ЭВМ и периферийные устройства

Введение

Выражение «компьютер» переводится дословно как «вычислитель», то есть это специально созданное устройство, которое предназначено для выполнения разнообразных вычислений.
Это все повязано с тем, что одни из первых компьютеров создавались в качестве устройств для выполнения вычислений, иначе говоря, похожи на автоматические, усовершенствованные арифмометры.
Основное отличие компьютеров от разного рода счетных арифмометров и иных устройств (счет или логарифмических линеек) состояло в том, что арифмометры могли решать только отдельные вычислительные команды (в основном арифметические операции), а персональные компьютеры в нынешнее время позволяют проводить самые разные операции по спланированное инструкции, которая называется программой.
На настоящее время различные компьютеры используются практически во всех сферах жизни человека.
Актуальность выбранной тематики реферата состоит с том, что в наше время без помощи персонального компьютера вовсе не может выполняться ни одна операция, действие, вычисление. В связи с указанным фактом необходимо изучать основные типы ПК, ведь их правильный выбор гарантирует постижения цели в самое кратчайшее время.
Объект реферата – вычислительная техника.
Предмет исследования – типы компьютеров.
Главной целью реферата является рассмотрение классификации ПК, их подробная характеристика.
В соответствии с поставленными целями выделим основные задачи:
– провести анализ источников для рассмотрения вопросов вычислительных ПК;
– описать главные виды компьютеров;
– рассмотреть определение компьютеров, их классов;
– охарактеризовать классификацию компьютеров по критериям;
– описать некоторые отрицательные стороны ПК.
Проблему аппаратного обеспечения компьютеров рассматривали многие ученые: М.С. Королюк, К.Гербер, К.В. Волынов. Отметим, что в наше время все компьютеры усовершенствуются практически непрерывно, разработчики для них ищут новейшие алгоритмы по повышению качества их работы.

Основы теории построения вычислительных машин

1.1. Эволюция компьютерной техники
Всем современным компьютерам предшествовали примитивные электромеханические и механические приборы. Еще в 1640 году французский философ, математик Б. Паскаль в 17 лет сконструировал свою первую суммирующую машину.
Эта машина Б. Паскаля состояла с 7 движущихся дисков, которые имели несколько прорезей и могла также выполнять суммирование чисел до 8 знаков точности.
Для своей машины великий ученый применил десятичную систему исчисления. Когда первый диск смещался, к примеру, на 10 прорезей – это и составляло полный его оборот, далее он следующий диск также перемещал на 1 позицию, при этом увеличивал на 1 количество десятков числа.
Когда диск, что отвечал за десятки, делал снова полный оборот, то он сместил следующий диск, при этом увеличивая число сотен, и так далее.
Истории известны более ранние попытки для проектирования механических машин.
Полное описание машины, которая по своим характеристикам напоминала бы машину Паскаля, в 1963 году было найдено в мемуарах, которые принадлежали Л. да Винчи. [4]
Подобное устройство также описано в 1623 году ученым В. Шикардом. До нынешнего времени дошли только несколько чертежей Шикарда, которые были найдены в 1955 г.
Стоит отметить, что в 1683 г. немецкий математик, а также философ Вильгельм Лейбниц, используя свои рисунки с чертежами Паскаля, улучшил Паскалину, при этом добавив возможность еще и умножать числа.
Вместо нескольких шестеренок Лейбниц использовал пошаговый специальный барабан.
Но широкое применение вычислительные устройства получили после 1821 года, когда француз П.Калмар создал вычислительную машину, которая могла выполнить четыре основных арифметических действия. При этом машину П.Калмара называли арифмометром.
Арифмометры, при своей универсальности, применялись очень длительное время.
Самые разные изобретатели и ученые выполняли усовершенствование этих устройств.
Вильгод Однер в 1881 году создал специальный арифмометр, где использовались переменные количества зубцов. Позднее на основе этого арифмометра Однера создан новый арифмометр "Феликс", что производился в СССР даже до 70-х годов 20 века (рисунок 1).

Рисунок 1 – Внешний вид арифмометра Феликс
Начало эры компьютеров, которые начали создаваться в том виде, в котором они и присутствуют сейчас, повязано с именем ученого Ч. Бэббиджа. Он в 30-х годах 19 века выдвинул идею по созданию вычислительной машины, осуществленную только в середине 50-х гг. 20 века. [5]
Бэббидж обратил свое внимание факт, что вычислительная машина может без ошибок выполнять вычисления больших математических формул при использовании простого итерационного метода и повторения этих шагов.
Работая с поставленной проблемой, он в 1823 году предложил проект машины для решения дифференциальных уравнений больших размерностей. Для повторения операций надо было использовать в машине Бэббиджа энергию пара. [2]
Процесс вычислений c помощью созданной машины получилось действительно автоматизировать. После этого Бэббидж создал модель своей новой универсальной вычислительной машины, что могла выполнять очень широкий круг иных задач.
В 1886 г. немец Г. Холлерит сконструировал самое первое перфокарточное устройство по вычислении статистических задач и основал, при этом, фирму по выпуску целой серии вычислительных машин, которая в последующем стала называться IBM .[3]
На рисунке 2 показан внешний вид первой перфокарты.

