Thực đơn
trang chủSự cố

Các khái niệm về máy tính có liên quan. Máy tính và máy tính cá nhân

THÔNG TIN CHUNG VỀ MÁY TÍNH VÀ HỆ THỐNG MÁY TÍNH

Tên tham số Nghĩa
Chủ đề bài viết: THÔNG TIN CHUNG VỀ MÁY TÍNH VÀ HỆ THỐNG MÁY TÍNH
Phiếu tự đánh giá (danh mục chuyên đề) Máy tính

Máy tính điện tử (máy tính), hệ thống máy tính (CS) và mạng máy tính được sử dụng để xử lý thông tin.

Máy tính là một thiết bị điện tử dùng để lưu trữ và xử lý thông tin một cách tự động.

Các khối chức năng chính của máy tính:

1) thiết bị đầu vào (IDU);

2) thiết bị lưu trữ (bộ nhớ);

3) đơn vị số học-logic (ALU);

4) thiết bị điều khiển (CU);

5) thiết bị đầu ra (UVV).

Để giải quyết vấn đề, một chương trình, ᴛ.ᴇ. một chuỗi các lệnh được viết bằng ngôn ngữ mà máy tính có thể hiểu được. Các chương trình và dữ liệu được ghi trên phương tiện máy tính (ví dụ: đĩa từ) được nhập vào máy tính thông qua máy tính và chuyển vào bộ nhớ (bộ nhớ máy tính).

Số lượng lớn nhất lệnh và dữ liệu có thể được lưu trữ đồng thời trong bộ nhớ xác định dung lượng bộ nhớ. Thời gian cần thiết để tìm kiếm, viết và đọc thông tin quyết định tốc độ máy tính.

Bộ nhớ nhất thiết phải bao gồm các thiết bị lưu trữ hoạt động (RAM) và chỉ đọc (ROM) tạo nên bộ nhớ trong.

Bộ nhớ ngoài Máy tính được thiết kế để lưu trữ các kết quả trung gian không vừa với RAM, dữ liệu đầu vào và đầu ra. Bộ nhớ ngoài thực tế là không giới hạn, nhưng tốc độ của nó thấp hơn đáng kể so với RAM.

Để tổ chức tương tác giữa các thiết bị máy tính trong quá trình thực hiện chương trình, bộ điều khiển được sử dụng. Theo hướng của CU, lệnh tiếp theo được nhập và giải mã, một lệnh được truyền tới RAM về dữ liệu nào cần truyền đến ALU và thao tác nào cần thực hiện. Kết quả trung gian được gửi đến RAM để lưu trữ. ALU thực hiện các phép toán số học và logic trên dữ liệu. Kết quả của công việc được chuyển sang UVV. Vì các thiết bị giống nhau có thể được sử dụng cho cả đầu vào và đầu ra nên chúng được gọi là thiết bị đầu vào/đầu ra (I/O).

Bộ điều khiển, bộ logic số học và bộ nhớ thanh ghi tốc độ cao (bộ nhớ truy cập cực kỳ ngẫu nhiên) tạo nên CPU(CPU). Trong máy tính cá nhân, các chức năng của nó được thực hiện bởi bộ vi xử lý.

Hệ thống máy tính - Bộ quỹ công nghệ máy tính, bao gồm ít nhất hai bộ xử lý cơ sở hoặc máy tính (phổ quát hoặc chuyên dụng) và hệ thống thiết bị ngoại vi được phát triển.

Thiết bị ngoại vi- ϶ᴛᴏ thiết bị lưu trữ bên ngoài và thiết bị đầu vào/đầu ra.

MÁY TÍNH CÁ NHÂN(PC) hoặc PC – máy tính một người dùng đa năng(y phổ quát- vì nó có thể được sử dụng để giải quyết vấn đề các loại khác nhau, MỘT một người dùng– vì một người dùng có thể làm việc tại một thời điểm). Ngay từ cái tên, rõ ràng một máy tính như vậy được thiết kế để phục vụ một máy trạm.

Cấu hình (thành phần phần cứng) của PC có thể được thay đổi linh hoạt nếu nó cực kỳ quan trọng. Với tất cả các loại máy tính trong bất kỳ máy tính nào, có thể phân biệt các thành phần sau:

· đơn vị hệ thống;

· hiển thị cho hiển thị trực quan thông tin;

· bàn phím để nhập thông tin tượng trưng;

· chuột (hoặc thiết bị trỏ khác);

· thiết bị ngoại vi.

Bốn thành phần đầu tiên tạo nên cấu hình cơ bản, có thể được mở rộng với các thiết bị bên ngoài bổ sung.

Đơn vị hệ thống chứa các thành phần chính của PC (được gọi là nội bộ), trong đó quan trọng nhất là bo mạch chủ (hệ thống). Nó chứa bộ thiết bị điện tử PC cơ bản (CPU, thiết bị điện tử (chipset) và các thiết bị khác).

Mọi thứ đều được kết nối với đơn vị hệ thống bên ngoài thiết bị: màn hình, bàn phím, chuột, máy in, modem, máy quét, loa, v.v.

Các thiết bị sau đây được đặt trong ĐƠN VỊ HỆ THỐNG.

1. bo mạch chủ, trên đó có các thiết bị sau.

· Bộ vi xử lý (MP).Đây là chip PC chính thực hiện hầu hết các hoạt động logic và toán học. Về mặt cấu trúc, bộ xử lý bao gồm một mảng các ô tinh thể trong đó dữ liệu có thể được lưu trữ và thay đổi. Các ô bên trong của bộ xử lý được gọi là các thanh ghi. Bộ xử lý được kết nối với các thiết bị máy tính còn lại và chủ yếu với RAM bằng một số nhóm dây dẫn được gọi là lốp xe. Có ba bus chính: bus dữ liệu, bus địa chỉ và bus lệnh.

Xe buýt địa chỉ cho bộ vi xử lý Intel Pentium 32-bit, nghĩa là nó bao gồm 32 đường dây song song, trên đó một hoặc 0 được đặt dựa trên việc có điện áp trên đường dây hay không. Sự kết hợp của 32 số 0 và số 1 tạo thành một địa chỉ 32 bit trỏ đến một trong các ô RAM. Bộ xử lý được kết nối với nó để sao chép dữ liệu từ ô vào một trong các thanh ghi của nó.

Qua xe buýt dữ liệu Dữ liệu được sao chép từ RAM sang thanh ghi bộ xử lý và ngược lại. Trong các máy tính có bộ xử lý Intel Pentium, bus dữ liệu là 64-bit, nghĩa là nó bao gồm 64 dòng, dọc theo đó 8 byte được nhận tại một thời điểm để xử lý.

Xe buýt lệnhđược thiết kế để truyền lệnh đến bộ xử lý từ các vùng RAM nơi lưu trữ chương trình (chứ không phải mảng dữ liệu), vì để bộ xử lý xử lý dữ liệu, nó cần có lệnh. Các lệnh được biểu diễn dưới dạng byte. TRONG bộ xử lý Intel Bus lệnh Pentium là 32-bit.

Bộ xử lý hiện đại thực hiện hàng trăm triệu thao tác mỗi giây, cho phép PC giải quyết các vấn đề rất phức tạp trong thời gian ngắn.

Bộ xử lý chịu trách nhiệm về các đặc tính hiệu suất của PC. Bộ vi xử lý khác nhau ở một số đặc điểm quan trọng: dung lượng bit của bộ xử lý, tần số xung nhịp xử lý thông tin.

Kích thước bộ xử lý cho biết nó có thể nhận và xử lý bao nhiêu bit dữ liệu trong các thanh ghi của nó trong một chu kỳ xung nhịp. Bộ xử lý đầu tiên là 16 bit, bắt đầu bằng 80386 - 32 bit.

Tần số đồng hồ xử lý thông tin. Tất cả các quy trình liên quan đến tính toán, xử lý và truyền dữ liệu giữa các mô-đun PC phải nhất quán lẫn nhau về mặt thời gian, ᴛ.ᴇ. được đồng bộ hóa. Việc đồng bộ hóa CPU và tất cả các nút PC được thực hiện bằng cách sử dụng bộ tạo xung nhịp, tạo ra các chuỗi xung đồng hồ định kỳ. chiến thuậtđược gọi là khoảng thời gian giữa lúc bắt đầu cung cấp hai xung dòng điện liên tiếp được tạo ra bởi bộ tạo đồng hồ.
Đăng trên ref.rf
Một chuỗi xung đồng hồ được gửi đến CPU, tới hệ thống bộ nhớ và tới tất cả các thiết bị máy tính khác để đồng bộ hóa hoạt động của CPU và tất cả các nút máy tính. Tần số đồng hồ- ϶ᴛᴏ số lượng tích tắc mỗi giây và được đo bằng megahertz(1 MHz = 1 triệu chu kỳ mỗi giây), ảnh hưởng đến tốc độ hoạt động và hiệu suất của MP.

Tốc độ bộ xử lý- ϶ᴛᴏ số thao tác nó thực hiện mỗi giây. Thực hiện hàng trăm thao tác khác nhau với tốc độ lên tới hàng trăm triệu thao tác mỗi giây.

PC sử dụng bộ vi xử lý do Intel, AMD và các hãng khác phát triển. Ngày nay, bộ vi xử lý INTEL 80486 đang được thay thế bằng bộ vi xử lý Pentium mạnh hơn (Pentium 3, Pentium 4 với tần số 500 megahertz trở lên.

· Bộ điều hợp video (card video)- một thiết bị điều khiển việc hiển thị thông tin văn bản và Hình ảnh đồ hoạ. Bộ điều hợp video tổ chức giao diện giữa PC và màn hình. Về mặt vật lý, bộ điều hợp video được chế tạo dưới dạng một bo mạch riêng biệt, được lắp vào một trong các khe cắm trên bo mạch chủ.

Ngày nay, bộ điều hợp video SVGA được sử dụng, cung cấp khả năng tái tạo tùy chọn lên tới 16,7 triệu màu với khả năng chọn độ phân giải màn hình từ một số giá trị (ví dụ: 1024 * 768 pixel cho màn hình 17 inch).

· ĐẬP- ϶ᴛᴏ một mảng các ô tinh thể có khả năng lưu trữ dữ liệu. Dùng để ghi và đọc thông tin. Nếu tắt nguồn, thông tin ghi trong bộ nhớ sẽ bị mất. Nó được đặc trưng bởi hiệu suất tương đương với hiệu suất của bộ vi xử lý.

Đặc điểm chính của RAM là dung lượng và thời gian truy cập. Dung tích RAM hiện đại là vài GB. Thời gian truy cập cho biết lượng thời gian quan trọng để truy cập các ô nhớ, được đo bằng phần tỷ giây (nano giây, ns). Điều quan trọng cần lưu ý là đối với các mô-đun bộ nhớ hiện đại, tốc độ này là 7-10 ns.

· rom- được thiết kế để lưu trữ các chương trình ngắn cần thiết cho hoạt động của PC.

Khi máy tính được bật, không có gì trong RAM - cả dữ liệu lẫn chương trình, vì RAM không thể lưu trữ bất cứ thứ gì nếu không sạc lại các ô trong hơn một phần trăm giây, nhưng bộ xử lý cần các lệnh, bao gồm cả. và tại thời điểm bật nguồn đầu tiên. Vì lý do này, ngay sau khi bật, địa chỉ bắt đầu được đặt trên bus địa chỉ của bộ xử lý (điều này xảy ra trong phần cứng mà không có sự tham gia của chương trình). Bộ xử lý xử lý địa chỉ đã đặt cho lệnh đầu tiên của nó và sau đó bắt đầu hoạt động theo chương trình. Địa chỉ này trỏ đến ROM. Chip ROM có khả năng lưu trữ thông tin ngay cả khi máy tính đã tắt. Một tập hợp các chương trình nằm ở dạng ROM Hệ thống đầu vào/đầu ra cơ bản. Mục đích chính của các chương trình trong gói này là kiểm tra thành phần và hiệu suất của hệ thống máy tính cũng như đảm bảo sự tương tác của tất cả các thành phần của nó.

