Основные характеристики ЭВМ. Основные термины, определения и понятия ЭВМ. Эвм и персональные компьютеры

Компьютерная грамотность предполагает наличие представления о пяти поколениях ЭВМ, которое Вы получите после ознакомления с данной статьей.

Когда говорят о поколениях, то в первую очередь говорят об историческом портрете электронно-вычислительных машин (ЭВМ).

Фотографии в фотоальбоме по истечении определенного срока показывают, как изменился во времени один и тот же человек. Точно так же поколения ЭВМ представляют серию портретов вычислительной техники на разных этапах ее развития.

Всю историю развития электронно-вычислительной техники принято делить на поколения. Смены поколений чаще всего были связаны со сменой элементной базы ЭВМ, с прогрессом электронной техники. Это всегда приводило к росту быстродействия и увеличению объема памяти. Кроме этого, как правило, происходили изменения в архитектуре ЭВМ, расширялся круг задач, решаемых на ЭВМ, менялся способ взаимодействия между пользователем и компьютером.

ЭВМ первого поколения

Онибыли ламповыми машинами 50-х годов. Их элементной базой были электровакуумные лампы. Эти ЭВМ были весьма громоздкими сооружениями, содержавшими в себе тысячи ламп, занимавшими иногда сотни квадратных метров территории, потреблявшими электроэнергию в сотни киловатт.

Например, одна из первых ЭВМ – представляла собой огромный по объему агрегат длиной более 30 метров, содержала 18 тысяч электровакуумных ламп и потребляла около 150 киловатт электроэнергии.

Для ввода программ и данных применялись перфоленты и перфокарты. Не было монитора, клавиатуры и мышки. Использовались эти машины, главным образом, для инженерных и научных расчетов, не связанных с переработкой больших объемов данных. В 1949 году в США был создан первый полупроводниковый прибор, заменяющий электронную лампу. Он получил название транзистор .

ЭВМ второго поколения

Транзисторы

В 60-х годах транзисторы стали элементной базой для ЭВМ второго поколения. Машины стали компактнее, надежнее, менее энергоемкими. Возросло быстродействие и объем внутренней памяти. Большое развитие получили устройства внешней (магнитной) памяти: магнитные барабаны, накопители на магнитных лентах.

В этот период стали развиваться языки программирования высокого уровня: ФОРТРАН, АЛГОЛ, КОБОЛ. Составление программы перестало зависеть от конкретной модели машины, сделалось проще, понятнее, доступнее.

В 1959 г. был изобретен метод, позволивший создавать на одной пластине и транзисторы, и все необходимые соединения между ними. Полученные таким образом схемы стали называться интегральными схемами или чипами. Изобретение интегральных схем послужило основой для дальнейшей миниатюризации компьютеров.

В дальнейшем количество транзисторов, которое удавалось разместить на единицу площади интегральной схемы, увеличивалось приблизительно вдвое каждый год.

ЭВМ третьего поколения

Это поколение ЭВМ создавалось на новой элементной базе – интегральных схемах (ИС) .

Микросхемы

ЭВМ третьего поколения начали производиться во второй половине 60-х годов, когда американская фирма IBM приступила к выпуску системы машин IBM-360. Немного позднее появились машины серии IBM-370.

В Советском Союзе в 70-х годах начался выпуск машин серии ЕС ЭВМ (Единая система ЭВМ) по образцу IBM 360/370. Скорость работы наиболее мощных моделей ЭВМ достигла уже нескольких миллионов операций в секунду. На машинах третьего поколения появился новый тип внешних запоминающих устройств – магнитные диски.

Успехи в развитии электроники привели к созданию больших интегральных схем (БИС) , где в одном кристалле размещалось несколько десятков тысяч электрических элементов.

Микропроцессор

В 1971 году американская фирма Intel объявила о создании микропроцессора. Это событие стало революционным в электронике.

Микропроцессор – это миниатюрный мозг, работающий по программе, заложенной в его память.

Соединив микропроцессор с устройствами ввода-вывода и внешней памяти, получили новый тип компьютера: микро-ЭВМ.

ЭВМ четвертого поколения

Микро-ЭВМ относится к машинам четвертого поколения. Наибольшее распространение получили персональные компьютеры (ПК). Их появление связано с именами двух американских специалистов: и Стива Возняка. В 1976 году на свет появился их первый серийный ПК Apple-1, а в 1977 году – Apple-2.

Однако с 1980 года «законодателем мод» на рынке ПК становится американская фирма IBM. Ее архитектура стала фактически международным стандартом на профессиональные ПК. Машины этой серии получили название IBM PC (Personal Computer). Появление и распространение ПК по своему значению для общественного развития сопоставимо с появлением книгопечатания.

С развитием этого типа машин появилось понятие «информационные технологии», без которых невозможно обойтись в большинстве областей деятельности человека. Появилась новая дисциплина – информатика.

ЭВМ пятого поколения

Они будут основаны на принципиально новой элементной базе. Основным их качеством должен быть высокий интеллектуальный уровень, в частности, распознавание речи, образов. Это требует перехода от традиционной фон-неймановской к архитектурам, учитывающим требования задач создания искусственного интеллекта.

Таким образом, для компьютерной грамотности необходимо понимать, что на данный момент создано четыре поколения ЭВМ :

• 1-ое поколение: 1946 г. создание машины ЭНИАК на электронных лампах.
• 2-ое поколение: 60-е годы. ЭВМ построены на транзисторах.
• 3-ье поколение: 70-е годы. ЭВМ построены на интегральных микросхемах (ИС).
• 4-ое поколение: Начало создаваться с 1971 г. с изобретением микропроцессора (МП). Построены на основе больших интегральных схем (БИС) и сверх БИС (СБИС).

Пятое поколение ЭВМ строится по принципу человеческого мозга, управляется голосом. Соответственно, предполагается применение принципиально новых технологий. Огромные усилия были предприняты Японией в разработке компьютера 5-го поколения с искусственным интеллектом, но успеха они пока не добились.

Компьютер (от английского computer — вычислитель) - это программируемое электронно-вычислительное устройство, предназначенное для хранения и передачи информации, а также обработки данных. То есть компьютер представляет собой комплекс программно-управляемых электронных устройств.

