Файл: Перспективы развития технологий персонального компьютера.pdf

Введение

На дворе XXI век - век науки и технологии. То, что некогда казалось далеким и немыслимым в настоящее время является неотъемлемой частью жизни человека и непосредственно очень доступным - это относится и к компьютерным технологиям в том числе.

Целью данной работы является полное раскрытие темы «Перспективы развития технологий ПК». Выявить и логически изложить все этапы в процессе эволюции вычислительной техники.

В процессе эволюции, меняется не только внешний и внутренний мир, а также изменяется работа компьютера в целом, и это значительно облегчает труд и время человека, работающего с ним.

Основной тенденцией развития вычислительной техники в настоящее время является дальнейшее расширение сфер применения компьютеров и, как следствие, переход от отдельных машин к их системам.

Специалисты считают, что в XXI веке для общества цивилизованных стран грядет смена основной информационной «среды».

С развитием вычислительной техники расширяется сфера ее использования.

В данной работе уделяется особое внимание рассмотрению персонального компьютера, как отдельной единицы.

Задача данной работы - разобрать строение машины и проанализировав, понять в чем же суть развития ПК.

С помощью ПК мы черпаем информацию из Интернета, храним свои цифровые архивы, общаемся с друзьями и реализуем свои потребности в творчестве.

Процесс взаимодействия человека с ЭВМ насчитывает уже очень много лет. Благодаря разработке и внедрению микропроцессоров в структуру ЭВМ появились малогабаритные, удобные для пользователя персональные компьютеры. В настоящее время в роли пользователя может быть не только специалист по вычислительной технике, но и любой человек.

Определение «персональный» возникло потому, что человек получил возможность общаться с ЭВМ без посредничества профессионала-программиста, самостоятельно, персонально. При этом не обязательно знать специальный язык ЭВМ.

Развитие ПК - представляется изменением и совершенствованием всех компонентов компьютера, вплоть от внешнего вида, размеров до его содержимого. Конечно, до получения нами сегодня современного компьютера утекло много воды, но, как и несколько десятков лет, самым главным моментом было развитие компьютерной «начинки» персонально компьютера. Именно внутренние устройства являются центральной частью компьютера, отвечающих за работу и производительность в целом, а значит, именно на их развитие было обращено все внимание на протяжении многих лет.

Наука не стоит на месте. Практически каждый год в мире техники появляются новинки, которых мы так ждем. Еще несколько десятков лет назад, кто бы мог подумать, что компьютер, который был неподъёмным - большие интегральные схемы (БИС) и пугал своими габаритами, в процессе совершенствования может уместиться в обычной сумке.

В настоящее время, компьютер занимает огромное место в жизни человека. Практически всю свою деятельность человек осуществляет на ПК.

В современном мире компьютеризировано практически все: начиная от дома до самого простейшего офиса. Компьютер помогает человеку во всех его деяниях: будь-то обычный отдых или рабочие будни. С помощью компьютера люди, могут общаться с людьми с другого города, даже страны, отыскать интересующую их информацию, купить-продать и многое другое - при помощи всемирной «паутины».

Сейчас в мире разработана идея «великой компьютеризации». Ее авторы исходят из того, что человечество, которое только сто лет живет в мире электричества, должно начать жить в «мире Интернета».

Конечно, легко говорить о компьютерном мире сейчас, когда компьютер не нуждается в доработках - он можно сказать, уже совершенен, хотя изменения были, есть и будут всегда. Так как человечество пытается добиться совершенства во всем.

В истории вычислительной техники существует своеобразная периодизация ЭВМ по поколениям. Но с чем это связано? В чем конкретно заключается периодизация и что несет с собой развитие персонального компьютера?

На эти вопросы и необходимо получить ответ по окончании данной работы.

Глава 1. Архитектура персонального компьютера

1.1.Функциональные и технические характеристики устройств персонального компьютера

Электронная вычислительная машина (ЭВМ), компьютер - комплекс технических средств, предназначенных для автоматической обработки информации в процессе решения вычислительных и информационных задач.

Вычислительные машины могут быть классифицированы по ряду признаков, в частности:

• по принципу действия;
• по этапам создания и элементной базе;
• по назначению;
• по способу организации вычислительного процесса;
• по размеру вычислительной мощности;
• по функциональным возможностям;
• по способности к параллельному выполнению программ.

По принципу действия вычислительные машины делятся на три больших класса: аналоговые, цифровые и гибридные.

Цифровые вычислительные машины работают с информацией, представленной в цифровой форме.

Аналоговые вычислительные машины, работают с информацией, представленной в виде непрерывного ряда значений какой-либо физической величины.

Гибридные вычислительные машины, или вычислительные машины комбинированного действия - работают с информацией, представленной и в цифровой, и в аналоговой форме.

Сейчас для людей многих профессий персональный компьютер - это надежный и умный помощник.

ЭВМ включает три основных устройства:

• системный блок;
• монитор;
• клавиатура.

Системный блок представляет собой основной узел, внутри которого установлены наиболее важные компоненты.

В системном блоке находится вся электронная начинка компьютера. Основными деталями системного блока являются:

• процессор - главное компьютерное устройство управления и проведения вычислений,
• материнская плата - устройство для крепления на ней других внутренних компьютерных устройств,
• блок питания - устройство для распределения электрической энергии между другими компьютерными устройствами.

Устройства, подключаемые к нему снаружи, - называются внешними. Внешние дополнительные устройства, предназначенные для ввода, вывода и длительного хранения данных, также называют периферийными.

