Принципы работы компьютера.




В общих чертах работу ком­пьютера можно описать так:

@ с помощью внешне­го устройства в память компьютера вводится программа.

@ Устройство управления считывает содержимое ячейки памяти, где находится первая команда (инструкция) программы, и организует ее выполне­ние.

@ Как правило, после выполнения одной команды устройство управ­ления начинает выполнять команду из ячейки памяти, которая нахо­дится непосредственно за только что выполненной командой.

Однако этот порядок может быть изменен с помощью команд передачи управ­ления (перехода). Это позволяет организовать выполнение одной и той же последовательности команд в программе много раз (цикл) и создавать достаточно сложные программы (ветвление).

@ Поскольку внешние устройства, как пра­вило, работают значительно медленнее, чем остальные части компью­тера, управляющее устройство может приостанавливать выполнение программы до завершения операции ввода-вывода.

@ Все результаты выполненной программы должны быть ею вы­ведены на внешние устройства компьютера, после чего компьютер пе­реходит в режим ожидания сигналов от внешних устройств.

 

Особенности современных компьютеров.

схема устройства современных компьютеров несколько отлича­ется от приведенной выше.

@ Арифметическо-логическое устройство и устройство управления, как правило, объединены в еди­ное устройство — центральный процессор.

@ Процесс вы­полнения программ может прерываться для выполнения неотложных действий, связанных с поступившими сигналами от внешних устройств компьютера — прерываний.

@ Параллельная обработка данных на нескольких процессорах.

3)Поколения ЭВМ.

Обычно выделяют пять поколений ЭВМ, которые выделяют в соответствии с применяемом на каждом из них элементной базой: электронные лампы, полупроводниковые (дискретные) диоды и транзисторы, интегральные микросхемы различной степени интеграции.

I. 1945 – 1955

электронно-вакуумные лампы

быстродействие 10-20 тыс. операций в секунду

каждая машина имеет свой язык

нет операционных систем

ввод и вывод:

перфоленты,

перфокарты,

магнитные ленты.

Первая машина «Эниак» 1946 год. Создатели Могли и Эккерт.

1951. МЭСМ – малая
электронно-счетная
машина

• 6 000 электронных ламп

• 3 000 операций в секунду

• двоичная система

1952. БЭСМ – большая
электронно-счетная
машина

• 5 000 электронных ламп

• 10 000 операций в секунду

Компьютеры Лебедева.

II. 1955 – 1965

Транзисторы

10-200 тыс. операций в секунду

первые операционные системы

первые языки программирования:

Ø Фортран (1957),

Ø Алгол (1959)

средства хранения информации:

Ø магнитные барабаны,

Ø магнитные диски

1953-1955. IBM 604, IBM 608, IBM 702

БЭСМ-6

• 60 000 транзисторов

• 200 000 диодов

• 1 млн. операций
в секунду

• память – магнитная
лента, магнитный
барабан

работали до 90-х гг

III. 1965 – 1980

интегральные микросхемы

быстродействие до 1 млн. операций в секунду

оперативная памяти – сотни Кбайт

операционные системы – управление памятью, устройствами, временем процессора

языки программирования Бэйсик (1965),
Паскаль (1970, Н. Вирт), Си (1972, Д. Ритчи)

совместимость программ

большие универсальные компьютеры

1964. IBM/360 фирмы IBM.

• кэш-память

• конвейерная обработка
команд

• операционная система
OS/360

• 1 байт = 8 бит

• разделение времени

 

IV - V. с 1980 по …

большие и сверхбольшие интегральные схемы (БИС и СБИС)

ILLIAC-IV (США)

20 млн. оп/c

многопроцессорная система

Cray-1 (США)

166 млн. оп/c

память 8 Мб

векторные вычисления

Эльбрус-1 (СССР)

15 млн. оп/c

память 64 Мб

Эльбрус-2

8 процессоров

125 млн. оп/c

память 144 Мб

водяное охлаждение

IBM 5150

процессор Intel 8088

частота 4,77 МГц

память 64 Кб

гибкие диски 5,25 дюйма

IBM PC XT

память до 640 Кб

винчестер 10 Мб

IBM PC AT

процессор Intel 80286

частота 8 МГц

винчестер 20 Мб

4)Развитие программного обеспечения.

Первые компьютеры:

Машинный язык, т.е.программирование в кодах, непосредственно воспринимаемых компьютером.

• Это было очень тяжелой, малопроизводительной и кропотливой работой, в ходе которой можно было весьма легко ошибиться.

Начало 50 – х годов:

• Появление языков низкого уровня - ассемблер.

• Однако написание программ на языке ассемблера все же весьма трудоемко.

1955год:

• появление языков программирования высокого уровня.

• Первый коммерчески используемый язык программирования высокого уровня Фортран был разработан в 1958 г. в фирме IBM под руководством Джона Бэкуса.

С 1966 года:

• почти все средние и большие ЭВМ работали под управлением ОС.

70-е годы:

• появление систем с разделением времени и компьютерных сетей.

5)История ПЭВМ.

