Лекция по "Информатике"

Лекция  1

Краткая история развития вычислительной техники (ВТ)

    Вся история развития человеческого  общества связана с накоплением  и обменом информацией (наскальная живопись, письменность, библиотеки, почта, телефон, радио, счеты и механические арифмометры и др.).

    Коренной  перелом в области технологии обработки информации начался после  второй мировой войны. Рождение на свет ЭВМ было вызвано потребностью решать военные задачи расчётного характера. Первая цифровая ЭВМ "ENIAC" была создана в 1946 г. в США и предназначалась для баллистических расчётов при стрельбе. Первая отечественная цифровая ЭВМ «МЭСМ» создана в 1950 г.

    Ход развития ЭВМ принято делить на этапы - поколения ЭВМ.

    В вычислительных машинах первого поколения основными элементами были электронные лампы. Эти машины занимали громадные залы, весили сотни тонн и расходовали сотни киловатт электроэнергии. Их быстродействие и надежность были низкими, а стоимость достигала 500-700 тысяч долларов.

    Появление более мощных и дешевых ЭВМ второго поколения стало возможным благодаря изобретению в 1948 году полупроводниковых устройств- транзисторов. Главный недостаток машин первого и второго поколений заключался в том, что они собирались из большого числа компонент, соединяемых между собой. Точки соединения (пайки) являются самыми ненадежными местами в электронной технике, поэтому эти ЭВМ часто выходили из строя.

    В ЭВМ третьего поколения (с середины 60-х годов ХХ века) стали использоваться интегральные микросхемы (чипы) - устройства, содержащие в себе тысячи транзисторов и других элементов, но изготовляемые как единое целое, без сварных или паяных соединений этих элементов между собой. Это привело не только к резкому увеличению надежности ЭВМ, но и к снижению размеров, энергопотребления и стоимости (до 50 тысяч долларов).

    История ЭВМ четвертого поколения началась в 1970 году, когда ранее никому не известная американская фирма INTEL создала большую интегральную схему (БИС), содержащую в себе практически всю основную электронику компьютера. Цена одной такой схемы (микропроцессора) составляла всего несколько десятков долларов, что в итоге и привело к снижению цен на ЭВМ до уровня доступных широкому кругу пользователей.

    Основной  показатель, по которому ЭВМ относят  к тому или иному поколению - элементная база.

Поколения ЭВМ

Современные ЭВМ  относятся также к четвёртому поколению.  

Общие сведения о IBM РС

    Слово «компьютер» дословно означает «вычислитель», т.е. устройство для вычислений.

    В августе 1981 г. фирмой Microsoft был официально представлен публике компьютер под названием IВМ РС (читается — Ай- Би-Эм Пи-Си). IBM РС стал стандартом персонального компьютера.

Принцип открытой архитектуры 

    В IBM РС была заложена возможность усовершенствования его отдельных частей и использования  новых устройств. Фирма IBM сделала  компьютер не единым неразъемным  устройством, а обеспечила возможность  его сборки из независимо изготовленных  частей аналогично детскому конструктору. При этом методы сопряжения устройств  с компьютером IВМ РС не только не держались в секрете, но и были доступны всем желающим. Этот принцип, называемый принципом открытой архитектуры, наряду с другими достоинствами обеспечил потрясающий успех компьютеру IBM PC, но лишил фирму IBM возможности единолично пользоваться плодами этого успеха.

Развитие  компьютеров IBM РС

    На  первых порах открытость архитектуры IBM РС была выгодна фирме IBM. Она обеспечила коммерческий успех компьютеру и  позволила фирме сравнительно легко  выпускать новые модели, сохраняя совместимость со старыми, чтобы  все программы и все устройства, разработанные для старых моделей  IВМ РС, работали и с новыми. В 1983 г. был выпущен компьютер IBM РС ХТ, имеющий встроенный жесткий диск, в 1985 г. — компьютер 1ВМ РС АТ на основе нового микропроцессора Intel — 80286, работающий в 3-4 раза быстрее IBM РС ХТ.

Появление IBM РС - совместимых  компьютеров

    Однако  очень скоро другие фирмы перестали  довольствоваться ролью производителей комплектующих и начали сами собирать компьютеры, совместимые с IBM РС. Они  стали перенимать все разработки фирмы IBM (например, видеоадаптеры CGA, EGA и позднее VGA), а за счет того, что  им не приходилось нести огромных издержек фирмы IBM, они смогли продавать  свои компьютеры значительно дешевле (иногда в 2-3 раза) аналогичных компьютеров  фирмы IBM. И хотя эти компьютеры сначала  стали презрительно называть «клонами», скоро от этого пришлось отказаться. Дело в том, что некоторые фирмы-производители IBM РС-совместимых компьютеров стали  реализовывать многие технические  достижения быстрее, чем сама IBM. Так, первые компьютеры на основе микропроцессоров Intel- 80386 были выпущены уже не IBM. И  очень скоро IBM оказалась не монополистом и даже не безусловным лидером  в выпуске разработанных ею компьютеров, а одной из сотен конкурирующих  фирм, каждая из которых стремится  сделать компьютеры быстрее, производительнее, надежнее и, естественно, дешевле. Все  попытки фирмы IBM вновь монополизировать рынок (например, выпуск компьютеров IBM PS/2) не увенчались успехом.