Термин «персональный компьюте р» - синоним аббревиатуры «ЭВМ » (электронная вычислительная машина). Когда появились персональные компьютеры, термин ЭВМ вскоре вышел из употребления, будучи замененным термином «компьютер», «PC » или «ПК ».

Компьютер может при помощи вычислений производить обработку информации по определенному алгоритму. Помимо этого, программное обеспечение позволяет компьютеру хранить, принимать и искать информацию, а также выводить ее на различные устройства ввода. Название компьютеров произошло от их основной функции - вычислений, но сегодня помимо вычислений компьютеры используют для обработки информации, а также для игр.

Схему компьютера предложил в1949 году математик Джон фон Нейман, и с тех пор принцип устройства почти не изменился.

По принципам фон Неймана компьютер должен состоять из следующих устройств:

арифметическо-логическое устройство, которое выполняет логические и арифметические операции;

запоминающее устройство для хранения данных;

устройство управления, организующее процесс выполнения программ;

устройства ввода-вывода информации.

Компьютерная память должна состоять из определенного числа пронумерованных ячеек, каждая из которых содержит инструкции программ или обрабатываемые данные. Ячейки доступны всем устройствам компьютера.

Большинство компьютеров проектируются по принципу открытой архитектуры:

описание конфигурации и принципа действия ПК, позволяющее собирать компьютер из отдельных деталей и узлов;

наличие в компьютере расширительных гнезд, в которые можно вставлять устройства, которые соответствуют заданному стандарту.

В большинстве сегодняшних компьютеров проблема в первую очередь описывается в понятном виде, предоставляя информацию в двоичном виде, а затем она обрабатывается при помощи логики и простой алгебры. Так как почти всю математику можно свести к выполнению булевых операций, то при помощи быстрого электронного компьютера можно решить большинство математических задач. Результат вычислений представляется пользователю устройствами ввода информации - принтерами, ламповыми индикаторами, мониторами, проекторами.

Однако было выяснено, что компьютерам не под силу решить любую математическую задачу. Английский математик Алан Тьюринг описал первые задачи, которые невозможно решить с помощью компьютера.

Применение компьютеров

Первые ЭВМ были созданы только для вычислений (что следует из названия), и первым высокоуровневым языком программирования стал Фортран, который был предназначен только для производства математических расчетов.

Затем компьютерам нашли еще одно применение - базы данных. В первую очередь в них нуждались банки и правительства. Для баз данных требовались более сложные компьютеры с развитыми системами хранения информации и ввода-вывода. Был разработан соответствующий этим требованиям язык Кобол. Через некоторое время появились системы управления базами данных (СУБД), у которых были собственные языки программирования.

Еще одно применение компьютеров - управление различными устройствами. Эта область развивалась постепенно, от узкоспециализированных устройств (зачастую аналоговых) до стандартных компьютерных систем, с помощью которых запускаются управляющие программы. Помимо этого, все больше современной техники включает в себя управляющий компьютер.

Сегодня развитие компьютера достигло такого уровня, что он является основным информационным инструментом как дома, так и в офисе. Таким образом, через компьютер осуществляется почти вся работа с информацией - от набора текстов до просмотра фильмов. Это также относится к хранению и пересылке информации.

Ученые используют современные суперкомпьютеры, чтобы смоделировать сложные биологические и физические процессы, такие как климатические изменения или ядерные реакции. Некоторые проекты осуществляются с использованием распределённых вычислений, при которых большое количество не очень мощных компьютеров одновременно решает разные части одной и той же задачи, тем самым формируя один мощный компьютер.

Самое сложное и пока еще не сильно развитое направление применения компьютеров - искусственный интеллект - использование компьютеров в решении задач, которые не имеют четкого относительно простого алгоритма. Примерами таких задач являются игры, экспертные системы, машинный перевод текста.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ ОБ ЭВМ И ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМАХ

Наименование параметра	Значение
Тема статьи:	ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ ОБ ЭВМ И ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМАХ
Рубрика (тематическая категория)	Компьютеры

Для обработки информации используются электронные вычислительные машины (ЭВМ), вычислительные системы (ВС) и вычислительные сети.

ЭВМ - ϶ᴛᴏ электронное устройство для накопления и автоматической обработки информации.

Основные функциональные блоки ЭВМ:

1) устройство ввода (УВв);

2) запоминающее устройство (ЗУ);

3) арифметико-логическое устройство (АЛУ);

4) устройство управления (УУ);

5) устройство вывода (УВыв).

Для решения поставленной задачи составляется программа , ᴛ.ᴇ. последовательность команд, записанная на языке, понятном ЭВМ. Записанные на машинный носитель (к примеру, магнитный диск) программы и данные через УВв вводятся в ЭВМ и передаются в ЗУ (память ЭВМ).

Наибольшее количество команд и данных, которые могут одновременно храниться в ЗУ, определяют емкость памяти . Время, ĸᴏᴛᴏᴩᴏᴇ требуется для поиска, записи и считывания информации, определяет быстродействие ЭВМ .

В состав ЗУ обязательно входят оперативное (ОЗУ) и постоянное (ПЗУ) запоминающие устройства, составляющие внутреннюю память .

Внешняя память ЭВМ предназначена для хранения промежуточных результатов, которые не помещаются в ОЗУ, входных и выходных данных. Внешняя память практически не ограничена, но ее скорость значительно меньше ОЗУ.

Для организации взаимодействия между устройствами ЭВМ при выполнении программы служит УУ. По указанию УУ вводится и расшифровывается очередная команда, передается указание в ЗУ, какие данные передать в АЛУ и какую операцию произвести. Промежуточные результаты пересылаются на хранение в ОЗУ. В АЛУ происходит выполнение над данными арифметических и логических операций. Результаты работы передаются на УВыв. Так как одни и те же устройства могут использоваться и для ввода, и для вывода, их называют устройствами ввода-вывода (УВВ).

Устройство управления, арифметико-логическое устройство и высокоскоростная регистровая память (сверхоперативная память) составляют центральный процессор (ЦП). В ПЭВМ его функции выполняет микропроцессор.