Компьютеры 1-го и 2-го поколений были очень большими устройства­ми — огромные залы были заставлены шкафами с электронным обо­рудованием. Все это стоило очень дорого, поэтому компьютеры были доступны только крупным компаниям и учреждениям. Однако в борьбе за покупателей фирмы, производившие компьютеры и элек­тронное оборудование для них, стремились сделать свою продукцию быстрее, компактнее и дешевле. Благодаря достижениям современной технологии на этом пути были достигнуты поистине впечатляющие результаты. К середине 60-х годов появились компактные внешние устройства для компьютеров, что позволило фирме Digital Equipment выпустить в 1965 г. первый мини-компью­тер PDP—8 размером с холодильник и стоимостью 20 тыс. дол. Но к тому времени был подготовлен еще один шаг к миниатюризации ком­пьютеров.

В 1958 г. Джек Килби придумал, как на одной пластине по­лупроводника получить несколько транзисторов.

В 1959 г. Роберт Нойс (будущий основатель фирмы Intel) изобрел более совершенный метод, позволивший создавать на одной пластине и транзисторы, и все необходимые соединения между ними. Полученные электронные схемы стали называться интегральными схемами, или чипами.

В 1968 г. фирма Burroughs выпустила пер­вый компьютер на интегральных схемах.

В 1970 г. фирма Intel на­чала продавать интегральные схемы памяти. В том же году был сделан еще один важный шаг на пути к персо­нальному компьютеру — Маршиан Эдвард Хофф из той же фирмы Intel сконструировал интегральную схему, аналогичную по своим фун­кциям центральному процессору большой ЭВМ.

Так появился первый микропроцессор Intel-4004, который был выпущен в продажу в конце 1970 г. Конечно, возможности Intel-4004 были куда скромнее, чем у центрального процессора большой ЭВМ, — он работал гораздо мед­леннее и мог обрабатывать одновременно только 4 бита информации (процессоры больших ЭВМ обрабатывали 16 или 32 бита одновремен­но).

В 1973 г. фирма Intel выпустила 8-битовый микропроцессор Intel-8008.

в 1974 г. — его усовершенствованную версию Intel-8080, которая до конца 70-х годов стала стандартом для микро­компьютерной индустрии.

Вначале эти микропроцессоры использовались только электрон­щиками-любителями и в различных специализированных устрой­ствах.

в 1974 г. несколько фирм объявили о создании на основе микропроцессора Intel-8008 компьютера, т.е. устройства, выполняю­щего те же функции, что и большая ЭВМ.

В начале 1975 г. появился первый коммерчески распространяемый компьютер Альтаир-8800, построенный на основе микропроцессора Intel-8080. Этот компьютер, разработанный фирмой MITS, продавался по цене около 500$. Хотя возможности его были весьма ограничены (оперативная память со­ставляла всего 256 байт, клавиатура и экран отсутствовали), его по­явление было встречено с большим энтузиазмом.

В конце 1975 г. Пол Аллен и Билл Гейтс (будущие основатели фирмы Microsoft) создали для компьютера «Альтаир» интерпретатор языка Basic, что позволило пользователям достаточно просто общать­ся с компьютером и легко писать для него программы. Это также способствовало популярности компьютеров.

Успех фирмы MITS заставил многие фирмы также заняться про­изводством персональных компьютеров. Появилось и несколько жур­налов, посвященных персональным компьютерам. Компьютеры стали продаваться уже в полной комплектации, с клавиатурой и монито­ром, спрос на них составил десятки, а затем и сотни тысяч штук в год. Росту объема продаж весьма способствовали многочисленные по­лезные программы, разработанные для деловых применений. Появи­лись и коммерчески распространяемые программы, например про­грамма для редактирования текстов WordStar и табличный процессор VisiCalc (соответственно 1978 и 1979 гг.). Эти (и многие другие) про­граммы сделали для Делового мира покупку компьютеров весьма вы­годным вложением денег: с их помощью стало возможно значительно эффективнее выполнять бухгалтерские расчеты, составлять докумен­ты и т.д. В результате оказалось, что для многих организаций необ­ходимые им расчеты стало возможно выполнять не на больших ЭВМ или мини-ЭВМ, а на персональных компьютерах, что значительно де­шевле.

 

Принцип открытой архитектуры:

Компьютер собирается из отдельных частей как конструктор.

Много сторонних производителей дополнительных устройств.

Каждый пользователь может собрать компьютер, соответствующий его личным требованиям)

Причина успеха персональных компьютеров:

ü невысокая стоимость;

ü простота использования;

ü возможность индивидуального взаимодействия с компьютером;

ü относительно высокие возможности по переработке информации;

ü высокая надежность и простота ремонта, основанные на интеграции компонентов компьютера;

ü возможность расширения и адаптации к особенностям применения компьютеров;

ü наличие программного обеспечения, охватывающего практически все сферы человеческой деятельности, а также мощных систем для разработки нового программного обеспечения;

ü возможность объединения в сети;

ü наличие средств электронной почты позволяет пользователям компьютеров с помощью обычной телефонной сети посылать текстовые и факсимильные сообщения в другие города и страны и получать информацию из крупных банков данных

Ограниченность области применения компьютеров:

ü Наиболее часто проявляющиеся ограничения — по объему обрабатываемой информации и по скорости вычислений.

ü При обработке больших объемов информации часто оказывается наиболее целесообразным совместное использование компьютеров разного уровня, где на каждом уровне решаются те задачи, которые соответствуют его возможностям.



Поделиться:




Поиск по сайту

©2015-2024 poisk-ru.ru
Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование.
Дата создания страницы: 2016-07-22 Нарушение авторских прав и Нарушение персональных данных


Поиск по сайту: