начале XXI века

2. Устройство компьютера

3. Компьютерная периферия

Список литературы

Введение

На простой вопрос, когда зародилась информатика и какой компьютер был первым, можно получить достаточно странный ответ: «IВМ РС ХТ», однако история компьютеров значительно богаче, и первый компьютер, созданный человеческим гением, конечно же, не IВМ РС ХТ, это всего лишь первый персональный компьютер, выпущенный фирмой IВМ.

Первоначально компьютер (от англ. computer - «вычислитель», «расчетчик») предназначался для выполнения сложных однообразных вычислений. История современной вычислительной техники насчитывает чуть более полувека, но первым механическим компьютером считают абак (который иногда ассоциируется с обычными счётами), упоминание о нём встречается ещё до новой эры.

Современный же компьютер - не только научный прибор, это огромный спектр возможностей. Кроме того, богатство предоставляемых компьютером возможностей связано не только с тем, что компьютер является универсальным механизмом для переработки информации, но и с тем, что к нему можно подключить самые разнообразные устройства для ввода, вывода, обработки и хранения информации.

1. Развитие компьютерной техники в XX - начале XXI века

Первое поколение ЭВМ, работавшее на лампах, просуществовало до конца 50-х годов. В 1959 году родилось второе поколение, работающее на транзисторах. Полупроводники были существенно надежней ламп, занимали меньше места и потребляли совсем немного электричества, поэтому только машин IBM 1401 серии было продано более 10 тыс. штук. СССР в те же годы выпускал не только стационарные ламповые ЭМВ для наведения истребителей-перехватчиков («СПЕКТР-4»), но и портативные полупроводниковые ЭВМ «КУРС», предназначенные для обработки радиолокационной информации. В этом же 1959-м IBM выпустила свой первый мэйнфрейм 7090 с быстродействием 230 тыс. операций в секунду и специальную модификацию IBM 7030 для ядерной лаборатории США в Лос-Аламосе.

В апреле 1964 года IBM анонсировала System/360 -- первое семейство универсальных программно-совместимых компьютеров и периферийного оборудования. Элементной базой семейства «360» были гибридные микросхемы, и новые модели стали считать машинами третьего поколения. Таким образом, транзисторные машины в биографии ЭВМ заняли всего лишь 5 лет. А спустя еще 6 лет, в 1971-м, IBM представила семейство System/370 на новой технической базе - монолитных интегральных схемах.

Идея универсальных вычислительных машин была прогрессивна в коммерческом плане, и уже не только военные и ученые, но и бизнесмены с политиками и промышленниками стали активно использовать ЭВМ в своей работе.

СССР в эти годы еще удерживал паритет по универсальным компьютерам, выпуская различные модификации ЭВМ -- «Минск», «Мир» и суперЭВМ - БЭСМ-6, способную производить в секунду 1 млн. операций. Семейство ЕС ЭВМ, разрабатываемое всем содружеством социалистических стран, вполне удовлетворяло потребности военно-промышленного комплекса и систем автоматического управления производственными процессами. Многопроцессорный вычислительный комплекс «Эльбрус-2» с производительностью 125 млн. операций в секунду совсем неплохо выглядел в 1985 году, хотя американский Сгау-2, достигший в том же 1985-м быстродействия 2 млрд. операций в секунду, шел с большим отрывом.

В настоящее время основные производители суперкомпьютеров поставили себе задачу к 2010 году достичь производительности в один петафлоп - миллион миллиардов операций с плавающей запятой в секунду. Задачи, которые будут решать суперкомпьютеры с такой производительностью, распадаются на два класса. К первому относятся криптография (в том числе взламывание кодов) и создание искусственного интеллекта, ко второму - моделирование ядерных взрывов, долгосрочный прогноз погоды и вычислительные задачи гидродинамики. В США главным заказчиком первого круга задач является Агентство национальной безопасности (АНБ), второго - NASA.

Но суперкомпьютеры делают сегодня не только в Америке. Японское правительство, потратив около 400 млн. долларов на финансирование 5-летней программы по созданию суперкомпьютера NEC Earth Simulator, состоящего из 5 120 процессоров, существенно обогнало американцев, достигнув быстродействия 36 Тфлопс. Эта компьютерная модель Земли, установленная в одноименном исследовательском центре в городе Иокогама, используется для анализа климатических изменений и определения закономерностей сейсмических процессов.