· Bộ nhớ đệm– nó còn được gọi là “siêu RAM”.

Trao đổi dữ liệu trong bộ xử lý diễn ra nhanh hơn nhiều lần so với trao đổi với các thiết bị khác, chẳng hạn như bằng RAM. Để giảm số lượng truy cập vào RAM, một vùng đệm được tạo bên trong bộ xử lý - cái gọi là bộ nhớ đệm. Khi bộ xử lý cần dữ liệu, trước tiên nó sẽ truy cập vào bộ nhớ đệm và chỉ khi không có dữ liệu cần thiết thì nó mới truy cập vào RAM. Nhận một khối dữ liệu từ RAM, bộ xử lý đồng thời nhập khối dữ liệu đó vào bộ nhớ đệm. Bộ nhớ đệm được thiết kế chức năng để phù hợp với tốc độ của các thiết bị tương đối chậm với CPU tương đối nhanh. So với OP, bộ nhớ đệm có dung lượng nhỏ. Ngoài bộ nhớ đệm được tích hợp trong CPU, nó phải được loại bỏ khỏi CPU. Bộ nhớ đệm trên chip là nhanh nhất, với bộ nhớ đệm L1 thường có dung lượng 32 KB.

· Chipset- ϶ᴛᴏ một bộ chip được thiết kế để hỗ trợ và kết hợp trong PC chức năng được cung cấp bởi bộ xử lý, OP, bộ nhớ đệm, bộ nhớ đĩa và video cũng như các thành phần khác các thành phần MÁY TÍNH. Các chip của nó tạo ra hầu hết các tín hiệu cho hệ thống và các bộ phận ngoại vi, đồng thời chuyển đổi tín hiệu giữa các bus.

· Bộ điều khiểnđược thiết kế để kiểm soát quyền truy cập từ hệ thống đến bất kỳ thiết bị nào cũng như thực hiện các hoạt động trao đổi thông tin. Mỗi thiết bị bên ngoài có bộ điều khiển riêng.
Đăng trên ref.rf
Sau khi nhận lệnh từ CPU, bộ điều khiển thực hiện các thao tác bảo trì trên thiết bị bên ngoài. Bộ điều khiển được tích hợp trong bo mạch chủ(bộ điều khiển bàn phím, HDD, HDD, cổng, hệ thống video).

2. Ổ đĩa (lưu trữ) dành cho đĩa từ linh hoạt (FMD).Để chuyển nhanh khối lượng nhỏ dữ liệu được sử dụng đĩa mềm(đĩa mềm) được đưa vào một ổ đĩa đặc biệt - lái xe. Hướng chính xác để đưa đĩa mềm vào lỗ ổ đĩa nằm ở mặt trước của thiết bị hệ thống được đánh dấu bằng một mũi tên trên vỏ nhựa của nó.

Ổ đĩa dùng để ghi, đọc và lưu trữ thông tin trên các đĩa mềm (floppy disk). Ngày nay chúng được sử dụng đĩa mềmĐường kính 3,5" với dung lượng 1440 byte ( 1,4 MB) và đánh dấu HD.

Đĩa mềm là phương tiện lưu trữ không đáng tin cậy. Bụi bẩn, độ ẩm, sự thay đổi nhiệt độ và trường điện từ bên ngoài thường gây mất một phần hoặc toàn bộ thông tin. Vì lý do này, việc sử dụng chúng làm phương tiện lưu trữ dữ liệu chính là không thể chấp nhận được. Chúng được sử dụng để vận chuyển dữ liệu hoặc làm phương tiện lưu trữ (sao lưu) bổ sung.

3. Ổ đĩa từ cứng (HDD) hoặc Winchester.Được thiết kế để lưu trữ lâu dài (có thể lưu trữ thông tin trong nhiều thập kỷ).

Ổ cứng thực chất không phải là một đĩa mà là một nhóm các đĩa đồng trục có lớp phủ từ tính và quay với nhau. tốc độ cao. Τᴀᴋᴎᴍ ᴏϬᴩᴀᴈᴏᴍ, ổ cứng không có hai bề mặt, nhưng 2n bề mặt, trong đó n là số đĩa riêng biệt trong Nhóm.

Dung tích ổ cứng ngày nay – từ vài GB đến vài chục GB.

4. Ổ đĩa CD . Ghi âm kỹ thuật số trên đĩa CD khác với bản ghi trên đĩa từ mật độ rất cao và đĩa tiêu chuẩn có thể lưu trữ khoảng 650 MB dữ liệu. Οʜᴎ thì khác độ tin cậy cao lưu trữ thông tin, độ bền (tuổi thọ dự đoán của chúng với hiệu suất chất lượng cao là 30-50 năm). Đường kính đĩa phải là 5,25" hoặc 3,5".

Nguyên lý hoạt động của thiết bị này là đọc dữ liệu số bằng chùm tia laser phản xạ từ bề mặt đĩa. Lượng lớn dữ liệu là điển hình cho thông tin đa phương tiện (đồ họa, âm nhạc, video) và do đó Ổ đĩa CD-ROM tham khảo phần cứng đa phương tiện.

5. Lốp xe. Tất cả yếu tố điện tử Các PC trao đổi thông tin với nhau và được kết nối với nhau bằng bus - một tập hợp các đường dây và vi mạch truyền tín hiệu điện giữa Các thành phần khác nhau MÁY TÍNH. Tổng thể của tất cả các lốp xe thường được gọi là hệ thống đường cao tốc. Các bus truyền tín hiệu: địa chỉ, điều khiển và dữ liệu, về mặt này, chúng được phân biệt: bus dữ liệu (để truyền dữ liệu), bus địa chỉ (để truyền mã thông tin địa chỉ tới RAM) và bus điều khiển (bao gồm các đường truyền tín hiệu điều khiển).

Lốp xe có đặc điểm độ sâu bit, ᴛ.ᴇ. số lượng bit thông tin được truyền đồng thời dọc theo các tuyến xe buýt. Trong kiến ​​trúc PC, các bus phổ biến nhất là 8-, 16- và 32-bit. Lượng thông tin được truyền qua một kênh trong 1 thời gian thường được gọi là thông lượng lốp xe.

6. Cổng giao tiếp (cổng I/O). Chúng dùng để kết nối PC với các thiết bị được thiết kế có cấu trúc tách biệt với đơn vị hệ thống. Chuyên cổng được sử dụng để trao đổi với các thiết bị nội bộ. Cổng mục đích chungđược sử dụng để kết nối các thiết bị bên ngoài: LPT1-LPT* song song và COM1-COM nối tiếp*.

MÀN HÌNH ( trưng bày)- thiết bị đại diện trực quan dữ liệu. Đây là thiết bị đầu ra chính. Phục vụ cho việc xuất văn bản và thông tin đồ họa dữ liệu được nhập từ bàn phím hoặc xuất ra từ PC, tin nhắn hệ thống và thông tin người dùng.

Kích thước màn hìnhđược đo giữa các góc đối diện của màn hình ống hình theo đường chéo tính bằng inch. Ngày nay, màn hình 19" và 21" được sử dụng rộng rãi.

Sự cho phép màn hình là một trong thông số quan trọng màn hình. Càng cao thì thêm thông tin có thể được hiển thị trên màn hình, nhưng kích thước nhỏ hơn mỗi điểm riêng lẻ và do đó kích thước hiển thị của các thành phần hình ảnh sẽ nhỏ hơn.

Màn hình và card màn hình ( card đồ họa) trang điểm hệ thống video MÁY TÍNH. Hệ thống video sử dụng công nghệ analog và kỹ thuật số để tạo ra hình ảnh trên màn hình. TRONG công nghệ tương tự Màn hình ống tia âm cực được sử dụng, trong khi màn hình kỹ thuật số sử dụng màn hình phẳng tinh thể lỏng.

BÀN PHÍM được sử dụng để nhập dữ liệu chữ và số và các lệnh điều khiển vào PC. Các chức năng bàn phím cơ bản không cần hỗ trợ driver ( chương trình đặc biệt). Phần mềm cần thiết để bắt đầu với máy tính của bạn đã có sẵn trong chip ROM trong BIOS.

CHUỘT cho phép bạn trỏ vào các thành phần trên màn hình bằng con trỏ và sau khi nhấp vào nút, thực hiện một số thao tác nhất định.

MÁY IN xuất thông tin văn bản và đồ họa (đen trắng hoặc màu) lên giấy hoặc phim.

MODEM được sử dụng để kết nối PC với đường dây điện thoại.

MÁY QUÉT – một thiết bị để nhập văn bản hoặc thông tin đồ họa (đen trắng và màu) vào PC để xử lý thêm.

HỆ THỐNG ÂM THANH bao gồm card âm thanh Và diễn giả(có thể được tích hợp vào màn hình). Loa có bộ khuếch đại và điều khiển mức âm thanh riêng.

Điều hứa hẹn nhất là việc sử dụng PC như một phần của mạng máy tính (CN). Trong trường hợp này, một số PC và có thể cả máy tính thuộc các lớp khác được kết nối với nhau thông qua các kênh liên lạc và thiết bị giao diện với chúng để trao đổi thông tin.

Mạng máy tính Thông thường, người ta gọi một tập hợp các PC được kết nối với nhau thông qua các kênh truyền dữ liệu, cung cấp cho người dùng khả năng trao đổi thông tin và sử dụng chung tài nguyên mạng.

Phần cứng mạng:

- máy trạm(máy trạm - một PC được kết nối với mạng mà người dùng mạng thực hiện công việc của mình);

- máy chủ(một máy tính được kết nối với mạng và cung cấp một số dịch vụ có mục đích chung nhất định cho người dùng mạng);

- card mạng(bộ điều hợp);

- modem;

- cáp hoặc các phương tiện truyền dẫn khác.

Qua mức độ phân bố lãnh thổ mạng được phân loại thành: mạng toàn cầu, mạng khu vực và mạng cục bộ.

Toàn cầu mạng thống nhất người dùng trên khắp thế giới, thường sử dụng các kênh liên lạc vệ tinh (khoảng cách giữa các nút mạng là 10-15 nghìn km). Chúng được gọi là WAN.

Khu vực– đoàn kết người dùng của thành phố và khu vực. Đường dây điện thoại được sử dụng làm kênh liên lạc (khoảng cách giữa các nút mạng là 10-1000 km). Họ được gọi là NGƯỜI.

Địa phương mạng kết nối các thuê bao của một hoặc nhiều tòa nhà lân cận. Các PC được kết nối bằng một kênh truyền dữ liệu tốc độ cao duy nhất. Khoảng cách giữa các máy tính rất nhỏ - lên tới 10 km. Các kênh trong mạng cục bộ là tài sản của các tổ chức và điều này giúp đơn giản hóa hoạt động của chúng.

Mạng bao gồm các máy tính tương thích với phần mềm được gọi là đồng nhất. Nếu một máy tính không tương thích với phần mềm được đưa vào mạng thì mạng đó thường được gọi là không đồng nhất.

Cách sử dụng mạng cục bộ mang lại những lợi ích sau:

· Công việc đồng thời của nhiều người dùng với dữ liệu sử dụng chung (DBMS, IT);

· bảo vệ dữ liệu ở cấp độ thư mục và tập tin;

· khả năng lưu trữ vĩnh viễn phần mềm cần thiết cho nhiều người dùng trong một bản sao;

· trao đổi thông tin giữa tất cả các PC trên mạng, đảm bảo đối thoại giữa những người dùng mạng cũng như khả năng tổ chức công việc E-mail;

· In đồng thời bởi tất cả người dùng mạng trên các máy in trên toàn mạng;

· tăng hiệu quả của hệ thống xử lý thông tin bằng cách giảm chi phí, v.v.