Вычислительные системы – совокупность средств вычислительной техники, в которую входят не менее двух базовых процессоров или ЭВМ (универсальных или специализированных) и развитая система периферийных устройств.

Периферийные устройства - ϶ᴛᴏ внешние запоминающие устройства и устройства ввода-вывода.

ПЕРСОНАЛЬНАЯ ЭВМ (ПЭВМ) или ПК – универсальный однопользовательский компьютер (универсальный – так как может использоваться для решения задач разного типа, а однопользовательский – так как в каждый момент времени может работать один пользователь). Из названия видно, что такой компьютер предназначен для обслуживания одного рабочего места.

Конфигурацию (состав оборудования) ПК можно гибко изменять при крайне важно сти. При всœем многообразии вычислительных машин в любой ЭВМ можно выделить следующие компоненты:

· системный блок;

· дисплей для визуального отображения информации;

· клавиатура для ввода символьной информации;

· мышь (или другое указательное устройство);

· периферийные устройства.

Первые четыре компонента составляют базовую конфигурацию , которая может расширяться за счёт дополнительных внешних устройств.

В системном блоке размещаются основные компоненты ПК (называемые внутренними) , важнейшим из которых является материнская (системная) плата. На ней расположен базовый комплект электроники ПК (ЦП, электронные устройства (чипсеты) и другие).

К системному блоку подключаются всœе внешние устройства: монитор, клавиатура, мышь, принтер, модем, сканер, динамики и др.

В СИСТЕМНОМ БЛОКЕ размещаются следующие устройства.

1. Материнская плата , на которойрасположены приведенные ниже устройства.

· Микропроцессор (МП). Это – основная микросхема ПК, выполняющая большинство логических и математических операций. Конструктивно процессор состоит из массива кристаллических ячеек, в которых данные могут храниться и изменяться. Внутренние ячейки процессора называются регистрами. С остальными устройствами компьютера, и в первую очередь с ОЗУ, процессор связан несколькими группами проводников, называемыми шинами . Основных шина три: шина данных, адресная шина и командная шина.

Адресная шина у процессоров Intel Pentium 32-разрядная, то есть состоит из 32 параллельных линий, на которых выставляется единица или ноль исходя из того, есть напряжение на линии или нет. Комбинация из 32 нулей и единиц образует 32-разрядный адрес, указывающий на одну из ячеек оперативной памяти. К ней и подключается процессор для копирования данных из ячейки в один из своих регистров.

По шинœе данных происходит копирование данных из оперативной памяти в регистры процессора и обратно. В компьютерах с процессором Intel Pentium шина данных 64-разрядная, то есть состоит их 64 линий, по которым за один раз на обработку поступают сразу 8 байтов.

Шина команд предназначена для передачи в процессор команд из тех областей ОЗУ, где хранятся программы (а не массивы данных), поскольку для того, чтобы процессор мог обрабатывать данные, ему нужны команды. Команды представлены в виде байтов. В процессоре Intel Pentium шина команд 32-разрядная.

Современные процессоры выполняют сотни миллионов операций в секунду, позволяя ПК решать очень сложные задачи за короткие промежутки времени.

Процессор отвечает за характеристики производительности ПК. Микропроцессоры различаются рядом важных характеристик: разрядностью процессора, тактовой частотой обработки информации.

Разрядность процессора показывает, сколько бит данных он может принять и обработать в своих регистрах за один такт. Первые процессоры были 16-разрядными, начиная с 80386 – 32-разрядные.

Тактовая частота обработки информации . Все процессы, связанные с вычислениями, обработкой и пересылкой данных между модулями ПК, должны быть взаимосогласованы во времени, ᴛ.ᴇ. синхронизованы. Синхронизация ЦП и всœех узлов ПК осуществляется с помощью тактового генератора, который формирует периодические последовательности тактовых импульсов. Тактом называют интервал времени между началом подачи двух последовательных импульсов электрического тока, которые вырабатывает тактовый генератор.
Размещено на реф.рф
Последовательность тактовых импульсов направляется в ЦП, в систему памяти, во всœе остальные устройства компьютера для синхронизации работы ЦП и всœех узлов компьютера. Тактовая частота - ϶ᴛᴏ количество тактов в секунду и измеряется в мегагерцах (1МГц = 1млн. тактов в сек), влияет на скорость работы, быстродействие МП.

Быстродействие процессора - ϶ᴛᴏ количество операций, выполняемых им в секунду. Производит сотни различных операций со скоростью, достигающей сотен миллионов операций в секунду.

В ПЭВМ используются микропроцессоры, разработанные фирмами Intel, AMD и другими. Сегодня на смену микропроцессорам INTEL 80486 приходят более мощные микропроцессоры Рentium (Рentium 3, Рentium 4 с частотами 500 мегагерц и выше.

· Видеоадаптер (видеокарта) - ϶ᴛᴏ устройство, управляющее выводом на экран текстовой информации и графических изображений. Видеоадаптер организует интерфейс между ПК и дисплеем. Физически видеоадаптер выполнен в виде отдельной платы, которая вставляется в один из слотов материнской платы.

Сегодня применяются видеоадаптеры SVGA , обеспечивающие по выбору воспроизведение до 16,7 млн. цветов с возможностью выбора разрешения экрана из ряда значений (к примеру, 1024*768 пикселœей для мониторов размером 17 дюймов).

· ОЗУ - ϶ᴛᴏ массив кристаллических ячеек, способных хранить данные. Служит для записи и считывания информации. При отключении питания информация, записанная в память, пропадет. Характеризуется быстродействием, сопоставимым с быстродействием микропроцессора.

Основными характеристиками оперативной памяти являются емкость и время доступа. Емкость современных ОЗУ составляет несколько Гб. Время доступа показывает, сколько времени крайне важно для обращения к ячейкам памяти, измеряется в миллиардных долях секунды (наносœекундах, нс). Важно заметить, что для современных модулей памяти оно составляет 7-10 нс.

· ПЗУ ‑ предназначено для хранения коротких программ, необходимых для функционирования ПК.

