Файл: Современное состояние электронно вычислительных машин.pdf

Многопотоковые процессоры по архитектуре похожи на трассирующие: весь чип делится на процессорные элементы, аналогичные суперскалярному микропроцессору. В отличие от трассирующего процессора, здесь всякий компонент анализирует инструкции разных потоков в ходе одного такта, чем получается параллелизм на уровне потоков. Каждый поток обладает собственным программным счетчиком и комплексом регистров.

Сторонники «плиточной» архитектуры полагают, что программное обеспечение должно собираться непосредственно в «железе», поскольку благодаря этому будет достигнут наибольший параллелизм. Такая концепция подразумевает наличие довольно сложных компиляторов, которые пока еще не созданы. Процессор здесь включает множеств «плиток», каждая из которых имеет свое ОЗУ и формирует при помощи остальных «плиток» определенную решетку, узлы которой можно включать и отключать. Алгоритм реализации инструкций заключен в ПО.

Идея создания многоэтажной архитектуры заключается в том, что чипы включают вертикальные уровни микроцепей, созданных по технологии тонкопленочных транзисторов, взятой из производства TFT-дисплеев. Идея «трехмерных» чипов уже осуществлен в форме функционирующих образцов 8-этажных микросхем памяти.

Отразим представленные поколения развития ЭВМ в табличной форме (табл. 2).

Таблица 2 – Поколения развития ЭВМ

Развитие программного обеспечения представлено в таблице 3.

Таблица 3 – Сравнительная характеристика функциональных возможностей ЭВМ

Глава 2 Устройство компьютера

Компьютер (англ. computer - "вычислитель"), электронная вычислительная машина (ЭВМ) - вычислительная машина, созданная для передачи, хранения и обработки данных.

Понятия «компьютер» и «ЭВМ» не являются синонимами. Так как были механические вычислительные машины, созданные без использования электроники, то ЭВМ являются подмножеством компьютеров в целом. Сейчас термин ЭВМ почти не используется. Данное сочетание преимущественно применяют как правовое определение в юридических документах, а также в историческом контексте - для идентификации компьютерной техники 1940-80-х годов.

Благодаря расчетам компьютер может анализировать данные в установленном порядке. Каждая задача для компьютера представляет собой какой-либо алгоритм расчетов.

Физически компьютер способен функционировать благодаря перемещению определенных механических частей, динамике электронов, фотонов, квантовых частиц или с помощью использования эффектов каких-либо иных ситуаций [18, 12].

Архитектура компьютеров способна моделировать текущую проблему, приближенно отражая анализируемые физические явления. Электронные потоки способны существовать в позиции моделей потоков воды при моделировании дамб или плотин. Аналогично разработанные аналоговые компьютеры были обычны в 1960-х годах, но сейчас это уже крайне редкое явление.

В преимущественной доле современных компьютеров проблема сперва анализируется в установленной форме (здесь все данные отражены в двоичной форме - в виде 1 и 0, хотя были и компьютеры на троичной системе счисления), после чего действия по её анализу приобретают характер использования простой алгебры логики. Так как почти всю математику можно свести к реализации булевых действий, оперативный электронный компьютер можно применить к реализации большинства математических задач, а также и задач по анализу данных, которые можно свести к математическим. Установлено, что компьютеры способны реализовать не каждую математическую задачу. Впервые задачи, которые нельзя было решать компьютерным путем, были исследованы британским ученым Аланом Тьюрингом [4, 7].

Итог реализованной задачи можно представить пользователю благодаря некоторым средствам ввода-вывода данных, таких, как ламповые индикаторы, мониторы, принтеры, проекторы и т.д.

Рисунок 1 – Устройство компьютера

1. Монитор, дисплей - средство для показа изображений, образуемых иными средствами (компьютерами).

