Развитие персональных ЭВМ и ноутбуков

Введение

Главной особенностью современной научно-технической революции является появление электронно-вычислительных машин, или компьютеров (to compute – вычислять, англ.). Электронно-вычислительные машины по праву открыли новую страницу в истории развития человечества, науки и технического прогресса. Изначально ЭВМ собирались использовать в государственных целях, однако в 1971 году маленькая развивающаяся фирма Intel выпустила в производство микропроцессор. Это событие, в корне изменившее ситуацию на рынке, за фантастически короткое время превратило компьютер из закрытой государственной разработки в инструмент, которым ежедневно пользуются сотни миллионов людей по всему миру. Именно микропроцессоры Intel стали началом появления нового класса ЭВМ, без которых немыслимо современное общество.
Невозможно представить в ХХI веке жизнь без компьютера. Прочно войдя в нашу жизнь, он стал главным помощником человека, от промышленности и до бытовых нужд. Сейчас в мире существует много фирм, выпускающих компьютеры различной группы сложности, поколения и назначения. Теперь компьютеры распространились по всему миру, и все большая часть населения стала знакомиться с основами вычислительной техники. Программирование постепенно превращается из метода работы программиста в элемент культуры.


1. История создания вычислительных машин
1.1 Первая счетная машина

Новая техника вычисления будет создана, если общество будет нуждаться в ней. Самым древним инструментом, о котором известно, и которым сама природа наградила человека, стали его собственные пальцы. Именно на них люди и учились считать. На смену пальцам пришли узелки, веревки и засечки на скалах. Однако, узелочный счет не мог удовлетворить возрастающие вместе с развитием торговли нужды в доступном средстве вычисления. Развитие письменного счета было осложнено тем, что проводить письменные операции на дорогом материале и с использованием большого объёма этого материала было сложно и не выгодно. Попробуйте, например, умножить CLII на LXXXIV в римской системе счисления. Этим и объясняется появление специальных счетных приборов. Древнейшим известным счетным прибором был "абак". Он представлял собой глиняную табличку, на которой острой палочкой проводили борозды, в которые помещали предметы, например, мелкие камни, бусины или палочки, по позиционному принципу. С этого момента и до 16 века, видоизмененные формы абака помогали людям в вычислениях.


Рисунок 1 – Первый вычислительный прибор
1.2 Первый арифмометр

Точкой отсчета непосредственно развития вычислительных машин принято считать первую половину XVII века (1623 год). Именно в этом году В. Шикард создал прибор, умеющий проводить простейшие вычисления (сложение и вычитание). А первой машиной, способной выполнять все основные арифметические действия, стал арифмометр великого французского ученого Блеза Паскаля. Главной вычислительной частью в нем было зубчатое колесо, изобретение которого уже само по себе было ключевой точкой в истории развития вычислительных машин. Важно отметить, что эволюция вычислительной техники носит неоднородный и пиковый характер, при котором накопление знаний сменяется прорывами в разработках, затем следует период стагнации, во время которой достигнутые результаты используют практически и одновременно накапливают силы для нового скачка.
С каждым витком развитие выходит на новый, более высокий уровень. Уже в 1671 году немецким философом и математиком Густавом Лейбницем создан арифмометр с зубчатым колесом собственной особенной конструкции в основе - зубчатым колесом Лейбница. Арифмометр Лейбница, как и предшествующие ему, выполнял основные арифметические действия. С изобретением машины Лейбница эта веха развития закончилась, и общество в течение двух столетий накапливало силу и знания для следующего эволюционного этапа вычислительной техники. Период XVIII-XIX веков был временем, когда происходило бурное развитие естественных и технических наук, в том числе математики и астрономии. В них были задачи, требующие длительных и трудоемких вычислений. В это время, а именно в 1823 году, известный английский математик Чарльз Бэббидж, начал проектировать машину для вычисления полиномов. И эта машина должна была, кроме непосредственных вычислений, выдавать результат в виде печатного на негативной пластине текста. Бэббидж планировал приводить в действие машину путем запуска парового двигателя, по техническим и финансовым трудностям ему не удалось вывести свой проект в свет. Тогда же впервые возникает идея использования некоторого внешнего (периферийного) устройства, которое бы давало результаты вычислений в наглядной форме. В 1834 году Бэббиджем были изложены принципы работы «Аналитической» машины.