В момент включения компьютера в его ОЗУ нет ничего ‑ ни данных, ни программ, поскольку оперативная память не может ничего хранить без подзарядки ячеек более сотых долей секунды, но процессору нужны команды, в т.ч. и в первый момент включения. По этой причине сразу после включения на адресной шинœе процессора выставляется стартовый адрес (это происходит аппаратно, без участия программ). Процессор обращается по выставленному адресу за своей первой командой и далее начинает работать по программам. Этот адрес указывает на ПЗУ. Микросхема ПЗУ способна хранить информацию, даже когда компьютер выключен. Комплекс программ, находящихся в ПЗУ, образует базовую систему ввода-вывода . Основное назначение программ этого пакета состоит в том, чтобы проверить состав и работоспособность компьютерной системы и обеспечить взаимодействие всœех ее компонентов.

· Кэш-память – ее называют еще ʼʼсверхоперативной памятьюʼʼ.

Обмен данными внутри процессора происходит в несколько раз быстрее, чем обмен с другими устройствами, к примеру, с ОЗУ. Для того чтобы уменьшить количество обращений к оперативной памяти, внутри процессора создают буферную область ‑ так называемую кэш-память . Когда процессору нужны данные, он сначала обращается в кэш-память, и только если там нужных данных нет, происходит его обращение в оперативную память. Принимая блок данных из оперативной памяти, процессор заносит его одновременно и в кэш-память. Кэш-память функционально предназначена для согласования скорости работы сравнительно медленных устройств с относительно быстрым ЦП. По сравнению с ОП кэш-память имеет малую емкость. Кроме встроенной в ЦП кэш-память должна быть вынесена из ЦП. Встроенная кэш-память является самой быстрой, кэш-памятьпервого уровня имеет емкость, как правило, 32 кбайт.

· Чипсет - ϶ᴛᴏ комплект микросхем, предназначенный для поддержки в ПК функциональных возможностей, предоставляемых процессором, ОП, кэш-памятью, дисковой и видеопамятью и другими компонентами и объединœения составных частей ПК. Его микросхемы генерируруют большинство сигналов для системных и периферийных компонентов, преобразуют сигналы между шинами.

· Контроллеры предназначены для управлением доступом из системы к какому-либо из устройств, а также для выполнения операций информационного обмена. Каждое внешнее устройство имеет свой контроллер.
Размещено на реф.рф
После получения команд от ЦП контроллер выполняет операции по обслуживанию внешнего устройства. Широко используются контроллеры, встроенные на материнской плате (контроллеры клавиатуры, НЖМД, НГМД, портов, видиосистемы).

2. Дисковод (накопитель) для гибких магнитных дисков (НГМД). Для оперативного переноса небольших объёмов данных используют гибкие магнитные диски (дискеты), которые вставляются в специальный накопитель – дисковод . Правильное направление подачи гибкого диска в отверстие накопителя, расположенное на лицевой панели системного блока, отмечено стрелкой на его пластиковом кожухе.

Дисковод служит для записи, чтения и хранения информации на гибких дисках (дискетах). В наши дни используются гибкие диски диаметром 3,5" емкостью 1440 байт (1,4 Мб ) и маркировкой HD .

Гибкие диски – ненадежные носители информации. Пыль, грязь, влага, температурные перепады и внешние электромагнитные поля часто становятся причиной частичной или полной утраты информации. По этой причине использовать их в качестве основного средства хранения данных недопустимо. Их используют для транспортировки данных или в качестве дополнительного (резервного) средства хранения.

3. Накопитель на жестком магнитном диске (НЖМД) или Винчестер. Предназначен для долговременного хранения (может хранить информацию десятки лет).

Жесткий диск на самом делœе не один диск, а группа соосных дисков, имеющих магнитное покрытие и вращающихся с высокой скоростью. Τᴀᴋᴎᴍ ᴏϬᴩᴀᴈᴏᴍ, жесткий диск имеет не две поверхности, а 2n поверхностей, где n – число отдельных дисков в группе.

Емкость жестких дисков сегодня – от нескольких Гб до нескольких десятков Гб.

4. Дисковод компакт-дисков CD-ROM . Цифровая запись на компакт-диске отличается от записи на магнитных дисках очень высокой плотностью, и стандартный компакт-диск может хранить примерно 650 Мб данных. Οʜᴎ отличаются высокой надежностью хранения информации, долговечностью (прогнозируемый срок их службы при качественном исполнении составляет 30-50 лет). Диаметр диска должна быть как 5,25", так и 3,5".

Принцип действия этого устройства состоит в считывании числовых данных с помощью лазерного луча, отражающегося от поверхности диска. Большие объёмы данных характерны для мультимедийной информации (графика, музыка, видео), в связи с этим дисководы CD-ROM относятся к аппаратным средствам мультимедиа .

5. Шины. Все электронные элементы ПК обмениваются информацией друг с другом и взаимосвязаны с помощью шин – совокупности линий и микросхем, осуществляющих передачу электрических сигналов между различными компонентами ПК. Совокупность всœех шин принято называть системной магистралью. По шинам передаются сигналы: адресные, управляющие и данные, в связи с этим различают: шину данных (для передачи данных), шину адреса (для передачи кодов адресной информации в ОЗУ) и шину управления (включает линии для передачи сигналов управления).

Шины характеризуются разрядностью , ᴛ.ᴇ. количеством одновременно переданных по линиям шины битов информации. В архитектуре ПК чаще всœего встречаются 8-, 16- и 32-разрядные шины. Количество информации, переданной по каналу за 1 времени, принято называть пропускной способностью шины.

6. Коммуникационные порты (порты ввода-вывода) . Служат для связи ПЭВМ с устройствами, которые конструктивно выполнены отдельно от системного блока. Специализиpованные поpты служат для обмена с внутpенними устpойствами. Поpты общего назначения используются для подключения внешних устpойств: паpаллельные LPT1-LPT* и последовательные COM1-COM*.

МОНИТОР (дисплей )– устройство визуального представления данных. Это – основное устройство вывода. Служит для вывода текстовой и графической информации, вводимых с клавиатуры или выводимых из ПК данных, системных сообщений и информации пользователя.

Размер экрана измеряется между противоположными углами экрана кинœескопа по диагонали в дюймах. Сегодня широко применяются мониторы размером 19" и 21".

