Автор: Сочинения на свободную тему
ЭВМ появились, когда возникла острейшая необходимость в очень трудоемких и точных расчетах, особенно в таких областях науки и техники, как атомная физика и теория динамик полета и управления летательными аппаратами, в исследовании аэродинамики больших скоростей. Между тем доэлектронная вычислительная техника (механическая и электромеханическая) позволяла только в ограниченной степени механизировать процессы вычислений. Требовался переход к элементам, работающим в более быстром темпе.
Технические предпосылки для этого уже были созданы: развивалась электроника и счетно-аналитическая вычислительная техника. Идеи создания электронных вычислительных машин возникли в конце 30-х - начале 40-х гг. независимо друг от друга в четырех странах: СССР, США, Великобритании и Германии. Во время второй мировой войны (с 1939 по 1945г.) были построены несколько первых электромеханических компьютеров. Первым электронным компьютером стал английский COLOSSUS-1, использующийся для расшифровки секретного кода, который применяла Германия для передачи сообщений особой важности.
Аналоговые вычислительные машины (АВМ).
В АВМ все математические величины представляются как непрерывные значения каких-либо физических величин. Главным образом, в качестве машинной переменной выступает напряжение электрической цепи. Их изменения происходят по тем же законам, что и изменения заданных функций. В этих машинах используется метод математического моделирования (создаётся модель исследуемого объекта). Результаты решения выводятся в виде зависимостей электрических напряжений в функции времени на экран осциллографа или фиксируются измерительными приборами. Основным назначением АВМ является решение линейных и дифференцированных уравнений.
Электронные вычислительные машины (ЭВМ).
В отличие от АВМ, в ЭВМ числа представляются в виде последовательности цифр. В современных ЭВМ числа представляются в виде кодов двоичных эквивалентов, то есть в виде комбинаций 1 и 0. В ЭВМ осуществляется принцип программного управления. ЭВМ можно разделить на цифровые, электрифицированные и счётно-аналитические (перфорационные) вычислительные машины.
ЭВМ разделяются на большие ЭВМ, мини-ЭВМ и микроЭВМ. Они отличаются своей архитектурой, техническими, эксплуатационными и габаритно-весовыми характеристиками, областями применения.
Аналого-цифровые вычислительные машины (АЦВМ).
АЦВМ - это такие машины, которые совмещают в себе достоинства АВМ и ЭВМ. Они имеют такие характеристики, как быстродействие, простота программирования и универсальность. Основной операцией является интегрирование, которое выполняется с помощью цифровых интеграторов.
В АЦВМ числа представляются как в ЭВМ (последовательностью цифр), а метод решения задач как в АВМ (метод математического моделирования).
Поколения ЭВМ.
Можно выделить 4 основные поколения ЭВМ. Но деление компьютерной техники на поколения — весьма условная, нестрогая классификация по степени развития аппаратных и программных средств, а также способов общения с компьютером.
Идея делить машины на поколения вызвана к жизни тем, что за время короткой истории своего развития компьютерная техника проделала большую эволюцию, как в смысле элементной базы (лампы, транзисторы, микросхемы и др.), так и в смысле изменения её структуры, появления новых возможностей, расширения областей применения и характера использования.
Все ЭВМ I-го поколения были сделаны на основе электронных ламп, что делало их ненадежными - лампы приходилось часто менять. Эти компьютеры были огромными, неудобными и слишком дорогими машинами, которые могли приобрести только крупные корпорации и правительства. Лампы потребляли огромное количество электроэнергии и выделяли много тепла. Притом для каждой машины использовался свой язык программирования. Набор команд был небольшой, схема арифметико-логического устройства и устройства управления достаточно проста, программное обеспечение практически отсутствовало. Показатели объема оперативной памяти и быстродействия были низкими. Для ввода-вывода использовались перфоленты, перфокарты, магнитные ленты и печатающие устройства, оперативные запоминающие устройства были реализованы на основе ртутных линий задержки электроннолучевых трубок.
В 1958 г. в ЭВМ были применены полупроводниковые транзисторы, изобретённые в 1948 г. Уильямом Шокли, они были более надёжны, долговечны, малы, могли выполнить значительно более сложные вычисления, обладали большой оперативной памятью. 1 транзистор способен был заменить около 40 электронных ламп и работает с большей скоростью.
Во II-ом поколении компьютеров дискретные транзисторные логические элементы вытеснили электронные лампы. В качестве носителей информации использовались магнитные ленты ("БЭСМ-6","Минск-2", "Урал-14") и магнитные сердечники, появились высокопроизводительные устройства для работы с магнитными лентами, магнитные барабаны и первые магнитные диски.