В России тоже производят суперкомпьютеры, и хотя состоят они из импортных комплектующих, решают наши задачи. В июле 2001 года в Межведомственном суперкомпьютерном центре была введена в действие система МВС-1000М с пиковой производительностью 1 Тфлопс (триллион операций с плавающей запятой в секунду). Пока в Москве работает всего одна такая машина, но в планы НИИ «Квант» входит постепенная замена суперкомпьютеров предыдущего поколения МВС-100 на новые машины. Совсем недавно фирма Cray запустила Cray XI стоимостью 2,5 млн. долларов с потенциальными характеристиками 52,4 Тфлопс и 65,5 Терабайт ОЗУ, то есть суперкомпьютер, способный производить 50 триллионов операций с плавающей точкой и удерживающий в оперативной памяти все библиотеки мира. Осенью 2002 года японский NEC Earth Simulator был самым быстрым компьютером в мире, но весной 2003-го официальным лидером скорее всего станет Cray XI. Конечно, до придуманного в 1981 году Станиславом Лемом GOLEM XIV этим суперкомпьютерам еще далеко, но и такие параметры - тоже неплохо. Опять же до 2029 года, когда, по мысли фантаста, должен быть собран GOLEM, время еще есть. Кстати, GOLEM (ГОЛЕМ) переводится как «генеральный управитель, дальномыслящий, этически стабилизированный, мультимоделирующий» - General Operator, Longrange, Ethically Stabilized, Multi-modelling.

Если же говорить о персональных компьютерах, то у них существует два дня коммерческого рождения. Первый - это апрель 1977 года, когда на Компьютерной ярмарке в Сан-Франциско был продемонстрирован Apple II. Однако во всем мире, кроме Америки, не Макинтоши ассоциируются с домашним и личным компьютером. Эту нишу сегодня занимает другая разновидность ЭВМ, официальная презентация которой состоялась 12 сентября 1981 года в Нью-Йорке, - IBM PC и совместимые с ними компьютеры. Их производят во всех уголках планеты, и именно они составляют основной парк персональных машин. Главная причина такой популярности - «открытость» платформы, при которой любой производитель может сам делать то «железо», которое ему надо. Сегодня в мире очень много фирм, производящих компьютеры, и еще больше - пишущих программное обеспечение. Без операционной системы и прикладных программ PC - просто набор красивых предметов. Именно полезность в работе, учебе, быту и на отдыхе вызывает неугасающий интерес современного человека к вычислительной технике.

2. Устройство компьютера

В основу устройства компьютера положен принцип открытой архитектуры, т.е. возможность подключения к системе дополнительных независимо разработанных устройств для различных прикладных применений. Все устройства подключаются к системе и взаимодействуют друг с другом через общую шину.

Внешний взгляд на компьютер позволяет назвать такие компоненты, входящие в его состав как:

§ Системный блок

§ Монитор (вместе с видеокартой монитор образует видеосистему)

§ Клавиатура

Конструктивно системный блок может быть выполнен в горизонтальном (Desk Top) и вертикальном (Mini Tower) исполнении. В системном блоке размещаются модули.

Системная плата (motherboard - материнская плата)

На системной плате расположены все основные компоненты компьютера:

§ центральный процессор,

§ оперативная память,

§ ПЗУ (постоянное запоминающее устройство),

§ энергонезависимая память,

контроллер клавиатуры и т.д

Типичная современная материнская плата

Центральный процессор (CPU - central processor unit) - "мозг" компьютера, именно он распознает и выполняет команды и программы, задаваемые компьютеру, считывает и записывает информацию в память, передает команды другим частям компьютера. От того, насколько мощный процессор установлен в компьютере, во многом зависит его производительность.

С внешними устройствами процессор может обмениваться данными благодаря общей шине, в состав которой входят шины адреса, данных и управления. Разрядность шины может быть - 8, 16, 32, 64. Процессор может выполнять четыре основных математических действия: сложение, вычитание, умножение и деление над двоичными числами, а, кроме того, операции компьютерной логики: сравнение, условный переход и повторение.

Модуль памяти

Практически любой компьютер оснащен оперативной памятью, выполненной на микросхемах. Она состоит из определенного количества ячеек памяти, каждая из которых имеет свой собственный адрес или просто номер в двоичном коде. Оперативная память предназначена в основном для хранения выполняемых программ и их данных в течение всего времени, пока компьютер работает. Она подобна грифельной доске, информация на которой постоянно вытирается, заменяется новой и полностью исчезает после выключения компьютера.

Бывает ОЗУ объемом 0,64, 1, 4, 8, 16, 32, 64 и более Мбайт. Информация в оперативной памяти хранится до момента выключения компьютера.

Кроме собственной электронной памяти (ОЗУ), или, так сказать, внутренней памяти компьютера он имеет и ВНЕШНЮЮ ПАМЯТЬ, размещаемую на дисках - внешних носителях информации. Внешняя память, по объему, как правило, гораздо больше оперативной памяти компьютера, однако скорость взаимодействия процессора с оперативной памятью выше, чем с любыми внешними накопителями. Самый популярные носители: жесткие, или фиксированные, встроенные в системный блок компьютера и обычно называемые ВИНЧЕСТЕР, однако в последнне время начали продаваться внешние накопители на жестких магнитных дисках - внешние винчестеры.