Разрешение экрана является одним из важных параметров монитора. Чем оно выше, тем больше информации можно отобразить на экране, но тем меньше размер каждой отдельной точки, и значит, меньше видимый размер элементов изображения.

Дисплей и плата видеоадаптера (графическая плата) составляют видеосистему ПК. В видеосистемах применяется аналоговая и цифровая технология получения отображения на экране. В аналоговых технологиях используются дисплеи на электронно-лучевых трубках, в цифровых – применяются жидкокристаллические плоскоэкранные дисплеи.

КЛАВИАТУРА служит для ввода в ПК алфавитно-цифровых данных и команд управления. Основные функции клавиатуры не нуждаются в поддержке драйверами (специальными программами). Необходимое программное обеспечение для начала работы с компьютером уже имеется в микросхеме ПЗУ в BIOS.

МЫШЬ позволяет указывать на элементы экрана с помощью указателя и после щелчка кнопками выполнять определœенные операции.

ПРИНТЕР выводит на бумагу или пленку текстовую и графическую информацию (черно-белую или цветную).

МОДЕМ служит для подключения ПК к телœефонной линии.

СКАНЕР – устройство для ввода в ПК текстовой или графической информации (черно-белой и цветной) для ее дальнейшей обработки.

ЗВУКОВАЯ СИСТЕМА состоит из звуковой карты и звуковых колонок (бывают встроены в дисплей). Колонки имеют свои усилители и органы регулировки уровня звука.

Наиболее перспективным является использование ПЭВМ в составе вычислительной сети (ВС). При этом несколько ПЭВМ, а, возможно, и ЭВМ других классов, соединяются вместе посредством каналов связи и аппаратуры сопряжения с ними для обмена информацией.

Компьютерной сетью принято называть совокупность взаимосвязанных через каналы передачи данных ПК, которые обеспечивают пользователям обмен информацией и коллективное использование ресурсов сети.

Аппаратное обеспечение сети:

- рабочие станции (рабочая станция - ϶ᴛᴏ ПК, подключенный к сети, на котором пользователь сети выполняет свою работу);

- сервер (компьютер, подключенный к сети и предоставляющий пользователям сети определœенные услуги общего назначения);

- сетевые платы (адаптеры);

- модемы ;

- кабели или другие передающие среды.

По степени территориальной распределœенности сети классифицируются на: глобальные, региональные и локальные сети.

Глобальные сети объединяют пользователœей, расположенных по всœему миру, используют часто спутниковые каналы связи (расстояние между узлами сети – 10-15 тыс. км). Носят название WAN .

Региональные – объединяют пользователœей города, области. Используют в качестве каналов связи телœефонные линии (расстояние между узлами сети – 10-1000 км). Носят название MAN .

Локальные сети связывают абонентов одного или нескольких близлежащих зданий. ПЭВМ связаны единым высокоскоростным каналом передачи данных. Расстояния между ЭВМ небольшие – до 10 км. Каналы в локальных сетях являются собственностью организаций, и это упрощает их эксплуатацию.

Сети, состоящие из программно-совместимых ЭВМ, называются однородными . В случае если в сеть включена программно-несовместимая ЭВМ, то сеть принято называть неоднородной .

Использование локальных сетей дает следующие преимущества:

· одновременную работу нескольких пользователœей с данными общего применения (СУБД, ЭТ);

· защиту данных на уровне каталогов и файлов;

· возможность постоянного хранения программных средств, необходимых многим пользователям, в одном экземпляре;

· обмен информацией между всœеми ПК сети, при этом обеспечивается диалог между пользователями сети, а также возможность организации работы электронной почты;

· одновременную печать всœеми пользователями сети на общесетевых принтерах;

· повышение эффективности систем обработки информации за счёт снижения затрат и т. д.

Глобальной сетью, способной объединить множество сетей и позволяющей войти в мировое сообщество, является Internet .

Сегодня единого владельца Internet нет. Каждая компания является хозяином своей части сети. Она обладает также необходимым программным и аппаратным обеспечением, с помощью которого производится обмен данными как внутри своей сети, так и в пределах Internet. Эта фирма обеспечивает и транзитное прохождение информации через свою сеть. В случае сбоев на каком-то участке сети, вся информация будет ʼʼобтекатьʼʼ данный участок.

Способы подключения к Internet

· Подключение индивидуального ПК. Для этого нужно иметь модем, телœефонную линию и организацию, которая имеет шлюз (вход) в Internet. Такие организации – поставщики сетевых услуг – называются провайдерами . Вход в Internet осуществляется через ПК провайдера. Этот ПК принято называть хостом . Пользователь работает в сети, не имея адреса. Его содержит хост-ПК. Вся информация, которую пользователь перекачивает, идет через хост.

· Прямое подключение . Прямое подключение к Internet осуществляется по выделœенным арендуемым линиям связи при использовании дополнительного программного обеспечения.

Анализ практики использования ВС показал, что есть достаточно много путей утечки информации: незаконное подключение к аппаратуре и линиям связи, перехват электронных излучений, перехват акустических излучений и восстановление текста принтера, хищение носителœей информации, считывание данных из массивов других пользователœей, чтение остаточной информации в памяти системы после выполнения санкционированного запроса, маскировка под зарегистрированного пользователя, внедрение вирусов и др.
Размещено на реф.рф
В связи с этим особое значение имеют меры защиты информации:

Организационные (ограничение доступа в помещение, где происходит обработка информации; хранение в сейфах машинных носителœей; использование защитных кодов при передаче информации и др.);

Технические и программные.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ ОБ ЭВМ И ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМАХ - понятие и виды. Классификация и особенности категории "ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ ОБ ЭВМ И ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМАХ" 2017, 2018.

Персональные компьютеры. Отличия ПК от ЭВМ общего и специального назначения

Отличия ПК от ЭВМ общего и специального назначения. Структура современного настольного ПК, в основном повторяющая структуру универсальной ЭВМ, отличается от последней большим разнообразием конфигураций узлов и периферийного оборудования. Это разнообразие отражает реализацию принципа открытой архитектуры. Не только фирма, но и сам пользователь может составить любую необходимую для его целей конфигурацию ПК в пределах возможностей системной платы ПК.

