Файл: Устройство персонального компьютера.pdf

ВВЕДЕНИЕ

Во второй половине XX века человечество вступило в новый этап своего развития: начался переход от индустриального общества к информационному. Процесс, обеспечивающий этот переход, получил название информатизации. При этом информация становится важнейшим стратегическим ресурсом общества и занимает ключевое место в мировой экономике, образовании и культуре.

Неизбежность информатизации объясняется резким возрастанием роли и значения информации. Информационное общество характеризуется высокоразвитой информационной сферой, которая включает деятельность человека по созданию, передаче, переработке, хранению и накоплению информации. Именно поэтому не последнюю роль играет развитие техническое обеспечение, ресурсы которого способно удовлетворять всё нарастающий спрос.

Объем информации с каждым днем увеличивается, а принятие правильного решения зависит, прежде всего, от полноты, достоверности, оперативности предоставления необходимых информационных ресурсов и вместе с этим их доступности для максимально широкого круга заинтересованных лиц. Сегодня информацию рассматривают как один из основных ресурсов развития общества, а информационные системы и технологии как средство повышения производительности и эффективности работы современного специалиста.

Персональный компьютер (ПК) - это не один электронный аппарат, а целый комплекс взаимосвязанных между собой устройств, каждое из которых выполняет определенные функции. Часто употребляемый термин “конфигурация ПК” означает, что компьютер обладает конкретными техническими характеристиками и ресурсами, а также может работать с разным набором внешних (или периферийных) устройств, например, с принтером, модемом, сканером и т.д.

Эффективность в использования ПК в большой степени зависит от характеристик и типов внешних устройств, которые могут применяться в его составе. Широкая номенклатура внешних устройств, разнообразие их технико-эксплуатационных и экономических характеристик дают возможность пользователю выбрать необходимые конфигурации ПК. Которые соответствуют в наибольший степени его потребностям и обеспечивают решение поставленных требованиям к устройству.

Актуальность темы работы состоит в том, что информационные технологии прочно вошли в нашу жизнь, они представляют весь накопленный опыт в форматизированном виде, пригодным для прикладного использования, а персональный компьютер выступает в роли удобного инструмента, который заметно упрощает жизнь. Подавляющее большинство пользователей имеют смутное понимание в устройстве компьютеров, конечно совсем не обязательно знать все технические аспекты ПК, однако стоит разбираться в основных принципах работы устройств.

Объектом исследования являются персональные компьютеры.

Предметом работы являются устройство персонального компьютера.

Целью работы является рассмотрение устройства ПК и описание основных технические характеристик персональных компьютеров

Задачи работы:

1. Изучить историю развития ПК;
2. Исследовать устройство ПК;
3. Рассмотрение основных принципов работы ПК;
4. Ознакомление с техническими характеристиками.

Целью данной работы является рассмотрение устройства и описание основных технические характеристик персональных компьютеров.

Для этого были поставлены следующие задачи: изучение истории развития персональных компьютеров, рассмотрение основных принципов работы и устройства персональных компьютеров, ознакомление с техническими характеристиками.

В работе были использованы учебные пособия, статьи, учебники для вузов по информатике, а также технические статьи по информатике из сети интернет.

1. История развития и основные принципы

1.1 История развития персональных компьютеров

В 40-е и 50-е года компьютеры представляли собой громоздкие устройства. Для одного компьютера требовалась целая комната, заставленная шкафами с электронным оборудованием. В те времена подобные устройства были доступны только крупным компаниям и учреждениям.

В 1945 г. знаменитый математик Джон фон Нейман, подготовил доклад, в котором ясно и просто сформулировал общие принципы архитектуры компьютеров. Для того, чтобы быть универсальным и эффективным устройством обработки информации, компьютер должен соответствовать следующим требованиям:

• Арифметическо-логическое устройство, выполняющее арифметические и логические операции. Центральный процессор (central processing unit) – микропроцессор компьютера, представляющий собой микросхему, которая управляет всеми процессами, происходящими в компьютере;
• Устройство управления, которое организует процесс выполнения программ. В современных компьютерах арифметическо-логическое устройство и устройство управления объединены в центральный процессор;
• Запоминающее устройство (память) для хранения программ и данных;
• Внешние устройства для ввода-вывода информации;
• Память компьютера представляет собой некоторое количество пронумерованных ячеек, в каждой из которых могут находиться или обрабатываемые данные, или инструкции программ. Все ячейки памяти должны быть одинаково легко доступны для других устройств компьютера.

Принцип работы:

1. С помощью внешнего устройства в память компьютера вводится программа.
2. Устройство управления считывает содержимое ячейки памяти, где находится первая инструкция (команда) программы и организует ее выполнение.

Команда может задавать:

• выполнение логических или арифметических операций;
• чтение из памяти данных для выполнения арифметических или логических операций;

1. запись результатов в память;
2. ввод данных из внешнего устройства в память;
3. вывод данных из памяти на внешнее устройство.

Устройство управления начинает выполнение команды из ячейки памяти, которая находится непосредственно за только что выполненной командой. Однако этот порядок может быть изменен с помощью команд передачи управления (перехода). Эти команды указывают устройству управления, что ему необходимо продолжить выполнение программы, начиная с команды, содержащейся в иной ячейки памяти.

Результаты выполнения программы выводятся на внешнее устройство компьютера. Далее компьютер переходит в режим ожидания сигнала от внешнего устройства.

Один из принципов "Архитектуры фон Неймана" гласит: в компьютере не придется изменять подключения проводов, если все инструкции будут храниться в его памяти. И как только эта идею в рамках “архитектуры фон Неймана» обрела своих сторонников и воплотилась на практике, родился современный компьютер. С тех пор компьютеры сильно претерпели изменения, но они всё также соответствуют тем принципам.

