Устройство компьютера для МТИ

Введение

Создание персонального компьютера (ПК) относится к одному с самых значительных явлений нынешнего времени. Этот факт значительно повысил роль и значение современной вычислительной техники для жизни человека, общества и государства.
В нынешнее время современное общество, а также рынок товаров, услуг можно охарактеризовать кардинальными изменениями, вызванными интенсивным развитием компьютерной техники.
Роль ПК в жизни человека, а также в деятельности предприятий и организаций стремительно растет.
ПК на сегодня интенсивно применяется во всех практически сферах жизни общества и государства: в образовании, на телевидении, в медицине, в промышленности, а также сельском хозяйстве и т.п. Компьютер представляет собой вспомогательное эффективное средство в жизни всех граждан, в деятельности предприятия или организаций.
С помощью компьютеров выполняется документация, осуществляется передача данных и связь с разного рода банками данных. ПК сегодня применяются при реализации большого круга задач для производства, обеспечивают постоянную работу в различных аппаратах в производстве. Локальные сети связывают пользователей в одном или нескольких учреждениях, а глобальные сети, к примеру, Internet, имеет возможность для связывания пользователей, находящихся в самых различных регионах страны или мира.
Актуальность выбранной темы состоит в том, что в нынешнее время рынок современной компьютерной техники стал разнообразен, а также не просто определять для целей конфигурацию ПК с конкретными характеристиками. В результате без знаний аппаратной части компьютера пользователям не обойтись никак.
Объект реферата – аппаратная составляющая ПК.
Предмет реферата – устройство современного компьютера.
Цель реферата – изучение основных устройств персонального компьютера и их характеристика.
В реферате поставлены такие задачи:
–провести анализ литературных источников по тематике реферата;
–описать историю создания компьютера;
–рассмотреть компоненты ПК;
–дать классификацию некоторых составных частей системного блока;
–изучить свойства, разные характеристики компонентов компьютера.
В разное время указанную проблему аппаратной части исследовали многие заграничные и отечественные ученые В.С. Королюк, Р.В. Малькович, Н.Виннер.

1.ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЭВМ

Принципы фон Неймана
В 40-х гг прошлого века американский ученый Джон (Янош) фон Нейман начал разрабатывать электронно-вычислительную машину, которая предназначалась для управления секретной береговой ПВО.
В данной разработке создавалась машина под названием "ЭНИАК", которая расшифровывалась так «электронный численный интегратор для автоматических вычислений» (рисунок 1). Однако, проектируемая машина содержала слишком большой недостаток – она не использовала устройств хранения данных.[4]

Рисунок 1 – ЭНИАК
В середине 1944 г. фон Нейман выступил на конференции в США с докладом, в котором он определял основные принципы работы вычислительного устройства.
Эти принципы имеют в нынешнее время название «принципы архитектуры ПК фон Неймана» (рисунок 2).[10]

Рисунок 2 – Архитектура ПК
В состав ЭВМ должны были входить такие составные части:[4]
–арифметико-логическое устройство, что выполняет разные логические и арифметические действия;
–оперативная память, что предназначена для хранения кода для выполняемых программ;
–внешнее устройство – периферийные средства обработки данных. Обычно они разделены на такие классы: [8]
1)внешняя память (накопители на жестких, магнитных дисках, оптические диски);
2)устройства для реализации ввода и вывода информации (клавиатура, сканер, мышь, дисплей, микрофон, колонки и т.п.);
–управляющее устройство, выполняющее организацию работы ПК:[4]
помещает в оперативную память (ОП) весь код программы с некоторого внешнего устройства (ВУ);[6]
считывает из ячеек в оперативной памяти и организует реализацию выполняемой команды программы;
реализует определение следующей команды, а также ее реализацию;
4)постоянно синхронизирует работу всех устройств, что имеют различную скорость выполнения операций, при использовании приостановки некоторых программ.
Принципы фон Неймана следующие:[1]
Принцип однородности памяти.
Это принципиальное отличие двух архитектур: принстонской и гарвардской. Все имеющиеся команды хранятся только в одной памяти, к тому же в памяти внешне они не различаются.
Распознавать их можно по способу применения; то есть одно и то же значение выполняется в памяти и как данные, и как команды.
Все это дает возможности программистам производить над теми операции многие манипуляции, при этом данный факт может открывать ряд возможностей. [10]
Например, циклически изменяя свойства для адресных строк, можно обеспечивать непосредственное обращение к частям массивов данных, которые отображаются последовательно в памяти ПК