1.3 Развитие ЭВМ в ХХ веке

Ко второй половине ХХ века научно-технический прогресс требовал громоздких вычислений и существовала необходимость этот процесс облегчить. Если обратиться к истории создания электронно-вычислительных машин, то первые образцы создавались исключительно в целях вычисления (что и отразилось в их названии «Электронно-вычислительная машина»).
Первое поколение ЭВМ было построено на электровакуумных устройствах

. Первая вычислительная машина «ЭНИАК» была сконструирована в США в 1946 году, и включала в себя 18 тысяч ламп, что требовало высокой потребляемой мощности: более 100 кВт электроэнергии. «ЭНИАК» была создана для решений дифференциальных уравнений и частных производных, и других математических расчетов. Первое поколение ЭФМ прослужило около десяти лет. Их сборка и внедрение имели большое значение для создания новой отрасли «электронное машиностроение» Была заложена основа логического построения ЭВМ.

Рисунок 2 – ЭВМ первого поколения

Через 10 лет вторым поколением ЭВМ, пришедшим на смену электронным лампам, стали машина на основе транзисторов. Была существенно повышена надежность, снижено и уменьшены размеры машин. Ученые достигнули улучшения всей элементной базы и характеристик, которые сопровождались понижением себестоимости и увеличением стоимости реализации. Второе поколение имело широкую область применения. ЭВМ использовали в научных расчетах, в решении экономических задач и в управлении производственными процессами.
Всего через 7 лет на смену второму поколению пришли машины третьего поколения. Установка интегральных микросхем существенно снизила цену и подняла возможности для перехода на новый этап ее практического применения. ЭВМ стали внедрять практически во все сферы научных разработок, экономических и управленческих задач. Особенностью третьего поколения ЭВМ была возможность работы в конкретных ситуациях в сравнительно короткие временные рамки.
Четвертый этап развития ЭВМ связан с созданием в 70х годах прошлого века микропроцессора - сверх большой интегральной схемы, способной выполнять функции процессора. Соединив микропроцессор с устройством ввода-вывода и внешней памятью получили новый тип вычислительной машины - микро-ЭВМ. Ее создание повлекло за собой переворот в решении стоящих перед учеными задач. Их маленький вес и размеры, сравнительно маленькое энергопотребление позволили встраивать их напрямую в средства связи, машины, приборы и другие технические устройства, что позволяло наилучшим образом управлять работой устройства. Постепенно громоздкий термин ЭВМ стал заменяться на так привычны нам компьютер именно после создания и внедрения микропроцессоров.


Рисунок 3 – ЭВМ четвертого поколения

В итоге, с быстрым развитием технологий производства компьютеров и программного обеспечения, существенно меняется способ и методы производства, что влечет за собой появление нового поколения ЭВМ, которое за еще более короткий срок будет заменено новым. Производителями удовлетворяются все новые и новые потребности пользователей компьютеров (как домашних, так и промышленных).

2. Классификация персональных компьютеров

При классификации ПК используется спецификация РС99 (международный сертификационный стандарт, разработанный представителями Intel, Microsoft и других фирм в 1999 г.), которая делит все ПК на следующие пять категорий:
Consumer PC (массовый ПК) - сейчас имеет широкий спектр значений. Большинство персональных компьютеров относится именно к этой категории по стандарту PC99. Потребителем является среднестатистический член общества. Он использует его в основном для развлечений, работы, обучения, обработки и прожига фото, видео, аудио-материалов на внешние носители, а также для путешествий по всемирной паутине.

Office PC (деловой ПК) - по своим характеристикам такие компьютеры схожи с домашними, однако при этом имеют и отличия. Деловой ПК — это компьютер для работы в офисе.

Workstation PC (рабочая станция) - используются тогда, когда главным критерием являются интенсивные вычисления и когда мощности домашнего компьютера уже недостаточно. В основном их мощности направлены на решение специальных задач: AutoCAD, MathCAD, продукты компании Adobe и другие пакеты. Внешне рабочая станция представляет собой домашний компьютер, однако на самом деле это в несколько раз увеличенный в своей мощности компьютер. В него встроены многопроцессорные материнские платы, добавлена возможность увеличения емкости оперативной памяти; встроены жесткие диски повышенного объёма.

Entertainment PC (развлекательный ПК) - развлекательный персональный компьютер предназначен для работы с мультимедийными файлами и по сути является музыкальной или видео станцией.

Pocket PC (Карманные устройства) - в последнее время успехом пользуются карманные персональные компьютеры (смартфоны). Новинкой стали планшетные ПК. Эти компьютеры постепенно начинают вытесняют ноутбуки, хотя и вышли из их материальной базы.

3. Использование ЭВМ в современной технике

Современная вычислительная машина представляет одно из самых значительных достижений человеческой мысли, влияние которого на развитие человечества огромно.
Сейчас, кроме привычных компьютеров с клавиатурой, монитором, дисководом, существуют компьютеры-невидимки, они же микропроцессоры, которые представляют собой компьютер в миниатюре