Mạng lưới toàn cầu, có khả năng hợp nhất nhiều mạng và cho phép gia nhập cộng đồng toàn cầu, là Internet.

Ngày nay không có chủ sở hữu duy nhất của Internet. Mỗi công ty là chủ sở hữu một phần mạng lưới của mình. Nó cũng có phần mềm và phần cứng cần thiết, với sự trợ giúp của dữ liệu được trao đổi cả trong mạng và Internet. Công ty này cũng đảm bảo việc truyền thông tin qua mạng của mình. Trong trường hợp có sự cố ở một phần nào đó của mạng, tất cả thông tin sẽ “chảy xung quanh” khu vực này.

Các cách kết nối Internet

· Kết nối một PC riêng lẻ.Để làm được điều này, bạn cần phải có modem, đường dây điện thoại và tổ chức có cổng (lối vào) Internet. Các tổ chức như vậy - nhà cung cấp dịch vụ mạng - được gọi là nhà cung cấp. Việc đăng nhập vào Internet được thực hiện thông qua PC của nhà cung cấp. PC này thường được gọi là chủ nhà. Người dùng làm việc trên mạng mà không có địa chỉ. Nó được chứa bởi PC chủ. Tất cả thông tin mà người dùng bơm đều đi qua máy chủ.

· Kết nối trực tiếp. Kết nối trực tiếp với Internet được thực hiện thông qua các đường truyền thông thuê riêng chuyên dụng sử dụng phần mềm bổ sung.

Một phân tích về thực tiễn sử dụng máy bay đã chỉ ra rằng có khá nhiều cách để rò rỉ thông tin: kết nối bất hợp pháp với thiết bị và đường dây liên lạc, chặn bức xạ điện tử, chặn bức xạ âm thanh và khôi phục văn bản máy in, đánh cắp phương tiện thông tin, đọc dữ liệu từ mảng của người dùng khác, đọc thông tin còn sót lại trong bộ nhớ hệ thống sau khi thực hiện một yêu cầu được ủy quyền, giả dạng người dùng đã đăng ký, giới thiệu vi-rút, v.v.
Đăng trên ref.rf
Về vấn đề này, các biện pháp bảo vệ thông tin có tầm quan trọng đặc biệt:

Tổ chức (hạn chế quyền truy cập vào cơ sở xử lý thông tin; lưu trữ phương tiện máy tính trong két; sử dụng mã bảo mật khi truyền thông tin, v.v.);

Kỹ thuật và phần mềm.

THÔNG TIN CHUNG VỀ MÁY TÍNH VÀ HỆ THỐNG MÁY TÍNH - khái niệm và các loại. Phân loại và đặc điểm chuyên mục “THÔNG TIN CHUNG VỀ MÁY TÍNH VÀ HỆ THỐNG MÁY TÍNH” 2017, 2018.

Cơ quan giáo dục và ngân sách thành phố

"Trường cấp 2 số 30"

Thực hiện:

học sinh lớp 8

Dmitrieva Daria

Giáo viên:

Demchenko E.E.

Kursk, 2014

“Lịch sử phát triển của công nghệ máy tính”

Tiểu luận


Giới thiệu

Khi xã hội loài người phát triển, nó không chỉ làm chủ được vật chất, năng lượng mà còn cả thông tin. Với sự ra đời và phân phối rộng rãi của máy tính, con người đã có được một công cụ mạnh mẽ để sử dụng hiệu quả nguồn thông tin để nâng cao hoạt động trí tuệ của bạn. Từ nay trở đi (giữaXXthế kỷ) quá trình chuyển đổi từ xã hội công nghiệp sang xã hội thông tin bắt đầu, trong đó thông tin trở thành nguồn tài nguyên chính.

Khả năng các thành viên trong xã hội sử dụng thông tin đầy đủ, kịp thời và đáng tin cậy phần lớn phụ thuộc vào mức độ phát triển và làm chủ các công nghệ thông tin mới, nền tảng của nó là máy tính. Hãy xem xét các cột mốc chính trong lịch sử phát triển của họ.

Kỹ thuật máy tính là một thành phần thiết yếu của quá trình tính toán và xử lý dữ liệu. Những thiết bị đầu tiên dành cho máy tính có lẽ là những thiết bị nổi tiếngQue đếm, ngày nay vẫn được sử dụng trong các lớp tiểu học ở nhiều trường để dạy đếm. Khi các thiết bị này phát triển, chúng trở nên phức tạp hơn, chẳng hạn nhưngười Phoeniciantượng nhỏ bằng đất sét, cũng dành cho đại diện trực quan số mục được tính. Những thiết bị như vậy dường như đã được các thương nhân và kế toán thời đó sử dụng.

Dần dần, từ những thiết bị đếm đơn giản nhất, ngày càng có nhiều thiết bị phức tạp hơn ra đời.: ( ), , , . Bất chấp sự đơn giản của các thiết bị máy tính thời kỳ đầu, một kế toán viên có kinh nghiệm có thể nhận được kết quả bằng bàn tính đơn giản, thậm chí còn nhanh hơn cả người sở hữu máy tính hiện đại chậm chạp. Đương nhiên, hiệu suất và tốc độ tính toán của các thiết bị máy tính hiện đại từ lâu đã vượt qua khả năng của chiếc máy tính xuất sắc nhất của con người.

Nhân loại đã học cách sử dụng các thiết bị đếm đơn giản nhất từ ​​hàng ngàn năm trước. Phổ biến nhất là nhu cầu xác định số lượng mặt hàng được sử dụng trong trao đổi hàng hóa. Một trong những điều nhất giải pháp đơn giản là việc sử dụng trọng lượng tương đương với vật phẩm được thay đổi mà không yêu cầu tính toán lại chính xác số lượng thành phần của nó. Với mục đích này, các thiết bị cân bằng đơn giản nhất đã được sử dụngcân, trở thành một trong những thiết bị đầu tiên để xác định định lượngquần chúng. Nguyên tắc tương đương đã được sử dụng rộng rãi trong một thiết bị tính toán đơn giản khác - bàn tính hoặc bàn tính. Số lượng vật phẩm được đếm tương ứng với số lượng quân domino của nhạc cụ này được di chuyển. Một thiết bị tương đối phức tạp để đếm có thể là một chuỗi tràng hạt, được sử dụng trong việc thực hành của nhiều tôn giáo. Người tín hữu, như thể đang ngồi trên bàn tính, đếm số lượng lời cầu nguyện được nói trên các hạt của chuỗi tràng hạt, và khi đi qua một vòng tròn đầy đủ của chuỗi tràng hạt, anh ta di chuyển các hạt đếm đặc biệt trên một cái đuôi riêng biệt, biểu thị số vòng tròn đã đếm.Với việc phát minh ra bánh răng, các thiết bị phức tạp hơn nhiều để thực hiện các phép tính đã xuất hiện.

Về tất cả các thế hệ máy tính,Tôi muốn nói về lịch sử phát triển của công nghệ máy tính trong bài luận của mình.

Sự khởi đầu của kỷ nguyên máy tính

Máy tính đầu tiênENIACđược tạo ra vào cuối năm 1945 tại Hoa Kỳ.

Những ý tưởng cơ bản mà công nghệ máy tính phát triển trong nhiều năm đã được nhà toán học người Mỹ John von Neumann đưa ra vào năm 1946. Chúng được gọi là kiến ​​trúc von Neumann.

Năm 1949, chiếc máy tính đầu tiên có kiến ​​trúc von Neumann được chế tạo - chiếc máy của AnhEDSAC. Một năm sau, máy tính Mỹ xuất hiệnEDVAC.

Ở nước ta, chiếc máy tính đầu tiên được tạo ra vào năm 1951. Nó được gọi là MESM - máy tính điện tử nhỏ. Người thiết kế MESM là Sergei Alekseevich Lebedev.

Việc sản xuất hàng loạt máy tính bắt đầu từ những năm 50XXthế kỷ.

Công nghệ máy tính điện tử thường được chia thành các thế hệ gắn liền với sự thay đổi về cơ sở phần tử. Bên cạnh đó,xe ô tô thế hệ khác nhau thay đổikiến trúc logic và phần mềmcung cấp, nhanh chónghành động, RAM, phương thức nhập liệu và bạnthông tin nước, v.v.

Chiếc máy tính đầu tiên - một chiếc máy vạn năng sử dụng ống chân không - được chế tạo ở Mỹ vào năm 1945.

Chiếc máy này được gọi là ENIAC (viết tắt của: máy tính và máy tích hợp kỹ thuật số điện tử). Các nhà thiết kế ENIAC là J. Mauchly và J. Eckert. Tốc độ đếm của máy này vượt quá tốc độ của máy chuyển tiếp thời đó hàng nghìn lần.

điện tử đầu tiênmáy tính ENIAC được lập trình bằng phương pháp chuyển mạch phích cắm, tức là chương trình được xây dựng bằng cách kết nối các khối riêng lẻ của máy với dây dẫn trên một bảng nối. Quy trình chuẩn bị máy phức tạp và tẻ nhạt này khiến việc sử dụng trở nên bất tiện.

Những ý tưởng cơ bản mà công nghệ máy tính đã phát triển trong nhiều năm được phát triển bởi nhà toán học vĩ đại nhất người Mỹ John von Neumann.

Năm 1946, tạp chí Nature đăng một bài báo của J. von Neumann, G. Goldstein và A. Burks, “Xem xét sơ bộ xây dựng logicđiện tử thiết bị tin học" Bài viết này trình bày các nguyên tắc thiết kế và hoạt động của máy tính. Cái chính là nguyên tắc lưu trữ trong bộ nhớchương trình , theo đó dữ liệu và chương trình được đặt vào bộ nhớ chung của máy.

Mô tả cơ bản về cấu trúc và hoạt động của máy tính thường được gọi là kiến ​​trúc máy tính. Những ý tưởng được trình bày trong bài viết nói trên được gọi là “kiến trúc máy tính của J. von Neumann”.

Năm 1949, chiếc máy tính đầu tiên có kiến ​​trúc Neumann được chế tạo - máy EDSAC của Anh. Một năm sau, máy tính EDVAC của Mỹ xuất hiện. Các máy được đặt tên tồn tại trong các bản sao duy nhất. Việc sản xuất hàng loạt máy tính bắt đầu ở các nước phát triển vào những năm 50 của thế kỷ 20.

Ở nước ta, chiếc máy tính đầu tiên được tạo ra vào năm 1951. Nó được gọi là MESM - máy tính điện tử nhỏ. Người thiết kế MESM là Sergei Alekseevich Lebedev

Vai trò to lớn của Viện sĩ S. A. Lebedev trong việc tạo ra máy tính gia đình. Dưới sự lãnh đạo của ông, vào những năm 50, các máy tính ống nối tiếp BESM-1 (máy tính điện tử tốc độ cao), BESM-2, M-20 đã được chế tạo. Vào thời điểm đó, những chiếc xe này thuộc hàng tốt nhất trên thế giới.

Vào những năm 60 của thế kỷ 20, S. A. Lebedev dẫn đầu việc phát triển máy tính bán dẫn BESM-ZM, BESM-4, M-220, M-222. Máy BESM-6 là một thành tựu nổi bật của thời kỳ đó. Đây là chiếc máy tính nội địa đầu tiên và là một trong những chiếc máy tính đầu tiên trên thế giới có tốc độ 1 triệu phép tính/giây.