Монитор – ключевой компонент компьютера, и выбирать его необходимо тщательно. Помимо размера и качества мониторы различаются и по частотным показателям (максимально возможным разрешениям и кадровым частотам). Немало известных моделей обладают качественными характеристиками, но разница в качестве изображения, несомненно, присутствует. Всемирно известные производители - это Samsung, CTX, Samtron, LG, ViewSonic, Hyundai. Мониторы более дорогого сегмента - Sony, Panasonic, NEC, Hitachi, MAG – обладают более высоким качественным уровнем, но зачастую не лучше более дешевых аналогов. Для недорогих ПК лучше всего использовать мониторы с диагональю 15 дюймов, а для мощных - 17-дюймовые модели. Выбор монитора воздействует как на качество изображения, так и на здоровье пользователя. Самое четкое и контрастное изображение показывают мониторы Sony, Trinitron, или аналогичные им LG Flatron, ViewSonic, SonicTron, Mitsubishi Diamondtron, NEC CromaClear. Но стоимость мониторов таких производителей сравнительно высокая, а разрешающая способность по горизонтали не наилучшая. Мониторы с теневой маской обладают меньшей ценой, но тоже имеют достаточно качественное изображение [22, 89]. Для дешевого компьютера чаще всего покупаются мониторы с диагональю 15". Для игрового компьютера или работы с графикой лучше 17" модель. Мониторы большого размера - 19", 20" и выше – применяются преимущественно в областях компьютерного дизайна и автоматизированного проектирования. Для того, чтобы быть уверенным в безопасности монитора, лучше всего приобретать модели, соответствующие стандарту TCO-99. Монитор чаще всего приобретается на длительное время, и от него зависит преимущественно удобство работы за компьютером. Качество изображения и технология – вот основные характеристики монитора. Размер диагонали экрана должен быть более 17 дюймов в случае монитора на основе ЭЛТ и 15 дюймов в случае ЖК-дисплея. Они чуть меньше, чем обычные ЭЛТ-мониторы, но намного безопаснее для зрения. Под деятельность, связанную с работой с мелкими деталями и рисунками (дизайн, 3D-моделирование), целесообразно приобретать монитор более 17 дюймов.

2. Системный блок. В корпусе современного ПК сосредоточено множество компонентов, выделяющих тепло. Тепло выделяют почти все составляющие, поскольку всякая функционирующая электронная схема распыляет определенную мощность. Но есть компоненты, являющиеся достаточно мощными источниками тепла. Это процессор, микросхемы на материнской плате и на видеокарте, элементы на плате жесткого диска, блока питания и пр. Процессор не может осуществлять свою работу без охлаждения. Для этого необходим кулер на видеокарте, нередко он устанавливается также на северный мост чипсета и на жесткий диск. Современный корпус чаще всего оснащен местом для установки добавочных кулеров, которые продувают весь внутренний объем корпуса ПК. Очень важен вопрос охлаждения для компьютеров, насыщенных платами расширения. Корпуса крайне редко продаются отдельно, они идут вместе с блоком питания. Ключевое его назначение - трансформировать переменный ток высокого напряжения (110-230 V) в постоянный ток низкого напряжения (+/-12 V и +/-5 V). Производятся блоки питания мощностью 200 VA, 235 VA, 250 VA, 300 VA, 350 VA и т.д.

3. Клавиатура - компьютер - интерактивное средство, это значит, что для диалога нужна циклично вводить в него информацию, в ответ на которую он будет реализовывать определенные действия. Без таких устройств, как мышь и клавиатура компьютер не имеет смысла.

Клавиатуры бывают:

- мультимедийные, позволяющие управлять звуковыми характеристиками, и CD-ROM;

- с интегрированными возможностями управления браузером Интернет, дающие возможность доступа к ключевым строкам меню (Избранное, Поиск, запуск браузера);

- для поклонников игр есть клавиатуры с двухсторонним дублированием клавиш управления курсором

- беспроводные клавиатуры, дающие возможность осуществлять работу дистанционно от компьютера на расстояние до 3-4 метров [17, 132].