В качестве программного обеспечения стали использовать языки программирования высокого уровня, были написаны специальные трансляторы с этих языков на язык машинных команд. Для ускорения вычислений в этих машинах было реализовано некоторое перекрытие команд: последующая команда начинала выполняться до окончания предыдущей.
Устройство ПК.
Внешне компьютер представляет собой несколько отдельных блоков, соединенных между собой кабелями. Его составляющие это вертикально стоящая или лежащая на столе коробка — основной блок, похожее на телевизор устройство; в — монитор, два управляющих элемента — клавиатура и мышь.
Большая часть составляющих компонентов компьютера устанавливается внутрь корпуса основного блока. К днищу (в горизонтальном) или одной из стенок (в вертикальном) крепится материнская плата, в разъемы на ней вставляются платы управляющих контроллеров и за металлические кронштейны крепятся к задней стенке корпуса. В специальные ячейки устанавливаются винчестеры, дисководы и другие накопители. Они плоскими или круглыми кабелями подключаются к соответствующим контроллерам. Корпус (со всеми размещенными в нем компонентами) называется «системным блоком» или «платформой». К разъемам на материнской плате и контроллерах подсоединяются остальные элементы компьютера. На переднюю, панель корпуса выведены средства управления.
Корпус.
Изготавливается из тонкого листового железа, с наружной стороны окрашивается или покрывается тонким слоем пластика. По способу установки бывают вертикальные (типа «Tower» — башня) или горизонтальные. По размеру корпуса подразделяются на несколько типов. Вертикальные: Minitower, Middletower (маленький и средний, устанавливаются на столе) и Bigtower (большой, обычно ставится на пол). Горизонтальные: Desktop (большой); Minidesktop (маленький, иногда его еще называют Baby); Slim — по размеру примерно равен Baby, но тоньше и не допускает вертикальную установку контроллеров (часто используется для размещения одноплатных компьютеров). В последнее время получили распространение корпуса типа Multimedia. Это горизонтальные или вертикальные корпуса со встроенными звуковыми колонками, усилителями и некоторыми другими компонентами. На передней панели корпуса расположены средства управления и индикации.
Блок питания (БП).
Устанавливается внутри корпуса и является его составной частью. Предназначен для преобразования напряжения электросети в уровни, необходимые для работы компьютера, и поддержания установленного потребления мощности по ним. Блок питания формирует следующие уровни: +5 В, -5 В, -12 В, +12 В, GND (земля). В блоках питания АТХ добавляется еще +3,3 В.
На материнскую плату подаются все напряжения, на остальные устройства только +5 В и +12 В. Земляной провод, естественно, необходим везде.
Типовые блоки питания изготавливаются в нескольких вариантах для обеспечения различных номиналов потребляемой мощности: 150 ватт (Вт), 180 Вт, 200 Вт, 230 Вт, 250 Вт.
Отходящие от блока питания провода объединены в пучки, на конце каждого из них закреплен разъем. Они могут быть трех видов и предназначаются для подключения различных устройств
Микропроцессоры.
В каждом вычислителе есть устройство, выполняющее команды управления, логические и арифметические операции: это процессорный блок или просто процессор. В старых компьютерах или больших вычислительных системах он может состоять из нескольких плат и иметь весьма внушительные размеры. В современных компьютерах процессор изготавливается в виде одного или двух кристаллов, упакованных в один корпус. В таком исполнении за свои относительно малые размеры он называется — микропроцессор.
Оперативная память компьютера.
Оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) — основная память компьютера. Это тот блок, который решающим образом влияет на способность системы работать с тем или иным программным обеспечением (ПО). В процессе работы некоторым пользователям придется заниматься организацией структуры оперативной памяти компьютера. Возможно, им придется столкнуться с необходимостью выбора нужных элементов памяти, заменой одних носителей на другие, их совместимостью и кучей других проблем. По этой причине в том, что касается памяти, он должен иметь изрядное разумение (если, конечно, хочет, чтобы его машина работала с максимальной производительностью).
Постоянное запоминающее устройство (ПЗУ).
ПЗУ – память только для чтения. (ROM — Read Only Memory). Изменение содержимого ПЗУ пользователем не предусмотрено (кроме случаев применения для его организации носителей типа flash-память). Содержит программы: начальной загрузки системы — BIOS (Basic Input Output System), начального тестирования — POST (Power On-Self-Test), сохранения и изменения информации в КМОП-памяти — Setup. После отключения питания компьютера содержимое ПЗУ сохраняется.
Ее содержимое может. Меняться пользователем. Задача ОЗУ — размещение набора предназначенных для исполнения программ и обрабатываемых данных. После отключения питания компьютера содержимое ОЗУ теряется.