Những ý tưởng và sự phát triển tiếp theo của S. A. Lebedev đã góp phần tạo ra những cỗ máy tiên tiến hơn cho thế hệ tiếp theo.

Thế hệ máy tính đầu tiên

Thế hệ máy tính đầu tiên - máy ống từ những năm 50.Tốc độ đếm là lớn nhất những chiếc xe chạy nhanh thế hệ đầu tiên đạt 20 nghìn hoạt động mỗi giây. Băng đục lỗ và thẻ đục lỗ được sử dụng để nhập chương trình và dữ liệu. Vì bộ nhớ trong của những máy này nhỏ (có thể chứa hàng nghìn số và lệnh chương trình), chúng chủ yếu được sử dụng cho các tính toán kỹ thuật và khoa học không liên quan đến việc xử lý khối lượng dữ liệu lớn. Đây là những công trình kiến ​​trúc khá cồng kềnh, chứa hàng nghìn chiếc đèn, đôi khi chiếm tới hàng trăm chiếc đèn. mét vuông, tiêu thụ hàng trăm kilowatt điện. Các chương trình dành cho những máy như vậy được biên dịch bằng ngôn ngữ lệnh máy, vì vậy việc lập trình vào thời đó rất ít người có thể tiếp cận được. Người ta thường chấp nhận rằng thế hệ máy tính đầu tiên xuất hiện trong Thế chiến thứ hai sau1943 Conrad Zuse, được giới thiệu với bạn bè và người thân ở1938 rơle) là một cỗ máy thất thường trong việc xử lý và không đáng tin cậy trong tính toán. Vào tháng Năm1941 năm trongBéc-lin

Người ta thường chấp nhận rằng thế hệ máy tính đầu tiên xuất hiện trong Thế chiến thứ hai sau1943 năm, mặc dù đại diện làm việc đầu tiên nên được coi là V-1 (Z1)Konrad Zuseđã chứng minh cho bạn bè và người thân trong1938 năm. Đó là chiếc điện tử đầu tiên (được chế tạo dựa trên các thiết bị tương tự tự chếtiếp sức) một cỗ máy sử dụng thất thường và không đáng tin cậy trong tính toán. Vào tháng Năm1941 năm trongBéc-lin, Zuse đã giới thiệu chiếc xe Z3 khiến giới chuyên môn thích thú. Bất chấp một số thiếu sót, nó là chiếc máy tính đầu tiên, trong những hoàn cảnh khác nhau, có thể thành công về mặt thương mại.

Tuy nhiên, những chiếc máy tính đầu tiên được coi là của người Anhbức tượng khổng lồ(1943) và người MỹENIAC(1945). ENIAC là máy tính ống chân không đầu tiên.

Máy tính thế hệ đầu tiên được sử dụng làm cơ sở phần tử ống chân không và tiếp sức; RAM được thực hiện trên flip-flop, sau này là lõi ferit.Cơ sở phần tử Sự phát triển của những chiếc máy tính đầu tiên - ống chân không - được quyết định bởi kích thước lớn, mức tiêu thụ năng lượng đáng kể, độ tin cậy thấp và do đó, khối lượng sản xuất nhỏ và phạm vi người dùng hẹp, chủ yếu là từ giới khoa học. Trong những máy như vậy, thực tế không có phương tiện nào để kết hợp các hoạt động của chương trình đang được thực thi và song song hóa hoạt động của các thiết bị khác nhau; các lệnh được thực thi lần lượt, ALU không hoạt động trong khi trao đổi dữ liệu với các thiết bị bên ngoài, bộ thiết bị này rất hạn chế. Ví dụ, dung lượng RAM BESM-2 là 2048 từ 39 bit; trống từ và ổ băng từ được sử dụng làm bộ nhớ ngoài. Quá trình giao tiếp giữa con người và cỗ máy thế hệ đầu tiên rất tốn công sức và không hiệu quả. Theo quy định, chính nhà phát triển, người viết chương trình bằng mã máy, đã nhập chương trình đó vào bộ nhớ máy tính bằng thẻ đục lỗ và sau đó điều khiển việc thực thi chương trình theo cách thủ công. Con quái vật điện tử được giao cho lập trình viên trong một khoảng thời gian nhất định và hiệu quả của giải pháp phần lớn phụ thuộc vào trình độ kỹ năng của anh ta, khả năng tìm và sửa lỗi nhanh chóng cũng như khả năng điều hướng bảng điều khiển máy tính. vấn đề tính toán. Việc tập trung vào điều khiển thủ công đã xác định rằng không có bất kỳ khả năng nào xảy ra tình trạng đệm chương trình.

Các máy tính thế hệ đầu tiên có đặc điểm là độ tin cậy thấp, cần hệ thống làm mát và có kích thước đáng kể. Quá trình lập trình đòi hỏi kỹ năng đáng kể, kiến ​​thức tốt về kiến ​​trúc máy tính và các khả năng phần mềm. Lúc đầu, lập trình được sử dụng trong mã máy tính ( mã máy), sau đó mã hóa tự động và trình biên dịch mã xuất hiện, ở một mức độ nhất định tự động hóa quá trình thực hiện các tác vụ lập trình. Máy tính thế hệ đầu tiên được sử dụng để tính toán khoa học và kỹ thuật. Quá trình lập trình giống như một nghệ thuật hơn, được thực hiện bởi một nhóm rất hẹp gồm các nhà toán học, điện tử và vật lý.

Tất cả các máy tính thế hệ 1hoạt độngdựa trên các ống chân không, khiến chúng không đáng tin cậy - các ống phải được thay đổi thường xuyên. Những chiếc máy tính này là những cỗ máy khổng lồ, cồng kềnh và quá đắt tiền mà chỉ các tập đoàn lớn và chính phủ mới có thể mua được. Đèn tiêu thụ số lượng lớnđiện và tỏa nhiều nhiệt.

Hơn nữa, mỗi máy sử dụng ngôn ngữ lập trình riêng. Tập lệnh nhỏ, mạch của thiết bị logic số học và thiết bị điều khiển khá đơn giản và thực tế không có phần mềm. Các chỉ số về dung lượng và hiệu suất RAM đều ở mức thấp. Đối với đầu vào và đầu ra, băng đục lỗ, thẻ đục lỗ, băng từ và thiết bị in đã được sử dụng; thiết bị bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên được triển khai dựa trên các đường trễ thủy ngân của ống tia âm cực.

Những bất tiện này bắt đầu được khắc phục thông qua việc phát triển chuyên sâu các công cụ lập trình tự động hóa, tạo ra các hệ thống chương trình dịch vụ giúp đơn giản hóa công việc trên máy và tăng hiệu quả sử dụng. Ngược lại, điều này đòi hỏi những thay đổi đáng kể trong cấu trúc của máy tính, nhằm đưa nó đến gần hơn với các yêu cầu nảy sinh từ kinh nghiệm vận hành máy tính.

Thế hệ máy tính thứ hai

Năm 1949, thiết bị bán dẫn đầu tiên được tạo ra ở Mỹ, thay thế cho ống chân không. Nó được gọi là bóng bán dẫn.Vào những năm 60 bóng bán dẫn đã trở thành cơ sở cơ bản cho Máy tính thế hệ thứ hai. Quá trình chuyển đổi sang các phần tử bán dẫn đã cải thiện chất lượng của máy tính về mọi mặt: chúng trở nên nhỏ gọn hơn, đáng tin cậy hơn và ít tiêu tốn năng lượng hơn. Tốc độ của hầu hết các máy đều đạt tới hàng chục, hàng trăm nghìn thao tác mỗi giây. Dung lượng bộ nhớ trong đã tăng lên hàng trăm lần so với máy tính thế hệ đầu tiên. Các thiết bị bộ nhớ ngoài (từ tính) đã có sự phát triển vượt bậc: trống từ, ổ băng từ. Nhờ đó, có thể tạo thông tin và tài liệu tham khảo trên máy tính, công cụ tìm kiếm(điều này là do nhu cầu lưu trữ lượng lớn thông tin trên phương tiện từ tính trong thời gian dài).Trong thế hệ thứ hai, ngôn ngữ lập trình bắt đầu tích cực phát triển cấp độ cao. Đầu tiên trong số đó là FORTRAN, ALGOL, COBOL. Lập trình như một phần của việc đọc viết đã trở nên phổ biến, chủ yếu ở những người có trình độ học vấn cao hơn.

Thế hệ máy tính thứ hai là sự chuyển đổi sang cơ sở phần tử bóng bán dẫn, sự xuất hiện của những chiếc máy tính mini đầu tiên.

Máy tính thế hệ thứ hai thường bao gồm một số lượng lớn bảng mạch, mỗi bảng chứa từ một đến bốn bảng mạch.cổng logichoặcgây nên. Đặc biệt,Hệ thống mô-đun tiêu chuẩn của IBMđã xác định tiêu chuẩn cho các bo mạch đó và các đầu nối cho chúng. TRONG1959dựa trên bóng bán dẫn, IBM đã phát hành máy tính lớnIBM7090và một chiếc xe hạng trungIBM 1401. Cái cuối cùng được sử dụngthẻ đục lỗđầu vào và trở thành máy tính đa năng phổ biến nhất thời bấy giờ: giai đoạn 1960-1964. Hơn 100 nghìn bản của chiếc xe này đã được sản xuất. Nó sử dụng bộ nhớ 4.000 ký tự (sau này tăng lên 16.000 ký tự). Nhiều khía cạnh của dự án này dựa trên mong muốn thay thế máy đục lỗ, vốn đã được sử dụng rộng rãi kể từ đó.thập niên 1920cho đến tận đầu những năm 1970. TRONG1960IBM đã phát hành một bóng bán dẫnIBM 1620, ban đầu chỉ có băng đục lỗ, nhưng sau đó đã được nâng cấp lên thẻ đục lỗ. Mô hình này đã trở nên phổ biến như máy tính khoa học, khoảng 2.000 bản đã được sản xuất. Máy sử dụng bộ nhớ lõi từ có dung lượng lên tới 60.000 chữ số thập phân.

Cũng vào năm 1960THÁNG MƯỜI HAIđã phát hành mẫu đầu tiên của mình -PDP-1 dành cho mục đích sử dụng nhân viên kỹ thuật trong phòng thí nghiệm và cho nghiên cứu.

TRONG1961Tổng công ty Burroughsphát hànhB5000, máy tính xử lý kép đầu tiên cóbộ nhớ ảo. Các tính năng độc đáo khác làkiến trúc ngăn xếp,Đánh địa chỉ dựa trên bộ mô tả và không lập trình trực tiếp tớiHợp ngữ.

Máy tính thế hệ thứ haiIBM 1401, được sản xuất vào đầu những năm 1960, chiếm khoảng 1/3 thị trường máy tính toàn cầu, với hơn 10.000 máy được bán ra.

Việc sử dụng chất bán dẫn đã được cải thiện không chỉbộ xử lý trung tâm mà còn cả các thiết bị ngoại vi. Thế hệ thiết bị lưu trữ dữ liệu thứ hai có thể lưu được hàng chục triệu ký tự và số. Một bộ phận xuất hiện thành cố định cứng nhắc (đã sửa ) các thiết bị lưu trữ được kết nối với bộ xử lý bằng liên kết dữ liệu tốc độ cao và có thể tháo rời (có thể tháo rời ) thiết bị. Việc thay thế băng đĩa trong một thiết bị di động chỉ mất vài giây. Mặc dù năng lực phương tiện di động thường thấp hơn, nhưng khả năng thay thế của chúng giúp tiết kiệm lượng dữ liệu gần như không giới hạn.Băng từthường được sử dụng để lưu trữ dữ liệu vì nó cung cấp nhiều dung lượng hơn với chi phí thấp hơn.