Монитор - это устройство, через которое мы воспринимаем всю визуальную информацию от компьютера. Данные, отображаемые на экране монитора, хранятся в определенном блоке памяти компьютера (видеопамять). Управляет работой монитора устройство, размещенное в системном блоке и называемое видеокартой или видеоадаптером. Видеокарта вместе с монитором и образуют видеосистему. Процессор помещает в видеопамять данные, а видеокарта монитора примерно 60 раз в секунду просматривает данные и рисует соответствующее их содержанию изображение на экране.

Современные мониторы бывают постороенными на основе электронно-лучевой трубки (CRT) или жидко-кристаллическими (LCD). В CRT-мониторах изображение получается в результате свечения специального вещества - люминофора под воздействием потока электронов. LCD-мониторы сделаны из вещества, находящегося в жидком состоянии, но имеющего при этом некоторые свойства кристаллов.

LCD монитор от фирмы Samsung

Клавиатура компьютера работает под управлением программ, которые определяют, какую информацию получает компьютер в результате нажатия клавиш. Механизм обработки сигналов, поступающих от клавиатуры, примерно следующий. Каждая клавиша на клавиатуре имеет свой номер, называемый кодом.

Образцы различного конструктивного исполнения клавиатур современных компьютеров

После нажатия клавиши клавиатура посылает процессору сигнал прерывания и заставляет процессор приостановить свою работу и переключиться на программу обработки прерывания клавиатуры. При этом клавиатура в своей собственной специальной памяти запоминает, какая клавиша была нажата (обычно в памяти клавиатуры может храниться до 20 кодов нажатых клавиш, если процессор не успевает ответить на прерывание). После передачи кода нажатой клавиши процессору эта информация из памяти клавиатуры исчезает.

3. Компьютерная периферия

компьютерный техника архитектура плата

Для работы со многими современными программами практически обязательным является использование мыши или иного заменяющего ее устройства (трекбола, сенсорной панели и т.д.). Эти устройства называются указательными устройствами, так как они позволяют указывать на те или иные элементы на экране компьютера.

На настольных компьютерах наиболее часто используемым указательным устройством является мышь - манипулятор, представляющий собой небольшую коробочку (обычно серого цвета) с двумя или тремя кнопками, легко умещающуюся в ладони. Вместе с проводом для подключения к компьютеру это устройство действительно напоминает мышь с хвостом. При перемещении мыши по столу или иной поверхности на экране компьютера соответственным образом передвигается указатель мыши (обычно - стрелка). Когда необходимо выполнить то или иное действие, например, выполнить пункт меню, на который установлен указатель мыши, пользователь нажимает ту или иную кнопку мыши. Некоторые пользователи предпочитают применять не мышь, а трекбол - манипулятор в форме шара на подставке.

Для создания резервных копий информации, размещенной на жестких дисках компьютера, широко используются стримеры - устройства для записи информации на кассеты (картриджи) с магнитной лентой (см. рисунок слева). Стримеры просты в использовании и обеспечивают самое дешевое хранение данных. Разные стримеры отличаются по емкости (от 20 Мбайт до 40 Гбайт на одной кассете), типу используемых кассет, исполнению (внутреннему или внешнему), интерфейсу, скорости чтения-записи данных (от 100 Кбайт/с до 5 Мбайт/с и более), надежности записи на ленту и т.д. В продаже имеются стримеры самого разного назначения - от недорогих моделей, рассчитанных на потребности индивидуальных пользователей, до очень быстрых и надежных стримеров с автоматической сменой кассет, используемых для резервирования десятков и сотен Гбайт данных.

Магнитооптические диски применяются, для резервирования данных и для хранения редко используемых данных. Они значительно удобнее кассет стримера, поскольку пользователь может работать с такими дисками как с обычными жесткими дисками, только съемными и несколько более медленными.

С магнитооптическими дисками конкурируют дисководы для съемных гибких и жестких дисков фирм Iomega, Syquest и др. Их назначение - то же, что у магнитооптических дисков, отличие лишь в технологии записи информации. Наиболее популярны дисковод Iomega ZIP емкостью 100 Мбайт (он дешев, но не быстр, так как использует гибкие диски) и более дорогой, но и более быстрый дисковод на сменных жестких дисках емкостью 270 Мбайт фирмы Syquest.

Принтер (печатающее устройство) предназначен для вывода информации на бумагу. Обычно принтеры могут выводить не только текстовую информацию, но также рисунки и графики. Одни принтеры позволяют печатать только в одном цвете (черном), другие могут выводить также и цветные изображения.

