Файл: Устройство персонального компьютера (ГЛАВНЫЕ ЭТАПЫ РАЗВИТИЯ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ ТЕХНИКИ)).pdf

Актуальность темы исследования: «В эпоху развития цифровых технологий, вопрос модернизации и ремонта персонального компьютера(ПК), а также комплектующихся с ним устройств остается важным и актуальность данной темы продолжает расти. С ростом функциональности и характеристик компьютерной технологий, число пользователей ПК, сталкивающихся с необходимостью замены периферийных устройств и устройств системного блока компьютера растет. Пользователи ПК чаще склонны нанимать специалистов для починки компьютера или его модернизации чем делать данные действия самому. Если они научатся сами понимать устройство компьютера, принципы его сборки и модернизации, то острая необходимость в специалистах отпадет, однако, они по-прежнему останутся актуальными.» Поэтому, было бы целесообразно написать об устройстве персонального компьютера, его сборке и модернизации.

Целью курсовой работы является: изложением руоводства по сборке персонального компьютера

Исходя из постановленной цели, можно определить следующие задачи курсовой работы:

1) описание устройств компьютера;

2) изложить руководство по сборке компьютера

Предметом исследования являются: Персональный компьютер IBM PC, системный блок

При написании работы были использованы труды: Мюллер Скотт «Модернизация и ремонт ПК», Маликов К.Б. ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ МИКРОПРОЦЕССОРОВ (МП) Cyberlink., Акиншин Л. ПРОЦЕССОРЫ INTEL CORE I3/I5/I7: ЧТО НОВОГО. Cyberlink.

I ГЛАВНЫЕ ЭТАПЫ РАЗВИТИЯ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ ТЕХНИКИ

Так как все устройства вычисления так, или иначе тесно связаны с ПК, следовало бы написать пару слов об их истории.

Олег Новожилов в своем научном труде «Архитектура ЭВМ и систем. Учебное пособие для бакалавров»^[1] выделяет два основных этапа развития всей электро-вычислительной техники:

1) Этап механических калькуляторов и вычислительных машин

2) Этап ЭВМ и компьютеров

1.1 Этап механических калькуляторов и вычислительных машин

Одним из первых приборов в I этапе развития компьютеров является абак, появившийся около 2000 лет назад. Он представлял из себя деревянную раму, в которой было несколько параллельно расположенных прут с костяшками или мелкими камнями в них.

Гораздо позже, в начале XVII Дж. Непер, который так же ввел понятие логарифмов, разработал технику, с помощью которой можно было выполнять умножение двух чисел между собой. Далее, в 1694 году, немецким математиком и философом Г. В. Лейбницом был создан калькулятор, позволявший выполнять простейшие арифметические операции – сложение и умножение чисел. В 1820 году появилось коммерческое устройство называемое – механический калькулятор; для сложения, вычитания и деления чисел.

Предложение концепции механанической вычислительной машины, профессора математики Кэмбриджского университета, Чарльза Баббаджа, послужило началу создания фирмы Tabulating Machine Company в 1911 году, которая в данное время известна как IBM.

Машина разработанная по предложению Баббаджа имела все главные компоненты из которых состоит ЭВМ: процессор (вычислительное устройство), запоминающее устройство, устройство ввода данных, устройство вывода, блок управления; однако, так и не была построена, из за погрешности в ее расчетах.

Ранее упомянутая фирма TMC (Tabulating Machine Company) активно разрабатывала так называемые счетно-аналитические машины на протяжении 50 лет, пока данная техника не была вытиснута более продуктивными машинами на рынке вычислительных устройств.

В данном разделе главы, была описана история развития механических калькуляторов и вычислительных машин в период с древнего времени (2000 лет назад) до 1911 года.

1.2 Этап ЭВМ и компьютеров

Проффесор Амстердамского свободного университета Эндрю Стюарт Таненбаум (Архитектура компьютера) разделяет данный период развития электрических компьютеров на пять поколений, а именно:

1) Электронные лампы (1945-1955 гг.)

Машины данного поколения сделаны на лампах, резисторах, конденсаторах, трансформаторах, а в качестве оперативной памяти использовались ферритовые сердечники. ЭВМ первого поколения выделяют: большие размеры, невысокая надежность, низкое быстродействие и малая емкость оперативной памяти, а также и прочие недостатки.

2) Транзисторы (1955-1965 гг.)

В данный период начались использоваться транзисторы, дисплеи с возможностью отображения по пикселям; шины, для организации парралельной работы главных компонентов и устройств ЭВМ и благодоря этому появились многопрограммные ЭВМ. В добавок, в программном обеспечении ЭВМ появились алгоритмические языки и ввелась специализация по примению. Все эти новшества, на тот момент, позволили уменьшить общую массу машин, их размеры и стоимость, к тому же была повышена надежность ЭВМ, быстродействие и общий объем хранилища.

3) Интегральные схемы (1965-1980 гг.)

Именно в это время: появились интегральные схемы (ИС), микропроцессоры и микросхемы памяти; магнитные диски использовались как основные носители информации; количество устройств ввода и вывода было увеличино; стало возможно, управлять ЭВМ на значительном расстоянии; использование многопользовательского режима работы; происходил рост в развитии операционных систем.

4) Сверхбольшие интегральные схемы (1980-2000 гг.)

Как только были введены БИС (большие интегральные схемы) и СБИС (свербольшие интегральные схемы) и засчет этого характеристики ЭВМ были увеличены в значительной степени. Однако, главная особенность данного периода – появление персональных компьютеров, что означает то, что с того момента вычислительные машины могли быть использованы для собственных нужд, тоесть персонально, главным образом засчет снижения цены и уменьшения габаритности ЭВМ.