Trong nhiều máy thế hệ thứ hai, chức năng giao tiếp với các thiết bị ngoại vi được giao cho các bộ phận chuyên dụng.bộ đồng xử lý. Ví dụ, trong khibộ xử lý ngoại vithực hiện việc đọc hoặc đục lỗ thẻ đục lỗ, bộ xử lý chính thực hiện các phép tính hoặc phân nhánh theo chương trình. Một bus dữ liệu mang dữ liệu giữa bộ nhớ và bộ xử lý trong chu kỳ tìm nạp và thực thi lệnh, còn các bus dữ liệu khác thường phục vụ các thiết bị ngoại vi. TRÊNPDP-1Chu kỳ truy cập bộ nhớ mất 5 micro giây; Hầu hết các lệnh yêu cầu 10 micro giây: 5 micro giây để tìm nạp lệnh và 5 micro giây khác để tìm nạp toán hạng.

"Setun"là chiếc máy tính đầu tiên dựa trênlogic bậc ba, được phát triển trong1958V.Liên Xô. Máy tính bán dẫn nối tiếp đầu tiên của Liên Xô được"Mùa xuân" và "Tuyết", được phát hành cùng1964 Qua1972 Hiệu suất cao nhất của máy tính Snow là 300.000 phép tính mỗi giây. Các máy được chế tạo trên cơ sở bóng bán dẫn có tần số xung nhịp 5 MHz. Tổng cộng có 39 máy tính được sản xuất.

Máy tính nội địa tốt nhất thế hệ 2 được coi làBESM-6, được tạo ra vào năm1966

Nhận phát triển hơn nữa nguyên tắc tự chủ - nó đã được triển khai ở cấp độ thiết bị riêng lẻ, được thể hiện trong cấu trúc mô-đun của chúng. Các thiết bị I/O được trang bị bộ điều khiển riêng (gọi là bộ điều khiển), giúp bộ điều khiển trung tâm không phải quản lý các hoạt động I/O.

Cải thiện và giảm chi phí máy tính dẫn đến giảm chi phí cụ thể về thời gian máy tính và tài nguyên máy tính trong tổng chi phí của một giải pháp tự động cho vấn đề xử lý dữ liệu, đồng thời giảm chi phí phát triển chương trình (tức là lập trình) hầu như không giảm, có trường hợp còn có xu hướng tăng. Vì vậy đã xuất hiện xu hướng lập trình hiệu quả, bắt đầu được triển khai trên thế hệ máy tính thứ hai và đang được phát triển cho đến ngày nay.

Bắt đầu phát triển dựa trên thư viện chương trình tiêu chuẩn các hệ thống tích hợp có đặc tính di động, tức là hoạt động trên máy tính thương hiệu khác nhau. Các công cụ phần mềm được sử dụng thường xuyên nhất được phân bổ trong phần mềm để giải quyết các vấn đề thuộc một loại nhất định.

Công nghệ thực thi các chương trình trên máy tính đang được cải tiến: các công cụ phần mềm đặc biệt đang được tạo ra - phần mềm hệ thống.

Mục đích của việc tạo ra phần mềm hệ thống là tăng tốc và đơn giản hóa quá trình chuyển đổi của bộ xử lý từ tác vụ này sang tác vụ khác. Những hệ thống đầu tiên xuất hiện xử lý hàng loạt, chỉ đơn giản là tự động khởi chạy hết chương trình này đến chương trình khác và do đó làm tăng hệ số tải bộ xử lý. Hệ thống xử lý hàng loạt là nguyên mẫu của các hệ điều hành hiện đại; chúng trở thành các chương trình hệ thống đầu tiên được thiết kế để quản lý quá trình tính toán. Trong quá trình triển khai các hệ thống xử lý hàng loạt, một ngôn ngữ điều khiển tác vụ chính thức đã được phát triển, với sự trợ giúp của ngôn ngữ này, lập trình viên đã thông báo cho hệ thống và người vận hành về công việc anh ta muốn thực hiện trên máy tính. Một tập hợp nhiều nhiệm vụ, thường ở dạng một bộ bài đục lỗ, được gọi là gói nhiệm vụ. Phần tử này vẫn còn tồn tại: cái gọi là tệp bó (hoặc lệnh) MS DOS không gì khác hơn là các gói nhiệm vụ (phần mở rộng trong tên của chúng là bat là tên viết tắt của từ batch trong tiếng Anh, có nghĩa là gói).

ĐẾN máy tính nội địa thế hệ thứ hai bao gồm Promin, Minsk, Hrazdan, Mir.

Thế hệ máy tính thứ ba

Thế hệ máy tính thứ bađược tạo trên cơ sở phần tử mới- mạch tích hợp: trên một tấm bán dẫn nhỏ, có diện tích nhỏ hơn 1 cm 2 các mạch điện tử phức tạp đã được lắp đặt. Chúng được gọi là mạch tích hợp (IC). Các IC đầu tiên chứa hàng chục, sau đó là hàng trăm phần tử (bóng bán dẫn, điện trở, v.v.). Khi mức độ tích hợp (số phần tử) đạt tới một nghìn, chúng bắt đầu được gọi là mạch tích hợp lớn - LSI; sau đó mạch tích hợp quy mô cực lớn (VLSI) xuất hiện. Máy tính thế hệ thứ ba bắt đầu được sản xuất vào nửa cuối thập niên 60, khi công ty MỹIBMbắt đầu sản xuất hệ thống máy mócIBM-360. Ở Liên Xô, vào những năm 70, việc sản xuất máy thuộc dòng ES EVM (Hệ thống máy tính hợp nhất) bắt đầu. Việc chuyển sang thế hệ thứ ba gắn liền với những thay đổi đáng kể trong kiến ​​trúc máy tính. Có thể chạy đồng thời nhiều chương trình trên một máy. Chế độ hoạt động này được gọi là chế độ đa chương trình (multi-program). Tốc độ hoạt động của những mẫu máy tính mạnh nhất đã đạt tới vài triệu thao tác mỗi giây. Xuất hiện trên máy thế hệ thứ ba kiểu mới thiết bị lưu trữ bên ngoài - đĩa từ. Các loại thiết bị đầu vào/đầu ra mới được sử dụng rộng rãi: màn hình, máy vẽ. Trong thời kỳ này, các lĩnh vực ứng dụng của máy tính đã mở rộng đáng kể. Cơ sở dữ liệu bắt đầu được tạo ra, hệ thống trí tuệ nhân tạo đầu tiên, máy tính hỗ trợ thiết kế(CAD) và điều khiển (ACS). Vào những năm 70, dòng máy tính nhỏ (mini) nhận được sự phát triển mạnh mẽ.

Cơ sở cơ bản của máy tính là các mạch tích hợp nhỏ (MIC), chứa hàng trăm hoặc hàng nghìn bóng bán dẫn trên một tấm. Hoạt động của các máy này được điều khiển từ các thiết bị đầu cuối chữ và số. Ngôn ngữ cấp cao và hội được sử dụng để điều khiển. Dữ liệu và chương trình được nhập từ thiết bị đầu cuối cũng như từ thẻ đục lỗ và băng đục lỗ. Những chiếc máy này được thiết kế để sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khoa học và công nghệ khác nhau (tính toán, quản lý sản xuất, vật thể chuyển động, v.v.). Nhờ các mạch tích hợp, người ta có thể cải thiện đáng kể các đặc tính kỹ thuật và vận hành của máy tính và giảm mạnh giá phần cứng. Ví dụ: máy thế hệ thứ ba, so với máy thế hệ thứ hai, có dung lượng RAM lớn hơn, hiệu suất tăng, độ tin cậy tăng và giảm mức tiêu thụ điện năng, dấu chân và trọng lượng.

Mạch tích hợp, chip - "sản phẩm vi điện tử có mật độ caođóng gói các phần tử được kết nối điện và được coi là một tổng thể cấu trúc duy nhất." (Gorokhov P.K. Từ điển trong điện tử vô tuyến. Các điều khoản cơ bản. M.: Tiếng Nga, 1993). Trước khi phát minh ra mạch tích hợp (năm 1958), mỗi thành phần mạch điện tửđược sản xuất riêng biệt và sau đó các bộ phận được kết nối bằng hàn. Vẻ bề ngoài mạch tích hợpđã thay đổi toàn bộ công nghệ. Đồng thời, thiết bị điện tử đã trở nên rẻ hơn. Vi mạch là một tổ hợp phức tạp nhiều lớp gồm hàng trăm mạch, nhỏ đến mức chúng không thể nhìn thấy được bằng mắt thường. Các mạch này còn chứa các thành phần thụ động - điện trở tạo ra điện trở dòng điện và tụ điện có khả năng tích điện. Tuy nhiên, thành phần quan trọng nhất của mạch tích hợp là bóng bán dẫn - thiết bị vừa có thể khuếch đại điện áp, vừa có thể bật tắt, “nói” bằng ngôn ngữ nhị phân. Thế hệ thứ ba gắn liền với sự ra đời của máy tính có nền tảng cơ bản là mạch tích hợp (IC). Vào tháng 1 năm 1959, D. Kilby đã tạo ra mạch tích hợp đầu tiên là một tấm germanium mỏng dài 1 cm. Để chứng minh khả năng của công nghệ tích hợp, Texas Instruments đã tạo ra cho Lực lượng Không quân Hoa Kỳ máy tính trên máy bay, chứa 587 mạch tích hợp và khối lượng nhỏ hơn 150 lần so với một máy tính kiểu cũ tương tự. Nhưng mạch tích hợp của Kilby có một số thiếu sót đáng kể, những thiếu sót này đã được loại bỏ nhờ sự ra đời của mạch tích hợp phẳng của R. Noyce trong cùng năm đó. Kể từ thời điểm đó, công nghệ vi mạch bắt đầu cuộc hành quân khải hoàn, ngày càng chiếm lĩnh nhiều lĩnh vực mới của điện tử hiện đại và trước hết là công nghệ máy tính.
Những máy tính tích hợp đặc biệt đầu tiên sử dụng công nghệ IP được thiết kế và chế tạo theo đơn đặt hàng của bộ quân sự Mỹ. Công nghệ mới đảm bảo độ tin cậy, khả năng sản xuất và tốc độ của thiết bị máy tính cao hơn đồng thời giảm đáng kể kích thước của nó. Hóa ra là có thể đặt hàng nghìn phần tử logic trên một milimet vuông của mạch tích hợp. Tuy nhiên, không chỉ công nghệ IP quyết định sự xuất hiện của một thế hệ máy tính mới - máy tính thế hệ thứ ba, theo quy luật, tạo thành một loạt các mô hình tương thích phần mềm từ dưới lên trên và có khả năng tăng dần từ mô hình này sang mô hình khác. Đồng thời, công nghệ này làm cho nó có thể thực hiện được các kiến ​​trúc máy tính logic phức tạp hơn nhiều và các thiết bị ngoại vi, giúp mở rộng đáng kể khả năng chức năng và tính toán của máy tính.

Tiêu chí quan trọng nhất tạo nên sự khác biệt giữa máy tính thế hệ thứ hai và thứ ba là sự phát triển đáng kể của kiến ​​trúc máy tính đáp ứng yêu cầu của cả các vấn đề đang được giải quyết và các lập trình viên làm việc trên chúng. Với sự phát triển của máy tính thử nghiệm Stretch của IBM và Atlas của Đại học Manchester, một khái niệm tương tự về kiến ​​trúc máy tính đã trở thành hiện thực; Nó được IBM triển khai trên cơ sở thương mại với việc tạo ra dòng sản phẩm IBM/360 nổi tiếng. Hệ điều hành đang trở thành một phần của máy tính, khả năng đa chương trình đã xuất hiện; nhiều nhiệm vụ quản lý bộ nhớ, thiết bị đầu vào/đầu ra và các tài nguyên khác bắt đầu được đảm nhận bởi hệ điều hành hoặc trực tiếp bởi phần cứng máy tính.

Dòng sản phẩm đầu tiên như vậy, thường được tính là thế hệ thứ ba, là dòng sản phẩm nổi tiếng IBM Series/360 (hay gọi tắt là IBM/360), được sản xuất hàng loạt bắt đầu ở Hoa Kỳ vào năm 1964; và đến năm 1970, dòng sản phẩm này bao gồm 11 mẫu. Loạt bài này cung cấp ảnh hưởng lớnđể phát triển hơn nữa máy tính đa năng ở tất cả các nước làm tài liệu tham khảo và tiêu chuẩn cho nhiều giải pháp thiết kế trong lĩnh vực công nghệ máy tính. Trong số các máy tính thế hệ thứ ba khác, người ta có thể lưu ý các mẫu như PDP-8, PDP-11, B3500 và một số loại khác. Tại Liên Xô và các quốc gia CMEA khác, kể từ năm 1972, việc sản xuất Dòng máy tính hợp nhất (ES COMPUTER) đã bắt đầu, sao chép (trong khả năng về mặt công nghệ) dòng IBM/360. Cùng với dòng máy tính ES, ở các nước CMEA và Liên Xô, vào năm 1970, việc sản xuất một loạt máy tính nhỏ (máy tính SM), tương thích với dòng PDP nổi tiếng, đã bắt đầu.

Nếu các mẫu dòng IBM/360 không sử dụng đầy đủ công nghệ IC (các phương pháp thu nhỏ các phần tử bóng bán dẫn rời rạc cũng được sử dụng), thì Tập mới IBM/370 đã được triển khai bằng công nghệ 100% IP, duy trì tính liên tục với dòng 360 ​​nhưng các mô hình của nó có đặc tính kỹ thuật tốt hơn đáng kể, hệ thống lệnh phát triển hơn và một số cải tiến kiến ​​trúc quan trọng.

Phần mềm đảm bảo hoạt động của máy tính ở nhiều chế độ hoạt động khác nhau đang trở nên mạnh mẽ hơn đáng kể. Hệ thống quản lý cơ sở dữ liệu (DBMS) và hệ thống tự động hóa phát triển xuất hiện công việc thiết kế(CAD) cho nhiều mục đích khác nhau, hệ thống điều khiển tự động, hệ thống điều khiển quá trình... đang được cải tiến, chú ý nhiều đến việc tạo ra các gói chương trình ứng dụng(PPP) cho nhiều mục đích khác nhau. Các ngôn ngữ và hệ thống lập trình mới tiếp tục xuất hiện và những ngôn ngữ hiện có được phát triển, số lượng đã lên tới khoảng 3000. Việc sử dụng rộng rãi nhất các máy tính thế hệ thứ ba đã được coi là cơ sở kỹ thuật để tạo ra các máy tính lớn và siêu nhỏ. các hệ thống thông tin lớn. Việc tạo ra phần mềm (DBMS) đóng một vai trò quan trọng trong việc giải quyết vấn đề này, phần mềm này đảm bảo việc tạo và duy trì cơ sở dữ liệu và ngân hàng dữ liệu cho các mục đích khác nhau. Sự đa dạng của các công cụ máy tính và phần mềm cũng như các thiết bị ngoại vi đã đặt ra vấn đề lựa chọn hiệu quả các phần mềm và công cụ máy tính cho một số ứng dụng nhất định.

Cần đặc biệt đề cập đến sự phát triển của VT thế hệ thứ ba ở Liên Xô. Để xây dựng một chính sách kỹ thuật thống nhất trong lĩnh vực công nghệ máy tính, năm 1969, theo sáng kiến ​​của Liên minh, một Ủy ban liên chính phủ được thành lập với Trung tâm điều phối, sau đó là Hội đồng thiết kế trưởng. Người ta đã quyết định tạo ra một sản phẩm tương tự dòng IBM/360 làm nền tảng cho công nghệ máy tính ở các quốc gia CMEA. Vì mục đích này, nỗ lực của các nhóm nghiên cứu và thiết kế lớn đã được tập trung, thu hút hơn 20 nghìn nhà khoa học và chuyên gia có trình độ cao, một trung tâm nghiên cứu khoa học lớn về công nghệ máy tính (NICEVT) đã được thành lập, giúp thành lập sản xuất hàng loạt những mẫu máy tính ES đầu tiên. Cần lưu ý ngay rằng các mẫu máy tính ES (đặc biệt là những mẫu đầu tiên) không phải là bản sao tốt nhất của các mẫu máy tính gốc tương ứng của dòng IBM/360.

Cuối những năm 60 ở Liên Xô được đặc trưng bởi nhiều loại công nghệ máy tính không tương thích, thua kém nghiêm trọng về các chỉ số chính so với các mẫu máy tính tốt nhất của nước ngoài, điều này đòi hỏi phải phát triển một chính sách kỹ thuật hợp lý hơn trong lĩnh vực chiến lược này. vấn đề quan trọng. Có tính đến độ trễ rất nghiêm trọng trong vấn đề này so với những phát triển trong liên quan đến máy tính các quốc gia (và trước hết, từ đối thủ cạnh tranh vĩnh cửu - Hoa Kỳ) và quyết định trên đã được đưa ra, có vẻ rất hấp dẫn - sử dụng dòng IBM, đã được thử nghiệm và thử nghiệm trong 5 năm và đã chứng tỏ được bản thân, với nhằm mục đích đưa nó vào nền kinh tế quốc dân một cách nhanh chóng và rẻ tiền, mở ra khả năng tiếp cận rộng rãi với những phần mềm rất phong phú được tạo ra ở nước ngoài vào thời điểm đó. Nhưng tất cả những điều này chỉ là lợi ích chiến thuật, và chiến lược phát triển công nghệ máy tính trong nước đã bị giáng một đòn hạ gục mạnh mẽ.

Thế hệ máy tính thứ tư

Một sự kiện mang tính cách mạng khác trong lĩnh vực điện tử xảy ra vào năm 1971, khi một công ty MỹIntelcông bố việc tạo ra một bộ vi xử lý.Bộ vi xử lýlà một mạch tích hợp cực lớn có khả năng thực hiện các chức năng của bộ phận chính của máy tính - bộ xử lý. Ban đầu, bộ vi xử lý bắt đầu được tích hợp vào nhiều loại thiết bị kỹ thuật: máy móc, ô tô, máy bay. Bằng cách kết nối bộ vi xử lý với các thiết bị đầu vào-đầu ra và bộ nhớ ngoài, chúng ta có được một loại máy tính mới: máy vi tính. Máy vi tính được phân loại là máythế hệ thứ tư . Sự khác biệt đáng kể giữa máy vi tính và các máy tiền nhiệm là kích thước nhỏ (kích thước của một chiếc TV gia đình) và chi phí tương đối thấp. Đây là loại máy tính đầu tiên xuất hiện trong bán lẻ. Loại máy tính phổ biến nhất hiện nay lànhững máy tính cá nhân(MÁY TÍNH).Chiếc PC đầu tiên ra đời vào năm 1976 tại Mỹ. Từ năm 1980, một công ty Mỹ đã trở thành người tạo ra xu hướng trên thị trường PC.IBM. Các nhà thiết kế của nó đã cố gắng tạo ra một kiến ​​trúc thực sự trở thành tiêu chuẩn quốc tế dành cho PC chuyên nghiệp. Những chiếc xe thuộc dòng này được gọi làIBMmáy tính ( Riêng tưMáy tính). Sự xuất hiện và lan truyền của máy tính cá nhân với tầm quan trọng của nó đối với sự phát triển xã hội có thể so sánh với sự ra đời của việc in sách. Chính PC đã khiến khả năng hiểu biết về máy tính trở thành một hiện tượng đại chúng. Với sự phát triển của loại máy này, khái niệm “ công nghệ thông tin", Nếu không có nó thì không thể thực hiện được trong hầu hết các lĩnh vực hoạt động của con người.Một hướng khác trong quá trình phát triển máy tính thế hệ thứ tư là -siêu máy tính. Các máy thuộc loại này có tốc độ hàng trăm triệu và hàng tỷ thao tác mỗi giây. Siêu máy tính là một tổ hợp tính toán đa bộ xử lý.

Cơ sở cơ bản của máy tính là các mạch tích hợp lớn (LSI). Đại diện nổi bật nhất của thế hệ máy tính thứ tư là máy tính cá nhân (PC). Giao tiếp với người dùng được thực hiện thông qua màn hình đồ họa màu sử dụng các ngôn ngữ cấp cao.

Thế hệ thứ tư là thế hệ thiết bị máy tính hiện tại được phát triển sau năm 1970.

Lần đầu tiên, các mạch tích hợp quy mô lớn (LSI) được sử dụng, có công suất gần tương ứng với 1000 IC. Điều này đã dẫn đến việc giảm chi phí sản xuất máy tính.

TRONGNăm 1980, người ta có thể đặt bộ xử lý trung tâm của một máy tính nhỏ trên một con chip có diện tích 1/4 inch (0,635 cm). 2 .). LSI đã được sử dụng trong các máy tính như Illiak, Elbrus và Macintosh. Tốc độ của những cỗ máy như vậy là hàng nghìn triệu thao tác mỗi giây. Dung lượng RAM đã tăng lên 500 triệu bit. Trong các máy như vậy, một số lệnh được thực thi đồng thời trên một số bộ toán hạng.

Từ quan điểm cấu trúc, các máy thuộc thế hệ này là các tổ hợp đa bộ xử lý và nhiều máy hoạt động trên một bộ nhớ chung và một trường chung của các thiết bị bên ngoài. Dung lượng RAM khoảng 1 – 64 MB.

Sự phổ biến của máy tính cá nhân vào cuối những năm 70 đã dẫn đến nhu cầu về máy tính lớn và máy tính mini giảm nhẹ. Điều này đã trở thành vấn đề được IBM (Tập đoàn máy kinh doanh quốc tế), một công ty hàng đầu về sản xuất máy tính lớn, quan tâm sâu sắc.1979 IBM quyết định thử sức mình ở thị trường máy tính cá nhân, tạo ra những chiếc máy tính cá nhân đầu tiên -IBMmáy tính.

Các máy móc này nhằm mục đích tăng đáng kể năng suất lao động trong khoa học, sản xuất, quản lý, chăm sóc sức khỏe, dịch vụ và cuộc sống hàng ngày. Mức độ tích hợp cao góp phần làm tăng mật độ bố trí của thiết bị điện tử và tăng độ tin cậy của nó, dẫn đến tăng tốc độ của máy tính và giảm giá thành. Tất cả điều này có tác động đáng kể đến cấu trúc logic(kiến trúc) của máy tính và phần mềm của nó. Sự kết nối giữa cấu trúc của máy và phần mềm của nó ngày càng chặt chẽ hơn, đặc biệt là hệ điều hành(OS) (hoặc màn hình) - một bộ chương trình tổ chức hoạt động liên tục của máy mà không cần sự can thiệp của con người.

Đặc điểm so sánh của các thế hệ máy tính

Đặc trưng

Thế hệ máy tính

III

Số năm sử dụng

1948 - 1958

1959 - 1967

1968 - 1973

1974 - nay thời gian.

Cơ sở phần tử

Ống điện tử - điốt và triode.

Những thiết bị bán dẫn.

Các mạch tích hợp nhỏ (MIC) chứa hàng trăm hoặc hàng nghìn bóng bán dẫn trên một tấm bán dẫn.

Mạch tích hợp quy mô lớn (LSI).

Kích thước

Các máy tính được đặt trong một số tủ kim loại lớn chiếm toàn bộ căn phòng.