. Такой метод имеет свое название – командная модификация, а с позиций методик программирования оно не приветствуется. [5]
Полезным является также следующее практическое следствие для таких принципов однородности, все имеющиеся команды одной с программ выполняются как результат иной программы.
Такие возможности лежат базируются на трансляции – конвертации текста программ с языка программирования высокого уровня в язык заданной машины.
Принцип адресности [7]
Основная память может состоять из множества специальным способом обработанных ячеек, причём процессору в конкретный момент времени доступна практически всякая ячейка. Двоичные коды для имеющихся команд можно разделить на единицы данных, что называются словами. Стоит отметить, что они хранятся при использовании имеющихся ячеек памяти, а для их доступа применяют номера соответствующих адресов.
Принцип программного управления.[5]
Все вычисления, которые предусмотрены любым алгоритмом для решения задач, должны представляться в качестве программы, что состоит с некоторой последовательности слов – команд.
Каждая такая команда предписывает также некоторую операцию, реализуемую с помощью конкретной вычислительной машины.
Все команды программы хранятся в соседних ячейках рассматриваемой машины, а также реализуются непосредственно в естественную последовательность, в порядке их расположения в программе.
При надобности также, и при использовании команд, эти построенные последовательности можно изменять. Решение об изменении всего порядка выполнения команд программы может принимается при выполнении анализа всех имеющихся результатов и предшествующих вычислений, или же безусловно.
Принцип двоичного кодирования.
Отметим, что согласно указанному принципу, все имеющиеся данные и команды, кодируются специальными двоичными цифрами «1» и «0». А каждый тип данных может представляться с помощью двоичной последовательности.
Все последовательности битов, которые имеют определенный смысл, называется полем. [5]
Для числовых данных выделяют знаковое поле с полем с значащих разрядов.
В таких типах команд в самом простейшем случае можно выделить 2 поля:
–поле кода;
–поле адресов.

1.2. История создания первых вычислительных машин
В 1641 году французский ученый Блез Паскаль изобрел первую счетную машину, а именно механическое устройство для выполнения сложения чисел. Счетная машина Б.Паскаля была им задумана в 1640 году.
Работа над ней продолжалась около 5 лет, было изготовлено примерно пятидесяти различных моделей, но она была завершена в 1644 году (рисунок 3).

Рисунок 3 – Паскалина
Еще в 1649 году Паскаль получил специальную «королевскую привилегию» (патент), что дает право на изготовление или продажу машины.
В дальнейшем было предложено много различных конструкций механических машин, однако широкое использование они получили только через 200 лет, в 19 веке, когда было возможным их промышленное использование.
Такие машины назывались арифмометрами - они могли механизировать все 4 действия арифметики.
Арифмометры – это электромеханические счетные клавишные машины, что применялись вплоть до 50-х годов прошлого века, когда им пришли на смену электронные микрокалькуляторы.
Механические машины, о которых и шла речь выше, были полностью ручными, то есть они требовали участия операторов в процессе вычислений.
Чарльз Беббидж, который попытался создать автоматическое вычислительное устройство, работающее без участия пользователя - под управлением перфокарт.
Такая аналитическая машина так и не была построена, Беббидж сделал более 200 разных чертежей ее различных программных узлов, около 30 вариантов компоновки машины, а также изготовил за свой счет указанные устройства.
В дальнейшем были созданы машины, в которых числа сохранялись в двоичном виде при использовании групп электрореле.
Айкен в США и Цузе в Германии конструировали так называемые на релейной основе, которые применялись вплоть до начала 60-х годов, конкурируя также с уже появившимися электронными вычислительными машинами того времени.
Первая настоящая универсальная вычислительная машина построена в конце 40-х гг; машина имела название ЭНИАК.
Начиная с 1944 г. в работе над проектированием электронных вычислительных машин участие принял один из крупнейших американских ученых Джон Фон Нейман.
Компьютеры 40 или 50 годов были большими устройствами и очень дороги.
Но в борьбе за покупателей компании, производившие компьютеры стремились выполнить свою продукцию компактнее и немного дешевле