Рисунок 2 – Перфокарта
Кроме использования механических вычислительных машин далее начали применять и аналоговые вычислительные машины, у которых обработка данных выполнялась с использованием специального физического процесса, который моделирует некоторую вычисляемую закономерность с последовательностью чисел

. [10]
Простейшим примером аналоговой машины являются наручные часы.
А первыми серийными аналоговыми машинами были устройства, в которых элементами были дифференцирующие, интегрирующие устройства, позволяющие посчитать мгновенно интеграл или же производную для указанной ранее функции.
Полезным свойством такой машины является мгновенный вывод решения сразу после указания нужных входных параметров задачи (рисунок 3).
Но круг задач, что в то время решался аналоговой машиной, был ограничен теми основными процессами, которые она давала возможность моделировать.
center1651000

Рисунок 3 – Аналоговая машина
В 1936 году молодой перспективный математик Алан Тьюринг написал работу под названием "О вычислимых числах". Он при этом заложил теоретические основы теории алгоритмов.
Концепция, которую выдвинул А.Тьюринг возникла при проведенном анализе действий человека, что выполняет в соответствии с указанным заранее планом разных вычислений, то есть какие-то последовательные преобразования.
Анализ при этом был осуществлен для решения проблем поиска эквивалента для общего представления алгоритма. [4]
Непосредственно работа Тьюринга стимулировала создание абстрактной теории автоматов и во многом определила все особенности работы компьютеров.
1.2.Поколения компьютеров
Разбиение поколений ПК по годам является очень условным. В это время, когда началось активное применение ПК одного поколения, были также созданы предпосылки для появления следующего поколения.
Первое поколение компьютеров: 1935 - 1957 гг. Перед началом 2-й мировой войны все правительства стран начали ускоренно разрабатывать специальные машины для вычислений, осознавая стратегическую роль их во ведении войны с противником. [9]
Увеличение финансирования при этом очень стимулировало развитие разного рода информационной техники. В начале 1940-х годов немецкие ученые-инженеры сформулировали принципы построения электронных машин на базе работавших ранее табуляторов Холлерита с механическими арифмометрами.
Например, в 1941 г. была разработана первая электронная вычислительная машина Z1, созданная К. Цузе, а уже в следующем году - усовершенствованная Z2, выполнявшая разные расчеты, нужные при создании самолетов, баллистических ракет, а также пользовавшаяся в вычислениях массы ядерной реакции при распаде смеси урана, обогащением которой активно занималась немецкая промышленность (рисунок 4). [11]
center1270000


Рисунок 4 – ЭВМ Z2
В 1945 году ученые Д. Мокли и Д. Преспер сконструировали новый электронный вычислительный калькулятор и интегратор (ЭНИАК) – первый компьютер, где многие электромеханические реле заменяли на электронные лампы. Использование ламп позволило увеличивать быстроту работы ЭНИАК более, чем в 1000 раз (рисунок 5).
right1333500
Рисунок 5 – ЭВМ ЭНИАК
Второе поколение: 1955 – 1963 год. Электронные вакуумные лампы в то время выделяли большое количество тепла, а также поглощали много энергии, также были громоздкими, дорогими и ненадежными.
В 1957 году сотрудники компании "Беллс" У. Шоклин, Д. Барди изобрели транзистор. Он выполнял аналогичные функции, которые и до этого электронные лампы, но использовали электрические свойства полупроводников. В результате появилась ЭВМ под названием БЭСМ (рисунок 6):
center571500
Рисунок 6 – БЭСМ-6
Третье поколение: 1963 - 1977 год. Инженер Дж. Килби предложил новую идею использования специальной интегральной микросхемы – кремниевого камня, в который вмонтируются транзисторы с иными элементами. Год спустя Н.Нойс (основатель компании Intel) разработал первую в мире интегральную микросхему на основании кристалла кремния.
Четвертое поколение: 1977 - 1990 гг. В 1975 году председатель фирмы "Intel" Гордон Мур определил, что число элементов в интегральных схемах будет удваиваться в каждые 1,5 года.
Это правило после этого стало известное как закон, что применяется к скорости работы процессоров и до сих пор оно не нарушалось.
В 1968 году "Intel" выпустила очень важное для развития информационной техники устройство с названием микропроцессор. Он представлял собой интегральную схему, где размещалось обрабатывающее команды устройство.
Пятое поколение: 1990 – по наше время. Начали создаваться компьютеры на микропроцессорах при использовании параллельно-векторной структуры, которая одновременно выполняет десятки последовательных программ.
В первом разделе реферата описаны основные ранние ЭВМ, рассмотрена их материальная база, показатели производительности, рассмотрены главные поколения развития компьютеров.


2. Обзор типов компьютеров

2.1. Обзор персональных компьютеров
Персональные компьютеры знакомы почти всем людям и являются вовсе не одним основным типом вычислительных машин