Матричные (или точечно-матричные) принтеры ранее были наиболее распространенными принтерами для IBM PC. Сейчас эти принтеры сильно потеснены струйными и лазерными, так как обеспечивают значительно худшее качество печати, сильно шумят при работе и малопригодны для цветной печати. Однако матричные принтеры применяются до сих пор, так как они недороги, а стоимость отпечатанной страницы у них самая низкая.

Струйные принтеры сейчас являются одним из наиболее распространенных типов принтеров для IBM PC. В струйных принтерах изображение формируется микрокаплями специальных чернил, выбрасываемых на бумагу через сопла в печатающей головке. Как и в матричных принтерах, печатающая головка струйного принтера движется по горизонтали, а по окончании печати каждой горизонтальной полосы изображения бумага продвигается по вертикали. В отличие от матричных принтеров, струйные принтеры работают с гораздо меньшим шумом, обеспечивают лучшее качество печати и самую дешевую цветную печать приемлемого качества. Однако стоимость отпечатанной страницы на них - выше, чем на матричных принтерах.

Лазерные принтеры обеспечивают наилучшее (близкое к типографскому) качество черно-белой печати, а цветные лазерные принтеры -- также и очень высокое качество цветной печати. В лазерных принтерах используется принцип ксерографии: изображение переносится на бумагу со специального барабана, к которому электрически притягиваются частички краски (тонера). Отличие от обычного копировального аппарата состоит в том, что печатающий барабан электризуется с помощью лазера по командам из компьютера. Лазерные принтеры обеспечивают самую высокую среди всех принтеров скорость печати и не требуют специальной бумаги.

Для всех пользователей, желающих использовать глобальные электронные сети типа InterNet, работать с электронной почтой, получать извне офиса доступ к локальной сети своей фирмы, посылать и получать факсы с помощью компьютера и т.д., необходим модем или факсмодем. Модем - это устройство для обмена информацией с другими компьютерами через телефонную сеть. Факс-модем - устройство, сочетающее возможности модема и средства для обмена факсимильными изображениями с другими факс-модемами и обычными телефаксными аппаратами. Большинство современных модемов являются факс-модемами. Некоторые 'модемы обладают голосовыми возможностями и могут, например, использоваться в качестве автоответчика.

Модемы бывают внутренними (в виде электронной платы, подключаемой к шине ISA компьютера), внешними - в виде отдельного устройства, и в виде PC-карты, для подключения к портативному компьютеру. Модемы отличаются друг от друга максимальной скоростью передачи данных (2400, 9600, 14400, 19200, 28800, 33600 бит в секунду) и поддерживаемыми протоколами связи. Большинство современных модемов работает со скоростью 14400-33600 бит/с (выжимая из телефонных линий все возможное) и поддерживает средства исправления ошибок и сжатия данных (стандарты V.42 и V42bis). Для устойчивой работы на отечественных телефонных линиях импортные модемы должны быть соответствующим образом адаптированы.

Средства «мультимедиа». Термин «мультимедиа» происходит от латинского слова media, переводимого как «среда или носитель информации». Таким образом, «мультимедиа» означает возможность работы с информацией в различных видах, а не только в цифровом виде, как у обычных компьютеров. Прежде всего, здесь имеются в виду звуковая и видеоинформация.

Мультимедиа-программами называются программы, использующие звуковые и анимационные средства. В последние годы мультимедиа-средства распространяются все шире, и многие программы чисто елового назначения тоже стали в той или иной мере мультимедийными.

Мультимедиа-компьютеры - это, естественно, компьютеры, способные выполнять мультимедиа-программы. Грубо говоря, считается, что для этого компьютер должен быть оснащен дисководом для компакт-дисков, звуковой картой и акустическими системами (колонками) или наушниками. Есть еще требования к быстродействию, объему оперативной памяти и т.д., но большинство современных компьютеров им удовлетворяет.

Многие фирмы выпускают так называемые комплекты мультимедиа-модернизации, включающие звуковую карту, колонки, дисковод для компакт-дисков и некоторое программное обеспечение. Покупка комплекта мультимедиа-модернизации - самый простой способ превратить обычный компьютер в мультимедиа-компьютер. Однако никто не мешает приобрести необходимые для модернизации компоненты по отдельности.

Список литературы

1. Алексеев В.Е. Вычислительная техника и программирование. - М.: Высшая школа, 1991.

2. Кнут Д. Искусство программирования. - М.: Мир, 1989.

3. Фигурнов В.Э. IBM PC для пользователя. Краткий курс. - М.: Инфра-М, 1999.

4. Симонович С. Вы купили компьютер. - М.: АСТпресс, 2001.

5. Ячиков В.М. Информатика. - М.: Школа-пресс, 1999.

6. PCMagazine.

7. PCUpgrade.

8. GameEXE.

9. Chip.

10. www.ixbt.com

11. www.computerra.ru

Размещено на Allbest.ru