Главными поставщиками клавиатур на рынке являются компании MicroSoft, Chickone, Genius, BTC и Cherry, имеющие самую широкую линейку товаров.

4. Мыши - манипуляторы, которые двигают курсор на экране монитора, реализуют выделение объектов и другие разнообразные действия. Сейчас есть множество видов компьютерных мышей. Они делятся по размеру, дизайну, числу кнопок, форме, способу подключения и пр. Прежние модели мышей подключались к ПК через СОМ-порт, сейчас мыши подключаются к ПК через разъемы PS/2 или USB разъемы.

Мыши бывают:

- механические;

- оптические;

- радио-мыши.

Внутри механической мышки резиновый шарик касается поверхности стола и приводит в действие валики, тем самым предоставляя данные о перемещении курсора [19, 170]. В такой ситуации нужен коврик. В оптической мыши применяется световой излучатель. Здесь наличие коврика не обязательно, они функционируют на любой ровной поверхности. Радио-мышки подключаются к ПК с помощью радио-датчика, который присоединен к порту компьютера. Благодаря таким устройствам можно работать с ПК на определенной дистанции от него. Но главным недостатком таких устройств является постоянная смена батареек. Мышка имеет минимум 2 кнопки. Сейчас мышки имеют 3-5 кнопок, также на подобных моделях есть 1-2 колесика - скролл, благодаря которым осуществляется комфортный просмотр документов. С помощью кликов по правой или левой кнопкам мыши осуществляется широкий набор различных операций (копирование, просмотр и пр.).

5. Акустика - компьютерные колонки - отвечают за вывод звуковых сигналов.

Теперь подробно рассмотрим из чего состоит компьютер изнутри.

Составляющие системного блока применяются для обработки и хранения информации. На рис. 2 показан компьютер изнутри.

Самый главный компонент - это материнская плата 1; 2 - это вентилятор процессора. Под вентилятором виден радиатор, а уже под радиатором - сам процессор.

Рисунок 2 – Внутренняя часть ПК

Видеокарта изображена под номером 3. Номер 4 - жесткие диски, на рисунке их два. Номер 5 - это привод для чтения (записи) оптических дисков (CD, DVD). Жесткие диски и привод CD/DVD соединяются с материнской платой шлейфами 6. Слоты расширения, в которых вставлены дополнительные платы расширения, изображены под номером 7. Номер 8 - это блок питания.

Винчестер - это накопитель на жестких магнитных дисках; в нем хранятся все рабочие данные, установленные программы, документы, ОС, которая запускает компьютер. С винчестера данные идут в оперативную память, но в отличие от памяти, на винчестере информация сохраняется даже при отключении компьютера [6, 220].

Рисунок 3 – Жесткий диск

Жесткий диск (hdd, hard disk drive) - применяется для хранения постоянной информации (поскольку содержимое оперативной памяти стирается при отключении).

Рисунок 4 – Материнская плата ПК

Материнская плата (mother board) – основной компонент компьютера, к которой подключаются все другие его составляющие. Материнские платы поставляют немало производителей, главным образом - это GigaByte, Microstar, ASUS, Intel и пр.

Сокет (Socket) - это разъем под процессор. В материнскую плату может быть включен процессор с некоторыми показателями, т.е. нельзя процессор с другого ПК вставить в собственную материнскую плату, даже если марка процессора походит - проблема в том, что не подходит разъем. Под процессоры производят материнские платы, соответствующие по частотам и па. Так, материнская плата Socket 775 создана для функционирования с процессорами s775 Intel, а не с процессорами s1366 Intel, или процессорами AMD.

Каждая материнская плата имеет свои показатели - тип поддерживаемой памяти - например: DDR2 DIMM, 667 - 1066 МГц, максимальный объем оперативной памяти, вход процессора, поддержка типов процессоров, поддержка UDMA/100, Serial ATA, частота шины - например: 800/1066/1333 МГц, формат платы [8, 19].