    Так что теперь название «IВМ РС» вовсе  не означает, что компьютер сделан самой фирмой IBM, точно так же, как не каждый автомат Калашникова  сделан Калашниковым. Сейчас большинство  выпускаемых компьютеров «типа IBM РС» (или IBM РС-совместимых компьютеров) делается в Юго-Восточной Азии (Тайвань, Сингапур, Южная Корея и т.д.), там  их производство обходится дешевле. Впрочем, некоторые наиболее «престижные», надежные и дорогие марки персональных компьютеров собираются в США  и Европе, хотя многие компоненты для  них все равно завозятся из Юго-Восточной Азии.

    Развитие  компьютеров типа IBM РС теперь осуществляется многими конкурирующими фирмами, хотя IBM и остается самым крупным производителем этих компьютеров. Компьютеры на основе микропроцессоров Intel-80386DХ, 80486, и Pentium, мониторы типа Super-VGA 800x600 и 1024х768 были разработаны уже не IBM, а различными другими фирмами.

    Наибольшее  влияние на развитие компьютеров  типа IВМ РС теперь оказывает не IBM, а фирма Intel — производитель микропроцессоров, являющихся «мозгом» IBM РС, и фирма Microsoft — разработчик операционных систем MS DOS, Windows и многих других используемых на IBM РС программ.

Области применения ПК

1. Научные и инженерные расчеты.
2. Управление и автоматизация технологическими процессами (оборона, энергетика, космос и др.).
3. САПР - система автоматизированного проектирования.
4. Распознавание образов.
5. Базы данных.
6. Виртуальное пространство (гиперпространство).
7. Internet: Internet дом, Е-mail.
8. Музыка, кино, реклама, мультипликация, телевидение, издательская деятельность и т.д.
9. Нейрокомпьютеры.

Классификация ЭВМ

     Любая классификация ЭВМ условна в  силу их чрезвычайного разнообразия. Назначение и функциональные возможности  ЭВМ – это две взаимосвязанные  стороны, по которым можно определять место ЭВМ.

     СуперЭВМ [super computer] – сверхпроизводительная система, предназначенная для решения задач, требующих больших объёмов вычислений. К таким задачам относятся задачи аэродинамики, ядерной физики и физики плазмы, сейсмологии, метеорологии, обработки изображений и др. СуперЭВМ всегда выполняются на пределе технических возможностей. Это системы общего назначения.

     Сервер [server] – ЭВМ, предоставляющая свои ресурсы другим пользователям. Различаются файл-серверы, серверы печати, серверы баз данных и др. Наличие сервера всегда предполагает наличие других ЭВМ, которые связаны в сеть. Сети и серверы – это неразделимые понятия. ЭВМ, которую обслуживает сервер, называется клиентной рабочей станцией или просто клиентом.

     Рабочая станция [workstation] – специализированная высокопроизводительная ЭВМ, ориентированная на профессиональную деятельность в определённой области (обычно САПР, графика), имеющая, поэтому дополнительное оборудование и специализированное программное обеспечение.

     Персональная  ЭВМ - ПЭВМ [personal computer - PC] – универсальная, однопользовательская ЭВМ. Настройка такой ЭВМ может выполняться, как правило, самим пользователем. Среди ПЭВМ можно выделить переносные ПЭВМ – наколенные [laptop], блокнотные [notebook] и карманные [palmtop] ЭВМ.

     Терминал [terminal] – устройство, подключенное к более мощной ЭВМ, не предназначенное для работы в автономном режиме и обеспечивающее ввод-вывод информации и команд пользователя.

ОСНОВНЫЕ  МОДУЛИ ПЭВМ

(Аппаратные средства компьютерных технологий)

      Основой информатизации является использование  электронно-вычислительной техники (ЭВТ) для сбора, накопления, обработки  и передачи информации. ЭВМ – комплекс технических средств, предназначенных для автоматической обработки информации.

       Компьютер (computer) – это сложная вычислительная система, каждая часть которой имеет свое функциональное назначение.

Структуру персонального компьютера (ПЭВМ) можно  представить так:

      Основой конструкции является системный блок, в котором размещены: блок питания, обеспечивающий все части компьютера электрическим питанием, системная плата с процессором, памятью и платами расширения, а также устройства записи-считывания информации на гибких магнитных, оптических и жестких (винчестер) магнитных дисках.

Процессор

      В процессоре (в литературе часто его  называют CPU - central processing unit - центральное  процессорное устройство) выполняются  арифметические и логические операции, а также формируются управляющие  сигналы ко всем устройствам компьютера. Мировым лидером в производстве процессоров для персональных ЭВМ  является американская корпорация Intel. Выпускаемые ею процессоры Intel 80286, Intel 80386, Intel 80486, Intel PENTIUM с большой скоростью  выполняют элементарные арифметические и логические операции, на которые  разбиваются процессы обработки  информации любой сложности.