5) Пятое поколение (2000 г – наши дни)

С началом XXI века, персональные компьютеры были усовершенствованы в плане их аппарптного и программного обеспечения. Было внедрено множество новых технологии обработки данных.

Здесь, кратко описана история электронно-вычислительных машин и персональных компьютеров с 1945 года по эти дни.

1.2.1 История персонального компьютера

Все поколения компьютеров начиная с четвертого, имело в составе микропроцессоры собственной архитектуры и первые персональные компьютеры были разработаны в четвертом поколении благодоря снижению цен на микропроцессоры в то время.

В 1973 году на основе микропроцессора 8008, были созданы первые микропроцессорные комплекты, которые годились только для показа своего потенциала и включения индикаторов. Компания Intel выпустила микропроцессор 8080 в конце этого же года. Его производительность и быстродействие было в 10 раз выше чем у предшествующей модели (8008), что исторически, послужило поводом к промышленному производству ПК.

Мюллер Скотт пишет, что несмотря на все последующие коммерческие проэкты по производству компьютеров, первый персональный компьютер, который можно назвать таковым, был выпущен в 1975 году, компанией IBM, имениуемый IBM 5100. Данная модель имела память емкостью 16 Кбайт, встроенный дисплей на 16 строк по 64 символа, интерпретатор языка BASIC и кассетный накопитель DС300, однако цена в приблизительно 9000$, была слишком высокой для рядовых пользователей. К тому же, хакеры предлагали им свои наборы за 500$. По причине своей сравительно высокой цены, данная модель не выдержала конкуренцию на рынке.

В 1977 году, компанией Apple Computer, был выпущен Apple II ставший прообразом большинства последующих моделей, включая и IBM PC.

Мюллер, в своем труде омечает, что на тот момент, ни один компьютеров, не был совместим с двумя основными современными стандартами ПК.

«Новый конкурент, появившийся на горизонте, дал возможность определить факторы будущего успеха ПК: открытая архитектура, слоты расширения, сборная конструкция, а также поддержка аппаратного и программного обеспечения различных компаний.» пишет Мюллер. И этим самым конкурентом оказалась компания IBM, со своей новой, в то время, моделью персонального компьютера IBM PC. «Открытая архитектура IBM PC и закрытая архитектура компьютеров Macintosh произвели настоящий переворот в компьютерной индустрии.» добавил Мюллер. Небольшая группа из 12 человек, с Доном Эстриджем, разработав IBM PC, начали выходить на рынок, в открытую конкурируя с Apple Computer.

В данном подразделе 2-ой главы, более подробно рассматривается история появления первого персонального компьютера IBM PC.

В первой и второй главе этой курсовой работы описана история развития электронно-вычислительных машин. Исторический период разделен на две части:

1) Этап механических калькуляторов и вычислительных машин

2) Этап ЭВМ и компьютеров

В подразделе второй главы, более подробно описывается история первого персонального компьютера фирмы IBM, модели IBM PC.

II СПЕЦИФИКАЦИИ ПЕРСОНАЛЬНЫХ КОМПЬЮТЕРОВ И КОМПОНЕНТЫ СИСТЕМЫ

2.1 Спецификации Персональных Компьютеров

Компании Microsoft и Intel, в продолжительный период времени, выпускают серию документов, которые называются PC xx Design Guides (символы xx обозначают год выпуска). Документы определяют стандартный набор спецификаций, проедназначенных для разработчиков аппаратных средств и ПО (Програмного Обеспечения), которые выпускают устройства совместимые с операционной системой Windows. Требования в данных документах являются частью требований к техническим устройствам с логотипом Designed for Windows (Разработаны для Windows).

В данном разделе описаны спецификации персональных компьютеров. Подробная информация о данных документах доступна по адрессу:

2.2 Компоненты системы

Современный персональный компьютер стал гораздо проще (Мюллер, 2013), так как большая часть его компонтов, которые используются для сборки системы, были интегрированы с другими компонентами, что привело к уменьшению общего числа отдельных устройств. Однако, с другой стороны, именно по той причине, что произошла интеграция компонентов компьютера, сами компоненты стали сложнее, так как каждый из компонентов выполняет гораздо больше функций, в сравнении со старыми компьютерами.

Информация о всех компонентах изложенные автором, необходимые для сборки ПК, добавлены в приложении А.

табл. 2.4, а более подробное описание вы найдете в соответствующих главах.

Здесь, кратко описан процесс интеграции компонентов персонального компьютера с течением времени.

III МИКРОПРОЦЕССОР, ЕГО СТРУКТУРА, ХАРАКТЕРИСТИКИ И КОМПЛЕКТУЮЩИЕ УСТРОЙСТВА

Прежде чем начать писать о микропроцессорах, следует отметить что первый микропроцессор (МП) появился гораздо раньше, чем первый ПК.

Предположительно, это связано с тем, что на тот момент, в 1971 году, внедрение комплектующих перефирийных устройств совместимых с первым МП, только началась.

3.1 Определение термина «микропроцессор»

Для того чтобы ознакомится с тем, что такое микропроцессор, будет целесообразно понять смысл самого термина «процессор». ГОСТ 15971-90, стандарт, разработанный Селивановым и его командой, описывает данный термин как компонент вычислительной машины, или же системы обработки информации, которая предназначена для интерпретации программ.

Балашов (Микропроцессоры и микропроцессорные системы, 1981) дает определение термину «микропроцессор», «Микропроцессоры – это обрабатывающие и управляющие устройства, выполнененные с использованием технологии БИС (часто на одном кристалле) и обладающие способностью выполнять под программным управлением обработку информации, включая ввод и вывод информации, принятие решений, арифметические и логические операции».