ПК отличают также выбор центрального процессора, количество и типы портов, представляющих собой ответные части разъемов, с помощью которых к ПК подключается периферия - устройства внешней памяти и разнообразные технические средства ввода и вывода информации (монитор, мышь, клавиатура и т. п.), наличие аудиовизуальных компонентов конфигурации - звуковой и видеоплаты, наличие устройств беспроводной ультразвуковой или инфракрасной связи и др.

Внимательное обследование современного рынка ПК и периферии (выставок, торговых организаций и т. п.) показывает, что все ПК оснащены совершенными устройствами. Оперативная память достигает сотен и тысяч мегабайт, внешняя памяти - десятков и сотен гигабайт. ПК оснащены мощными процессорами (быстродействие - от одного до трех и более гигагерц), материнскими платами с большим количеством портов (более десяти), мощными видео-и звуковыми картами, сетевыми картами, модемами и факс-модемами и т. п. В материнские платы часто интегрированы функции видео-, звуковой и сетевой карты, что за счет сокращения разъемных соединений узлов ПК повышает надежность его функционирования.

По сравнению с ПК конца прошлого века ПК первых лет нового тысячелетия по мощности, степени миниатюризации, эргономического совершенства (размеры, вес, дизайн) достигли показателей, прогнозировавшихся для ЭВМ пятого поколения. Переносные ПК (ноутбуки) стали позиционироваться как заменители настольных ПК. Промышленность выпускает в формате ноутбука полномасштабные графические станции, а также настольные ПК, в которых все узлы, включая монитор, интегрированы в одном блоке, занимающем столько же места, как и ноутбук.

Конкретная современная графическая станция в формате ноутбука может иметь очень высокие параметры и широкий набор периферии: внутренний модем, порт беспроводной связи для выхода в локальную сеть (и через нее - в Интернет), встроенные видеокамера, микрофон и два динамика. Набор портов позволяет: подключить второй монитор или вместо него - телевизор, а также -внешние микрофон и аудиоколонки, печатающее устройство, сканер, внешние фото- и видеокамеру, игровые манипуляторы, вторую клавиатуру и ряд других устройств, большинство которых оснащает графическую станцию одновременно, а не в режиме замены. При насыщении этого ПК программными приложениями она может интерпретироваться не только как графическая, но и мультимедийная, музыкальная станция - рабочее место композитора, дизайнера, проектировщика и т. п.

В настоящее время пользователи вооружаются не требующей электропитания флэш-памятью большого объема (до 1-2 Гбайт). Первоначально эта память на кремниевом кристалле использовалась для записи музыки в миниатюрных МР3-плеерах. Сегодня на флэш-память записываются не только звук (память Memory Strick фирмы Sony -до 80 минут музыки), но и изображения и тексты. Она также включается в принтеры, цифровые видеокамеры, фотоаппараты и множество других изделий с элементами автоматики.

Факторы, определившие массовость ПК. Особая роль ПК в становлении и функционировании современной экранной культуры определяется их доступностью для широкой публики, массовым распространением, совершенством устройства и разнообразием моделей и программного обеспечения. Конечно, основной причиной массовости ПК являются рыночные механизмы капиталистической экономики. Однако некоторые особенности конструкции ПК и архитектуры ПО в немалой степени способствуют их распространению и совершенствованию.

Ограничимся двумя принципами конструирования, впервые введенными фирмой IBM при создании своих ПК (1981), которые обеспечили массовое производство и распространение ПК.

Принцип открытой архитектуры, когда IBM «просто перенесла» модульность конструкции ЭВМ на ПК, стал мощным двигателем их развития и распространения. Узлы ПК стали разрабатываться множеством фирм, а не одной, как это обычно для ЭВМ с закрытой (монолитной) архитектурой. Стала возможной полная сборка ПК любой фирмой и даже отдельным пользователем. ПК других фирм стали вдвое-втрое дешевле IBM-овских. Модели ПК в архитектуре IBM сегодня выпускаются множеством фирм. Эти модели полностью совместимы с ПК IBM. Имеется термин: «IBM-совместимые ПК».

Вторым принципом, использовавшимся в логике построения программных приложений, был принцип «совместимости сверху вниз» узлов ПК и его самого в целом. Этот принцип означает, что каждая следующая версия (модель) ПК или отдельного его компонента только прибавляет новые технические возможности ПК. Появившаяся возможность «запускать» старые программы на новых версиях ПК (но не наоборот) также явилась мощным двигателем его распространения.

Периферийное оборудование ПК. К нему относятся технические средства ввода и вывода информации, устройства внешней памяти и технические средства телеобработки данных. Периферия ЭВМ развивается чрезвычайно быстро. Она существует в огромном разнообразии моделей и типов, определяя как функциональные возможности ПК, так и способы общения пользователя с ПК непосредственно и на расстоянии.

К устройствам ввода информации в ПК относятся клавиатура, мышь, сканер, микрофон, игровые манипуляторы, регистраторы, цифровые фото- и видеокамеры, видео- и аудиомагнитофоны с преобразователем аналогового сигнала в цифровой и др., связанных с ПК кабелями, которые все шире заменяются так называемыми беспроводными соединениями на различной физической основе.

Основным устройством ввода информации в ПК является клавиатура. Имеет значение эргономичность клавиатур, выпускаемых в нескольких модификациях. Исключительно «мягкие» клавиатуры с пластмассовыми штырями были вытеснены клавиатурами со щелчком, четко фиксирующими нажатие клавиши.

Существуют сенсорные клавиатуры без механических элементов, обычно применяемые в промышленности из-за исключительной долговечности и по причине невозможности попадания «между клавиш» (вместо которых используются площадки из сенсорной фольги) посторонних предметов (канцелярских скрепок, сигаретного пепла и т. п.).

Клавиатуры содержат разное число клавиш. Клавиатура XT имеет 83 клавиши (иногда - 85). В клавиатуре AT добавлена клавиша «опрос системы». Клавиатура MFII (Multifunction) имеет 102 клавиши. Специальные клавиатуры содержат дополнительные устройства для считывания штрихового кода, с устройством вывода символов азбуки Брайля для слепых пользователей и др.

Другим важнейшим средством ввода информации в ЭВМ является манипулятор «мышь». Координаты курсора поступают от мыши по кабелю либо без провода от миниатюрного радиопередатчика, или по световому лучу оптической мыши. Левой кнопкой мыши осуществляется выбор (щелчком) объекта - пиктограммы или другого и «протаскивание» (не отпуская кнопки) его по экрану. Двойной щелчок активизирует объект - запускает символизируемую иконкой команду или программу.

Джойстик - это игровой манипулятор, служащий, в основном, для управления компьютерной игрой. Обычно предусматривают два порта для джойстиков, если ПК ориентирован, как игровой.

Для рисования на экране существует графический планшет и графическое перо (карандаш). В планшет «зашита» активная координатная сетка, так что графическое перо, аналогичное мыши, выводит сигнал - рисующую точку или другой инструмент на экран. Для работы планшета в ПК должна быть загружена специальная программа.

Цифровая видеокамера, иначе называемая Web-камерой, часто встраивается в ноутбуки и используется при проведении сетевых видеоконференций. Качество изображения от Web-камеры пока оставляет желать лучшего.

Изображение в цифровой фотокамере воспринимается матрицей фотодатчиков, передающей сигналы в память фотокамеры. Эти изображения могут затем воспроизводиться на экране ПК, или печататься автономно на струйном фотопринтере.

Сканерами в ПК вводятся тексты, фото и графические изображения, штрих-коды и т. п. Другой тип ввода осуществляется с промежуточного носителя с большой флэш-памятью - переносного винчестера, компакт-дисков магнитных или оптических; в этом случае устройством ввода служит дисковод.

Устройства вывода информации из ЦВМ включают в свой состав средства вывода алфавитно-цифровых данных, средства вывода графики и интегрированные. С самого начала развития вычислительной техники - перфорационные и печатающие устройства, графопостроители (плоттеры) множества типов, мониторы (дисплеи), являющиеся также средством управления вводом данных (средством общения), получают мощное развитие. Матричные принтеры 1970-х и 1980-х гг. в большей части ЦВМ сменили струйные, а также лазерные, основанные на принципах электрографии, подобные копировальному аппарату типа ксерокса.

Мониторы на основе электронно-лучевой трубки начали интенсивно вытесняться «тонкими» моделями дисплеев: LCD на базе жидкокристаллических элементов, PDP на базе плазменных, что существенно снижает габариты и повышает эргономичность настольных ПК. LCD-дисплеями оборудуются переносный (ноутбук), карманный компьютер и виртуальный шлем. (PDP-дисплеи в них не применяются из-за высокого энергопотребления.)

Технология мультимедиа. Технология мультимедиа (многосредовая) объединяет в ПК текст, графику, музыку, речь и движущиеся изображения. Торговая сеть и фирмы, производящие и собирающие ПК, для своих целей разделяют их на офисные, домашние и мультимедийные (центры). В свете стремительного роста параметров ПК и их возможностей, в том числе - объединение всех видов информационных сред (медий), всякое подобное разделение теряет смысл, поскольку все мультимедийные функции становятся доступными даже недорогому ПК.

Выделение информатики как самостоятельной области человеческой деятельности в первую очередь связано с развитием компьютерной техники.

Компьютер – «вычислитель», т.е. устройство для вычислений. Принципиальное отличие компьютеров от арифмометров и других счетных устройств состоит в том, что арифмометры могут выполнять лишь отдельные операции (сложение, вычитание и т.д.), а компьютеры позволяют производить без участия человека сложные последовательности вычислительных операций по заранее заданной инструкции – программе. Кроме того для хранения данных компьютеры содержат память.

История компьютера тесным образом связана с попытками человека облегчить автоматизировать большие объёмы вычислений. Даже простые арифметические операции с большими числами затруднительны для человеческого мозга. Поэтому уже в древности появилось простейшее счётное устройство-абак. В семнадцатом веке была изобретена логарифмическая линейка, облегчающая сложные математические расчёты. В 1642 году Блез Паскаль сконструировал восьмиразрядный суммирующий механизм. Два столетия спустя в 1820 француз Шаль де Кальмар создал арифмометр, способный производить умножение и деление. Этот прибор прочно занял своё место на бухгалтерских столах.

Все основные идеи, которые лежат в основе работы компьютеров, были изложены ещё в 1833 английским математиком Чарльзом Бэббиджем. Он разработал проект машины для выполнения научных и технических расчётов, где предугадал устройства современного компьютера, а также его задачи. Для ввода и вывода данных Бэббидж предлагал использовать перфокарты-листы из плотной бумаги с информацией, наносимой с помощью отверстий. В то время перфокарты использовались в текстильной промышленности. Управление такой машиной должно было осуществляться программным путём.

Идеи Бэббиджа стали реально выполняться в жизнь в конце 19 века. В 1888 американский инженер Герман Холлерит сконструировал первую электромеханическую счётную машину. Эта машина, названная табулятором, могла считывать и сортировать статистические записи, закодированные на перфокартах. В 1890 изобретение Холлерита было использовано в 11-ой американской переписи населения. Работу, которую 500 сотрудников выполняли в течении семи лет, Холлерит с 43 помощниками на 43 табуляторах выполнил за один месяц.

В 1896 Герман Холлерит создал фирму COMPUTING TOBULATING RECORDING COMPANY, которая стала основой для будущей компании IBM (International Business Machines Corporation), внёсшей гигантский вклад в развитие мировой компьютерной техники.

В 40-х годах XX в. сразу несколько групп исследователей повторили попытку Беббиджа. Так, в США в 1943 г. на одном из предприятий фирмы IBM Говарт Эйкен создал компьютер под названием “Марк – 1”, который работал на базе электромеханических реле. Это был монстр весом в 35 тонн.

«Марк-1» был основан на использовании электромеханических реле и оперировал десятичными числами, закодированными на перфоленте. Машина могла манипулировать числами длинной до 23 разрядов. Для перемножения двух 23-разрядных чисел ей было необходимо 4 секунды.

Но электромеханические реле работали недостаточно быстро, поэтому в это же время группа специалистов под руководством Джона Мочли и Преспера Экерта начала конструировать компьютер ENIAK на основе электронных ламп, который работал в тысячу раз быстрее, чем “Марк – 1”. Её вес составлял 30 тонн, она требовала для размещения 170 квадратных метров площади. Вместо тысяч электромеханических деталей ENIAC содержал 18000 электронных ламп. Считала машина в двоичной системе и производила 5000 операций сложения или 300 операций умножения в секунду.

В 1945 году к работе был привлечен математик Джон фон Нейман, который подготовил доклад об этом компьютере. В своем докладе фон Нейман ясно и просто сформулировал общие принципы функционирования компьютеров.

И до сих пор подавляющее большинство компьютеров сделано в соответствии с теми принципами, которые изложил в своем докладе в 1945 г. Джон фон Нейман:

Принцип программного управления . Обработка данных производится в соответствии с заранее составленной программой.

Принцип дискретности представления и преобразования информации . Информация в ЗУ представляется в виде двоичных слов, а работа машины состоит из последовательности отдельных действий.

Принцип адресности . Для обозначения слов, хранящихся в памяти используются адреса – тоже двоичные слова, обозначающие номера соответствующих ячеек памяти.

Принцип единства команд и данных (операндов). Одно и то же машинное слово может являться и командой и операндом. Выполняемая словом функция зависит от того, где оно размещается управляющей программой.

Принцип обратной связи . При получении определенных сигналов порядок выполнения команд может быть изменен.

Машины на электронных лампах работали существенно быстрее, но сами электронные лампы часто выходили из строя. Для их замены в 1947 американцы Джон Бардин, Уолтер Браттейн и Уильям Брэдфорд Шокли предложили использовать изобретённые ими стабильные переключающие полупроводниковые элементы-транзисторы. Использование транзисторов в качестве элементной базы компьютеров позволило во много раз уменьшить размеры ЭВМ. Так, если компьютеры, созданные на основе электронных ламп занимали огромные залы, то первый мини-компьютер, выпущенный фирмой Digital Equpment в 1965 г. был размером с холодильник.

Совершенствование первых образцов вычислительных машин привело в 1951 к созданию компьютера UNIVAC стал первым серийно выпускавшимся компьютером, а его первый экземпляр был передан в Бюро переписи населения США.

С активным внедрением транзисторов в 1950-х годах связано рождение второго поколения компьютеров. Один транзистор был способен заменить 40 электронных ламп. В результате быстродействие машин возросло в 10 раз при существенном уменьшении веса и размеров. В компьютерах стали применять запоминающие устройства из магнитных сердечников, способные хранить большой объём информации.

В 1959 были изобретены интегральные микросхемы (чипы),в которых все электронные компоненты вместе с проводниками помещались внутри кремниевой пластинки. Применение чипов в компьютерах позволяет сократить пути прохождения тока при переключениях, и скорость вычислений повышается в десятки раз. Существенно уменьшаются габариты машин. Появление чипа знаменовало собой рождение третьего поколения компьютеров.

К началу 1960-х годов компьютеры нашли широкое применение для обработки большого количества статистических данных, производства научных расчётов, решения оборонных задач, создания автоматизированных систем управления. Высокая цена, сложность и дороговизна обслуживания больших вычислительных машин ограничивали их использование во многих сферах. Однако процесс миниатюризации компьютера позволил в 1965 американской фирме DIGITAL EQUIPMENT выпустить миникомпьютер PDP-8 ценой в 20 тысяч долларов, что сделало компьютер доступным для средних и мелких коммерческих компаний.

В 1970 году был сделан еще один важный шаг на пути к персональному компьютеру. Сотрудник компании INTEL Эдвард Хофф создал первый микропроцессор, разместив несколько интегральных микросхем на одном кремниевом кристалле. Интегральная схема была аналогична по своим функциям центральному процессору большого компьютера. Так появился первый микропроцессор Intel-4004, размер которого не превышал 3 см.

В 1974 г. сразу несколько фирм объявили о создании на основе микропроцессора Intel-8008 персонального компьютера, т.е. устройства, выполняющего те же функции, что и большой компьютер, но рассчитанного на одного пользователя.

Важный вклад в развитие компьютеров был сделан фирмой IBM. В 1981 г. IBM выпустила компьютер IBM PC, в основу конструкции которого был заложен принцип открытой архитектуры. Фирма IBM не сделала свой компьютер единым неразъемным устройством и не стала защищать его конструкцию патентами. Наоборот, она собрала компьютер из независимо изготовленных частей и не стала держать спецификации этих частей и способы их соединения в секрете. Это привело к тому, что многие фирмы перестали довольствоваться ролью производителей комплектующих для IBM PC и начали сами собирать компьютеры совместимые с IBM PC. Пользователи получили возможность самостоятельно модернизировать свои компьютеры и оснащать их дополнительными устройствами. Конкуренция производителей IBM PC-совместимых компьютеров привела к удешевлению и стремительному улучшению их характеристик, росту популярности IBM PC-совместимых компьютеров.

Несмотря на то, что IBM PC-совместимые персональные компьютеры являются наиболее широко используемым видом компьютеров, их возможности по обработке информации все же ограничены и не во всех ситуациях их применение оправдано. Помимо IBM PC-совместимых персональных компьютеров существуют:

Супер-ЭВМ – это компьютеры, предназначенные для решения задач, требующих громадных объемов вычислений. Основные потребители супер-ЭВМ – военные, метеорологи, геологи и многие прочие ученые.

Мэйнфреймы или большие ЭВМ, созданные для обработки больших объемов информации. Отличаются исключительной надежностью, высоким быстродействием и очень большой пропускной способностью каналов ввода-вывода. К ним могут подключаться тысячи терминалов.

Мини-ЭВМ – это компьютеры, занимающие промежуточное положение между персональными компьютерами и мэйнфреймами.

Компьютеры типа Macintosh – это единственный сколько-либо распространенный вид персональных компьютеров, не совместимый с IBM PC.

Карманные компьютеры или личные электронные помощники – это небольшие компьютеры весом около 300-500 грамм.

Бытовые компьютеры , которые встроены в различные бытовые приборы и устройства, например, стиральную машину и т.д.