Монитор представляет собой устройство для отображения результатов обработки информации, основанное на использовании жидко кристаллических мониторов. Он получает видеосигнал в готовом виде от видеоконтроллера, расположенного в системном блоке. Видеоконтроллер получает от микропроцессора компьютера команды по формированию изображения, создает его в своей служебной памяти и преобразует в сигнал, подаваемый на монитор.

К аппаратным средствам ввода информации в ПК относятся клавиатура - устройство ввода текста, чисел и управляющей информации в основную память.

1.2.Компоненты материнской платы

К внутренним устройствам системного блока относится материнская плата - основная плата персонального компьютера, содержащая основные электронные компоненты. С помощью материнской платы осуществляется взаимодействие между большинством устройств машины.

Материнская плата представляет собой печатную плату площадью 100-150 см², на которой размещается большое число различных микросхем, разъемов и других элементов:

• процессор - основная микросхема, выполняющая большинство математических и логических операций;
• микропроцессорный комплект - набор микросхем, управляющих работой внутренних устройств компьютера и определяющих основные функциональные возможности материнской платы;
• шины - наборы проводников, по которым происходит обмен сигналами между внутренними устройствами компьютера;
• оперативная память - набор микросхем, предназначенных для временного хранения данных;
• постоянно запоминающее устройство (ПЗУ) - микросхема, предназначенная для длительного хранения данных, в том числе и когда компьютер выключен;
• разъемы для подключения дополнительных устройств.

К системам, расположенным на материнской плате относятся: оперативная память (RAM), а на физическом уровне памяти различают динамическую память (DRAM) и статическую память (SRAM).

1.3.Строение процессора

Самым главным элементом в компьютере является процессор (Central Processor Unit, CPU) или микропроцессор - электронная микросхема, включающая в себя огромное количество элементарных полупроводниковых элементов. Процессор выполняет функции обработки информации и управления работой всех блоков ЭВМ. Быстродействие компьютера определяется тактовой частотой, с которой он работает.

Процессор, состоит из ячеек, похожих на ячейки оперативной памяти, но в этих ячейках данные могут не только храниться, но и изменяться. Процессор является ядром любой ЭВМ. В состав центрального процессора входят:

• арифметико-логическое устройство (АЛУ),
• центральное устройство управления,
• внутренняя регистровая память,
• схема обращения к оперативной памяти,
• схемы управления системной шиной.

Внутренние ячейки процессора называют регистрами. В процессе работы процессор обслуживает данные, находящиеся в его регистрах, в поле оперативной памяти, а также данные, находящиеся во внешних портах процессора. Часть данных он интерпретирует непосредственно как данные, часть из них представляют собой адресные данные, а часть - как команды. Совокупность всех возможных команд, которые может выполнить процессор над данными, образует так называемую систему команд процессора. С остальными устройствами компьютера, и в первую очередь с оперативной памятью, процессор связан несколькими группами проводников, называемых шинами.

Процессоры, относящиеся к одному семейству, имеют одинаковые или близкие системы команд. Процессоры, относящиеся к разным семействам, различаются по системе команд и невзаимозаменяемые:

• CISC-процессоры используют в универсальных вычислительных системах;
• RISC-процессоры используют в специализированных вычислительных системах или устройствах, ориентированных на выполнение единообразных операций.

Если два процессора имеют одинаковую систему команд, то они полностью совместимы на программном уровне. Это означает, что программа, написанная для одного процессора, может исполняться и другим процессором. Процессоры, имеющие разные системы команд, как правило, несовместимы или ограниченно совместимы на программном уровне.

Основными параметрами процессоров являются: рабочее напряжение, разрядность, рабочая тактовая частота, коэффициент внутреннего умножения тактовой частоты и размер кэш-памяти.

В основе работы процессора лежит тактовый принцип. Исполнение каждой команды занимает определенное количество тактов. В персональном компьютере тактовые импульсы обеспечивает генератор тактовых частот. Генератор тактовых импульсов генерирует последовательность электрических импульсов, частота которых определяет тактовую частоту микропроцессора. Промежуток времени между соседними импульсами определяет время одного такта, или просто такт работы машины. Частота генератора тактовых импульсов является одной из основных характеристик персонального компьютера и во многом определяет скорость его работы, поскольку каждая операция в вычислительной машине выполняется за определенное количество тактов.

Процессор считывает данные из памяти, манипулирует ими и возвращает результат обработки в память или передает на внешние устройства.

Существуют процессоры, предназначенные для обработки данных любой природы: текст, число, графика, звук. Это возможно потому, что данные перед операциями преобразуются к простейшему виду, т.е. представляются в двоичном коде, «оцифровываются». Физически это может выглядеть как чередование намагниченных и размагниченных участков жесткого диска, отражающих и не отражающих луч участков компакт-диска, передаваемых сигналов напряжения высокого и низкого уровня.

Основными характеристиками процессора являются:

• быстродействие - количество операций, производимых в одну секунду, измеряется в бит/с;
• тактовая частота - количество тактов, производимых процессором за одну секунду, она задает ритм работы компьютера. Тактовая частота определяет число тактов работы процессора в секунду. Чем выше тактовая частота, тем меньше длительность выполнения одной операции и тем выше производительность компьютера. Современный персональный компьютер может выполнять миллионы элементарных операций в секунду;
• разрядность - количество двоичных разрядов, которые процессор обрабатывает за один такт. Указывая разрядность процессора 64, имеют в виду, что процессор имеет 64-разрядную шину данных, т.е. за один такт он обрабатывает 64 бита. Для современных процессоров характерно повышение тактовой частоты.

• 1.4.Оперативная память