С изобретением в 1948 г. транзисторов — миниатюрных электронных запчастей, которые смогли заменить в компьютерах электронные лампы, появилась возможность конструировать устройства значительно меньших размеров. С тех пор, как в середине 50-х годов были найдены дешевые способы производства транзисторов, появились компьютеры, основанные на их принципе работы. Они были значительно меньше ламповых компьютеров и такой же производительности. Единственная часть компьютера, где транзисторы не смогли заменить электронные лампы, —блоки памяти, но вместо ламп стали использовать схемы памяти на магнитных сердечниках.

Производство транзисторов было трудозатратным предприятием. Они изготавливались по отдельности, и при сборке схем их приходилось соединять и спаивать вручную. В 1958 г. Джек Килби придумал как на одной пластине полупроводника получить несколько транзисторов. В 1959 г. Роберт Нойс изобрел более совершенный метод, позволивший создавать на одной пластине и транзисторы, и все необходимые соединения между ними. Такие электронные схемы стали называться интегральными схемами или чипами.

Главным шагом на пути к миниатюризации компьютеров стало изобретение интегральных схем. В дальнейшем количество транзисторов, которое удавалось разместить на единицу площади интегральной схемы, увеличивалось приблизительно вдвое каждый год.

В 1968 г. был выпущен первый компьютер на интегральных схемах, а уже в 1970 г. фирма «Intel» начала продавать интегральные схемы памяти.

Тогда же был сделан еще один важный шаг на пути к персональному компьютеру — Маршиан Эдвард Хофф 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. Но он продолжал совершенствоваться, и в 1973 г. фирма Intel уже выпустила 8-битовый микропроцессор «Intel-8008», а в 1974 г. — его усовершенствованную версию «Intel-8080», которая до конца 70-х годов стала стандартом для микрокомпьютерной индустрии.

Первоначально эти микропроцессоры использовались только радиолюбителями, а также в различных специализированных устройствах. Но 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». Несмотря на такие недостатки, как маленькая оперативная память (всего 256 байт), отсутствие клавиатуры и экрана, его появление было встречено с большим энтузиазмом. В первые же месяцы было продано несколько тысяч комплектов машины. Покупатели снабжали его дополнительными устройствами: монитором для вывода информации, клавиатурой, блоками расширения памяти и т. д. Вскоре эти устройства стали выпускаться и другими фирмами.

В конце 1975 г. Пол Аллен и Билл Гейтс создали для компьютера «Альтаир» интерпретатор языка Basic, что позволило пользователям легко взаимодействовать с компьютером и писать для него программы. Это облегчило обращение с компьютером и стало еще одной вехой на пути к популярности ПК.

Множество фирм занялись разработкой и производством персональных компьютеров. Они стали продаваться с клавиатурой и монитором, спрос на них составил сотни тысяч штук в год. Начали издаваться периодические издания, посвященные вычислительным машинам и технике. Росту объема продаж весьма способствовали многочисленные полезные программы, разработанные для деловых применений. Стали появляться коммерчески распространяемые программы, например, в 1978 г. появилась программа для редактирования текстов «WordStar».

Бурный рост спроса на персональные компьютеры к концу 70-х годов привел к некоторому снижению спроса на большие ЭВМ и мини-ЭВМ. Это стало предметом серьезного беспокойства фирмы «IBM», которая решила выпустить свой собственный персональный компьютер.

На тот момент руководство фирмы не рассматривало это как серьезный проект, и поэтому выделило небольшое финансирование: руководство фирмы позволило ответственному за данный проект подразделению не конструировать персональный компьютер с нуля, а использовать готовые блоки, изготовленные другими фирмами производителями.

В качестве основного микропроцессора компьютера был выбран новейший тогда 16-разрядный микропроцессор «Intel-8088». Его использование позволило увеличить потенциальные возможности компьютера. Новый микропроцессор позволял работать с 1 Мбайтом памяти, в отличие от всех имевшихся тогда компьютеров, которые были ограничены 64 Кбайтами, а его программное обеспечение было поручено разработать малоизвестной фирме «Microsoft».

В августе 1981 г. новый компьютер под названием «IBM PC» был официально представлен широкой публике. Проблема состояла в том, что рынок потребителей настольных компьютеров отличался большим диапазоном запросов, и производство первых «IBM PC» не давало никакой уверенности в том, что компьютеры будут востребованы на рынке.

К удивлению многих, персональные компьютеры продавались так быстро, что компания не могла удовлетворить нарастающий спрос. Фактически «IBM PC» стал стандартом персонального компьютера.

За счёт своих характеристик персональные компьютеры стали повсеместно пользоваться огромным успехом. Логические и практические решения, используемые в машине, дали начало новой индустрии. Дюжины производителей, начиная от отдельных лиц и заканчивая огромными корпорациями с многомиллиардным оборотом, создавали свои собственные версии персональных компьютеров, стараясь превзойти своих конкурентов.

1.2 Языки программирования

Программы для первых компьютеров приходилось писать на машинном языке, т. е. в виде кода, непосредственно воспринимаемых компьютером. Это было очень тяжелой и кропотливой работой, в ходе которой можно было легко допустить ошибку в расчётах. Для облегчения процесса программирования в начале 50-х годов были разработаны системы, позволяющие писать программы не на машинном языке, а с использованием мнемонических обозначений машинных команд, имен, точек программы и т. д. Такой язык для написания программ называется автокодом, или языком ассемблера.