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.