Máy tính được chế tạo dưới dạng các giá đỡ giống hệt nhau. Ngoài ra, máy tính còn được đặt trong nhiều tủ kim loại lớn, nhưng trongIIthế hệ, kích thước và trọng lượng của chúng đã giảm.

Máy tính được chế tạo dưới dạng các giá đỡ giống hệt nhau.

Mức độ tích hợp cao góp phần làm tăng mật độ bố trí của thiết bị điện tử và tăng độ tin cậy của nó, dẫn đến tăng tốc độ của máy tính và giảm giá thành. Máy tính nhỏ gọn -những máy tính cá nhân.

Số lượng máy tính trên thế giới

Hàng chục.

Hàng ngàn.

Mười nghìn đồng.

Hàng triệu.

Hiệu suất

10 - 20 nghìn hoạt động mỗi giây.

100 - 1000 nghìn hoạt động mỗi giây.

1 - 10 triệu hoạt động mỗi giây.

10 - 100 triệu hoạt động mỗi giây.

Dung lượng RAM

1:2 kbyte.

2 - 32 kbyte.

64 kbyte.

2 - 5 MB.

Mô hình điển hình

MESM, BESM-2.

BESM-6, Minsk-2.

IBM-360, IBM-370, MÁY TÍNH ES, MÁY TÍNH SM.

IBM-PC, Apple.

Phương tiện lưu trữ

Thẻ đục lỗ, băng đục lỗ.

Băng từ.

Đĩa.

Đĩa linh hoạt và laser.

Phần kết luận

Sự phát triển trong lĩnh vực công nghệ máy tính vẫn tiếp tục. Máy tính thế hệ thứ năm Đây là những chiếc xe của tương lai gần. Phẩm chất chính của họ phải là trình độ trí tuệ cao. Họ sẽ cho phép nhập bằng giọng nói, âm thanh giao tiếp, máy “tầm nhìn”, máy “chạm”.

Máy móc thế hệ thứ năm được hiện thực hóa trí tuệ nhân tạo.

TRONGTheo phương pháp được chấp nhận chung để đánh giá sự phát triển của công nghệ máy tính, thế hệ đầu tiên được coi là , và thứ tư - sử dụng . Tại đóTrong khi các thế hệ trước đã được cải tiến bằng cách tăng số lượng phần tử trên một đơn vị diện tích (thu nhỏ), máy tính thế hệ thứ năm được cho là bước tiếp theo và để đạt được hiệu suất siêu việt, hãy tương tác với một bộ vi xử lý không giới hạn.

PC - máy tính để bàn hoặc máy tính xách tay sử dụng bộ vi xử lý làm bộ xử lý trung tâm duy nhất thực hiện tất cả các hoạt động logic và các phép tính toán học. Những máy tính này được phân loại là máy tính thế hệ thứ tư và thứ năm. Ngoài máy tính xách tay, máy vi tính cầm tay còn bao gồm máy tính bỏ túi- lòng bàn tay. Các tính năng chính của PC là tổ chức bus của hệ thống, tiêu chuẩn hóa cao về phần cứng và phần mềm và tập trung vào nhiều đối tượng người tiêu dùng.

Với sự phát triển của công nghệ bán dẫn, máy tính cá nhân đã nhận được kích thước nhỏ gọn Linh kiện điện tử, tăng khả năng tính toán và ghi nhớ. Và sự cải tiến của phần mềm đã giúp những người có hiểu biết rất yếu về công nghệ máy tính có thể làm việc với máy tính dễ dàng hơn. Các thành phần chính: bảng nhớ và bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên (RAM) bổ sung; bảng điều khiển chính với bộ vi xử lý ( bộ xử lý trung tâm) và một nơi dành cho RAM; giao diện bảng mạch in; giao diện bảng ổ đĩa; một thiết bị ổ đĩa (có dây) cho phép bạn đọc và ghi dữ liệu trên đĩa từ; đĩa từ hoặc đĩa mềm có thể tháo rời để lưu trữ thông tin bên ngoài máy tính; bảng để nhập văn bản và dữ liệu.

Sự phát triển chuyên sâu của máy tính thế hệ V hiện đang được tiến hành. Sự phát triển của các thế hệ máy tính tiếp theo dựa trên các mạch tích hợp lớn với mức độ tích hợp ngày càng tăng và việc sử dụng các nguyên lý quang điện tử (laser, ảnh ba chiều). Các nhiệm vụ hoàn toàn khác được đặt ra so với quá trình phát triển của tất cả các máy tính trước đó. Nếu các nhà phát triển máy tính từ thế hệ I đến IV phải đối mặt với những nhiệm vụ như tăng năng suất trong lĩnh vực tính toán số, đạt được dung lượng lớn bộ nhớ, thì nhiệm vụ chính của các nhà phát triển máy tính thế hệ V là tạo ra trí tuệ nhân tạo cho máy (khả năng rút ra kết luận logic từ các sự kiện được trình bày), phát triển khả năng “trí tuệ hóa” của máy tính - xóa bỏ rào cản giữa con người và máy tính. Máy tính sẽ có thể nhận biết thông tin từ văn bản viết tay hoặc in, từ các biểu mẫu, từ giọng nói của con người, nhận dạng người dùng bằng giọng nói và dịch từ ngôn ngữ này sang ngôn ngữ khác. Điều này sẽ cho phép tất cả người dùng giao tiếp với máy tính, ngay cả những người không có kiến ​​​​thức đặc biệt về lĩnh vực này. Máy tính sẽ là trợ thủ đắc lực cho con người trong mọi lĩnh vực. .

Máy tính (từ tiếng Anh máy tính - máy tính) là một thiết bị điện tử có thể lập trình được thiết kế để lưu trữ và truyền thông tin cũng như xử lý dữ liệu. Nghĩa là, máy tính là một tổ hợp các thiết bị điện tử được điều khiển bằng phần mềm.

Thuật ngữ " máy tính cá nhân r" là từ đồng nghĩa với từ viết tắt " máy tính» (điện tử Máy thanh toán). Khi máy tính cá nhân xuất hiện, thuật ngữ máy tính nhanh chóng không còn được sử dụng nữa, thay vào đó là thuật ngữ "máy tính", " máy tính" hoặc " máy tính».

Một máy tính có thể sử dụng các phép tính để xử lý thông tin theo một thuật toán cụ thể. Ngoài ra, phần mềm còn cho phép máy tính lưu trữ, nhận và truy xuất thông tin cũng như xuất thông tin đó ra nhiều thiết bị đầu vào khác nhau. Tên của máy tính xuất phát từ chức năng chính của chúng - tính toán, nhưng ngày nay, ngoài tính toán, máy tính còn được sử dụng để xử lý thông tin cũng như chơi game.

Mạch máy tính được nhà toán học John von Neumann đề xuất vào năm 1949 và kể từ đó nguyên lý của thiết bị hầu như không thay đổi.

Theo nguyên tắc của von Neumann, một máy tính nên bao gồm các thiết bị sau:

đơn vị logic số học thực hiện các phép toán logic và số học;

thiết bị lưu trữ để lưu trữ dữ liệu;

thiết bị điều khiển tổ chức quá trình thực hiện chương trình;

thiết bị vào/ra thông tin.

Bộ nhớ máy tính phải bao gồm một số ô được đánh số nhất định, mỗi ô chứa hướng dẫn chương trình hoặc dữ liệu đã xử lý. Các tế bào có sẵn cho tất cả các thiết bị máy tính.

Hầu hết các máy tính được thiết kế theo nguyên tắc kiến ​​trúc mở:

mô tả về cấu hình và nguyên lý hoạt động của PC, cho phép bạn lắp ráp máy tính từ các bộ phận và cụm riêng lẻ;

sự hiện diện trong máy tính của các khe cắm mở rộng mà bạn có thể lắp các thiết bị tuân thủ một tiêu chuẩn nhất định vào đó.

Trong hầu hết các máy tính ngày nay, một vấn đề trước tiên được mô tả một cách dễ hiểu bằng cách cung cấp thông tin ở dạng nhị phân, sau đó nó được xử lý bằng logic và đại số đơn giản. Vì hầu hết mọi phép toán đều có thể được rút gọn thành việc thực hiện các phép toán Boolean, bằng cách sử dụng một cách nhanh chóng máy tính điện tử Hầu hết các vấn đề toán học có thể được giải quyết. Kết quả tính toán được trình bày cho người dùng bằng các thiết bị đầu vào thông tin - máy in, đèn báo, màn hình, máy chiếu.

Tuy nhiên, người ta thấy rằng máy tính không thể giải quyết bất kỳ bài toán. Nhà toán học người Anh Alan Turing đã mô tả những vấn đề đầu tiên mà máy tính không thể giải được.

Ứng dụng của máy tính

Những máy tính đầu tiên được tạo ra chỉ để tính toán (như tên cho thấy) và ngôn ngữ lập trình cấp cao đầu tiên là Fortran, chỉ nhằm mục đích thực hiện các phép tính toán học.

Sau đó, máy tính tìm thấy một công dụng khác - cơ sở dữ liệu. Trước hết, các ngân hàng và chính phủ cần họ. Cơ sở dữ liệu yêu cầu các máy tính phức tạp hơn với hệ thống lưu trữ và xuất thông tin tiên tiến. Ngôn ngữ Cobol được phát triển để đáp ứng những yêu cầu này. Sau một thời gian, hệ thống quản lý cơ sở dữ liệu (DBMS) xuất hiện, có ngôn ngữ riêng lập trình.

Một ứng dụng khác của máy tính là điều khiển nhiều thiết bị khác nhau. Lĩnh vực này đã phát triển dần dần, từ các thiết bị chuyên dụng cao (thường là analog) đến các hệ thống máy tính tiêu chuẩn chạy các chương trình điều khiển. Bên cạnh đó, ngày càng có nhiều công nghệ hiện đại bao gồm một máy tính điều khiển.

Ngày nay, sự phát triển của máy tính đã đạt đến mức nó trở thành công cụ thông tin chính ở nhà và văn phòng. Vì vậy, hầu hết mọi công việc với thông tin đều được thực hiện thông qua máy tính - từ gõ văn bản đến xem phim. Điều này cũng áp dụng cho việc lưu trữ và chuyển tiếp thông tin.

Các nhà khoa học sử dụng siêu máy tính hiện đại để mô phỏng sinh học phức tạp và quá trình vật lý, chẳng hạn như biến đổi khí hậu hoặc phản ứng hạt nhân. Một số dự án được thực hiện bằng cách sử dụng điện toán phân tán, trong đó một số lượng lớn máy tính không mạnh lắm đồng thời giải quyết các phần khác nhau của cùng một vấn đề, từ đó tạo thành một máy tính mạnh mẽ.

Lĩnh vực sử dụng máy tính phức tạp và chưa phát triển cao nhất là trí tuệ nhân tạo - việc sử dụng máy tính để giải quyết các vấn đề chưa có thuật toán rõ ràng, tương đối đơn giản. Ví dụ về các nhiệm vụ như vậy là trò chơi, hệ thống chuyên gia và dịch văn bản bằng máy.

Việc xác định khoa học máy tính là một lĩnh vực hoạt động độc lập của con người chủ yếu gắn liền với sự phát triển của công nghệ máy tính.

Máy tính là một “máy tính”, tức là thiết bị tin học. Sự khác biệt cơ bản giữa máy tính với máy cộng và các thiết bị tính toán khác là máy cộng chỉ có thể thực hiện các thao tác riêng lẻ (cộng, trừ, v.v.), trong khi máy tính cho phép thực hiện các chuỗi thao tác tính toán phức tạp mà không cần sự can thiệp của con người theo một hướng dẫn định trước - một chương trình. Ngoài ra, máy tính còn chứa bộ nhớ để lưu trữ dữ liệu.

Lịch sử của máy tính gắn liền với những nỗ lực của con người nhằm giúp việc tự động hóa khối lượng tính toán lớn trở nên dễ dàng hơn. Ngay cả những phép tính số học đơn giản với số lượng lớn cũng khó khăn đối với bộ não con người. Vì vậy, từ xa xưa, thiết bị tính toán đơn giản nhất đã xuất hiện, bàn tính. Vào thế kỷ XVII, thước trượt được phát minh để tạo điều kiện thuận lợi cho các phép tính toán học phức tạp. Năm 1642, Blaise Pascal thiết kế cơ chế cộng 8 bit. Hai thế kỷ sau, vào năm 1820, người Pháp Chal de Calmar đã tạo ra một chiếc máy cộng có khả năng nhân và chia. Thiết bị này đã có chỗ đứng vững chắc trên bàn kế toán.

Tất cả những ý tưởng cơ bản làm nền tảng cho hoạt động của máy tính đã được nhà toán học người Anh Charles Babbage vạch ra vào năm 1833. Ông đã phát triển một thiết kế cho một cỗ máy thực hiện các phép tính khoa học và kỹ thuật, trong đó ông thấy trước các thiết bị của một máy tính hiện đại cũng như các nhiệm vụ của nó. Để nhập và xuất dữ liệu, Babbage đề xuất sử dụng thẻ đục lỗ làm từ giấy dày với thông tin được áp dụng bằng cách sử dụng các lỗ. Vào thời điểm đó, thẻ đục lỗ được sử dụng trong ngành dệt may. Một cỗ máy như vậy phải được điều khiển bằng phần mềm.

Ý tưởng của Babbage bắt đầu được thực hiện trên thực tế vào cuối thế kỷ 19. Năm 1888, kỹ sư người Mỹ Herman Hollerith đã thiết kế chiếc máy tính cơ điện đầu tiên. Máy này, được gọi là máy lập bảng, có thể đọc và sắp xếp các bản ghi thống kê được mã hóa trên thẻ đục lỗ. Năm 1890, phát minh của Hollerith được sử dụng trong cuộc điều tra dân số Hoa Kỳ lần thứ 11. Công việc mà 500 nhân viên thực hiện trong bảy năm đã được Hollerith hoàn thành với 43 trợ lý trên 43 máy lập bảng trong một tháng.

Năm 1896, Herman Hollerith thành lập CÔNG TY GHI ÂM TOBULATING MÁY TÍNH, trở thành nền tảng cho công ty tương lai IBM (Tập đoàn Máy Kinh doanh Quốc tế), công ty đã đóng góp to lớn cho sự phát triển của công nghệ máy tính thế giới.

Vào những năm 40 của thế kỷ XX. một số nhóm nhà nghiên cứu đã lặp lại nỗ lực của Babbage. Vì vậy, tại Hoa Kỳ vào năm 1943, tại một trong những doanh nghiệp của IBM, Howard Aiken đã tạo ra một chiếc máy tính có tên “Mark - 1”, hoạt động trên cơ sở rơle cơ điện. Đó là một con quái vật nặng 35 tấn.

"Mark-1" dựa trên việc sử dụng rơle cơ điện và hoạt động với các số thập phân được mã hóa trên băng đục lỗ. Máy có thể thao tác các số dài tới 23 chữ số. Cô ấy mất 4 giây để nhân hai số 23 bit.

Nhưng rơle điện cơ không hoạt động đủ nhanh, nên cùng lúc đó, một nhóm chuyên gia do John Mauchly và Presper Eckert dẫn đầu đã bắt đầu chế tạo một máy tính ENIAK dựa trên ống chân không, hoạt động nhanh hơn Mark 1 hàng nghìn lần. Trọng lượng của nó là 30 tấn, cần 170 mét vuông không gian để chứa nó. Thay vì hàng nghìn bộ phận cơ điện, ENIAC chứa 18.000 ống chân không. Máy đếm trong hệ thống nhị phân và thực hiện 5000 phép tính cộng hoặc 300 phép tính nhân mỗi giây.

Năm 1945, nhà toán học John von Neumann được mời vào làm việc và chuẩn bị một báo cáo về chiếc máy tính này. Trong báo cáo của mình, von Neumann đã trình bày rõ ràng và đơn giản những nguyên tắc chung về hoạt động của máy tính.

Và cho đến ngày nay, đại đa số máy tính đều được chế tạo theo những nguyên tắc mà John von Neumann đã nêu trong báo cáo của ông năm 1945:

    Nguyên tắc điều khiển chương trình. Việc xử lý dữ liệu được thực hiện theo chương trình được biên dịch sẵn.

    Nguyên lý rời rạc biểu diễn và biến đổi thông tin. Thông tin trong bộ nhớ được biểu diễn dưới dạng từ nhị phân và hoạt động của máy bao gồm một chuỗi các hành động riêng lẻ.

    Nguyên tắc nhắm mục tiêu. Để chỉ định các từ được lưu trong bộ nhớ, địa chỉ được sử dụng - cũng là các từ nhị phân, cho biết số lượng ô nhớ tương ứng.

    Nguyên tắc thống nhất giữa lệnh và dữ liệu(Toán hạng). Cùng một từ máy có thể vừa là lệnh vừa là toán hạng. Chức năng mà một từ thực hiện phụ thuộc vào vị trí của nó trong chương trình điều khiển.

    Nguyên tắc phản hồi. Khi nhận được một số tín hiệu nhất định, thứ tự thực hiện các lệnh có thể được thay đổi.

Máy sử dụng ống chân không hoạt động nhanh hơn nhiều, nhưng bản thân ống chân không thường bị hỏng. Để thay thế chúng vào năm 1947, người Mỹ John Bardeen, Walter Brattain và William Bradford Shockley đã đề xuất sử dụng các phần tử bóng bán dẫn chuyển mạch ổn định mà họ đã phát minh ra. Việc sử dụng bóng bán dẫn làm cơ sở cơ bản của máy tính đã giúp giảm kích thước của máy tính xuống nhiều lần. Vì vậy, nếu những chiếc máy tính được tạo ra trên cơ sở ống chân không chiếm những căn phòng lớn, thì chiếc máy tính mini đầu tiên được Digital Equipment phát hành vào năm 1965 có kích thước bằng một chiếc tủ lạnh.

Việc cải tiến các mẫu máy tính đầu tiên đã dẫn đến việc tạo ra máy tính UNIVAC vào năm 1951, trở thành máy tính được sản xuất thương mại đầu tiên và bản sao đầu tiên của nó đã được chuyển đến Cục điều tra dân số Hoa Kỳ.

Sự ra đời tích cực của bóng bán dẫn vào những năm 1950 gắn liền với sự ra đời của thế hệ máy tính thứ hai. Một bóng bán dẫn có khả năng thay thế 40 ống chân không. Kết quả là tốc độ của máy tăng lên 10 lần với trọng lượng và kích thước giảm đáng kể. Máy tính bắt đầu sử dụng các thiết bị lưu trữ được làm từ lõi từ tính, có khả năng lưu trữ lượng lớn thông tin.

Năm 1959, các mạch tích hợp (chip) được phát minh, trong đó tất cả các linh kiện điện tử, cùng với dây dẫn, được đặt bên trong một tấm wafer silicon. Việc sử dụng chip trong máy tính giúp rút ngắn đường đi của dòng điện trong quá trình chuyển mạch và tốc độ tính toán tăng lên hàng chục lần. Kích thước của máy được giảm đáng kể. Sự xuất hiện của con chip đánh dấu sự ra đời của thế hệ máy tính thứ ba.

Vào đầu những năm 1960, máy tính được sử dụng rộng rãi để xử lý lượng lớn dữ liệu thống kê, thực hiện các phép tính khoa học, giải quyết các vấn đề phòng thủ và tạo ra các hệ thống điều khiển tự động. Giá cao, độ phức tạp và chi phí cao để bảo trì các máy tính lớn đã hạn chế việc sử dụng chúng trong nhiều lĩnh vực. Tuy nhiên, quá trình thu nhỏ máy tính đã cho phép công ty THIẾT BỊ KỸ THUẬT SỐ của Mỹ phát hành máy tính mini PDP-8 với mức giá 20 nghìn đô la vào năm 1965, giúp máy tính có thể tiếp cận được với các công ty thương mại vừa và nhỏ.

Năm 1970, một bước quan trọng khác đã được thực hiện đối với máy tính cá nhân. Nhân viên INTEL Edward Hoff đã tạo ra bộ vi xử lý đầu tiên bằng cách đặt nhiều mạch tích hợp trên một con chip silicon duy nhất. Mạch tích hợp có chức năng tương tự như bộ xử lý trung tâm của một máy tính lớn. Đây là cách bộ vi xử lý đầu tiên Intel-4004 xuất hiện, kích thước của nó không vượt quá 3 cm.

Năm 1974, một số công ty đã công bố việc tạo ra một máy tính cá nhân dựa trên bộ vi xử lý Intel-8008, tức là. một thiết bị thực hiện các chức năng tương tự như một máy tính lớn nhưng được thiết kế cho một người dùng.

IBM đã có đóng góp quan trọng cho sự phát triển của máy tính. Năm 1981, IBM phát hành IBM PC, dựa trên nguyên tắc kiến ​​trúc mở. IBM không biến máy tính của mình thành một thiết bị tất cả trong một và không bảo vệ thiết kế của mình bằng các bằng sáng chế. Thay vào đó, cô lắp ráp máy tính từ các bộ phận được sản xuất độc lập và không giữ bí mật thông số kỹ thuật của những bộ phận đó cũng như cách chúng được kết nối với nhau. Điều này dẫn đến thực tế là nhiều công ty đã không còn hài lòng với vai trò là nhà sản xuất linh kiện cho PC IBM và bắt đầu tự lắp ráp các máy tính tương thích với PC IBM. Người dùng có thể nâng cấp máy tính của mình một cách độc lập và trang bị thêm các thiết bị bổ sung. Sự cạnh tranh giữa các nhà sản xuất máy tính tương thích với PC IBM đã dẫn đến giá rẻ hơn và cải tiến nhanh chóng về đặc tính của chúng, đồng thời làm tăng tính phổ biến của máy tính tương thích PC IBM.

Mặc dù thực tế là các máy tính cá nhân tương thích với IBM PC là loại máy tính được sử dụng rộng rãi nhất, khả năng xử lý thông tin của chúng vẫn còn hạn chế và việc sử dụng chúng không phải là hợp lý trong mọi tình huống. Ngoài các máy tính cá nhân tương thích với IBM PC, còn có:

    Siêu máy tính- Đây là những máy tính được thiết kế để giải quyết các vấn đề đòi hỏi khối lượng tính toán khổng lồ. Người tiêu dùng chính của siêu máy tính là quân đội, nhà khí tượng học, nhà địa chất và nhiều nhà khoa học khác.

    Máy tính lớn hoặc máy tính lớn được thiết kế để xử lý lượng lớn thông tin. Chúng được phân biệt bởi độ tin cậy đặc biệt, hiệu suất cao và thông lượng kênh I/O rất cao. Hàng ngàn thiết bị đầu cuối có thể kết nối với chúng.

    Máy tính mini- Đây là những máy tính chiếm vị trí trung gian giữa máy tính cá nhân và máy tính lớn.

    Loại máy tính Macintosh- Đây là loại máy tính cá nhân phổ biến duy nhất không tương thích với PC IBM.

    Máy tính bỏ túi hay các thiết bị trợ giúp điện tử cá nhân là những chiếc máy tính nhỏ nặng khoảng 300-500 gam.

    Máy tính gia đình, được tích hợp vào các thiết bị và thiết bị gia dụng khác nhau, chẳng hạn như máy giặt, v.v.