44

Вычислительные машины, системы и сети

Содержание

1 История вычислительной техники. 3

1.1 Этапы развития ВТ. 3

1.2 Поколения ЭВМ. 4

1.3 Архитектура фон Неймана. 4

2 Системы счисления (позиционные, непозиционные). 5

2.1 Двоичная система счисления. Правила двоичной арифметики. 6

2.2 Восьмеричная и шестнадцатеричная системы счисления. 7

2.3 Правила перевода из одной позиционной системы счисления в другую. 8

2.3.1 Перевод целых чисел. 8

2.3.2 Перевод дробных чисел, произвольных. 8

2.4 Выбор системы счисления. 9

3 Электронные и логические основы ЭВМ. 10

3.1 Аналоговые и цифровые сигналы. Разновидности и характеристики. 10

3.2 Алгебра логики. Логические элементы (И, НЕ, ИЛИ). Дж. Буль. 11

3.3 ЗУ на логических элементах: релейные, триггерное кольцо. 13

3.4 Единицы информации. Бит. Байт. 13

4 Классификация ЭВМ. 14

4.1 Определение ЭВМ. 14

4.2 Классификация. 14

4.3 Основные параметры ЭВМ. 14

5 Модель ЭВМ. 15

5.1 Архитектура машин семейства IBM PC. 17

6 Состав и структура ПК. 18

6.1 Корпус. Форм-фактор. 18

6.1.1 Конструкция БП. 18

6.1.2 Безопасность БП. 19

6.2 Материнская плата. 19

6.2.1 Шины расширений. 19

6.2.2 Локальные шины 20

6.2.3 Chipset. 22

6.3 Процессор. 22

6.3.1 Микропроцессоры типа CISC 23

6.4 Память. 25

6.5 Порты ввода-вывода 29

6.6 Дисковая подсистема 30

6.7 Winchester — НЖМД. 32

6.8 Структура жесткого диска 34

6.8.1 Структура MBR: 35

6.8.2 FAT 36

6.9 Методы повышения надежности хранения данных 37

6.10 Платы расширения. 37

6.11 Клавиатура. 37

6.12 Монитор. 37

6.13 Устройства позиционирования. 37

6.14 Базовая система ввода-вывода (ROM-BIOS). 37

6.14.1 Bootstrap 38

6.14.2 Расширение ROM BIOS 38

6.14.3 BIOS Setup 39

7 Арм. Классификация, состав, структура. 40

7.1 Классификация АРМ. 40

7.2 Типичная структура. 40

7.3 Принципы формирования АРМ. 40

7.4 Взаимосвязь ПО и ТО. 40

7.5 ВУ. 40

8 Основы объединения ЭВМ. 41

9 Перспективы развития ВТ. 42

9.1 Архитектуры параллельной обработки. 42

9.1.1 Машины класса МКМД. 43

9.2 Системы массового параллелизма. 43

9.2.1 Транспьютеры. 43

9.3 Особенности ПО. 43

9.4 Телематические службы. 43

Литература 44

1. История вычислительной техники.

   1. Этапы развития ВТ.

Основные этапы развития вычислительной техники

1. Домеханический — с 40—30-го тысячелетия до н. э.

2. Механический — с середины XVII в.

3. Электромеханический — с 90-х годов XIX в.

4. Электронный — со второй половины 40-х годов XX в.

Первые счетные приспособления стали использовать в эпоху позднего палеолита. Конечно, счёт был примитивным, а уровень абстракции очень низким. Понятие числа максимально конкретно, оно неразрывно связано с предметом (т.е. это, например, не число «два», а «две рыбы», «два коня» и т.д.). Диапазон счёта невелик. Можно выделить три типа таких счётных приспособлений. Искусственные приспособления: зарубки (насечки) на различных предметах, в Южной Америке получают широкое распространение узелки на верёвках. Предметный счёт, когда используются предметы типа камешков, палочек, зёрен и т.д. Часто этот тип счёта использовался вместе с пальцевым. Счёт с помощью предметов был предшественником счёта на абаке ¾наиболее развитом счётном приборе древности, сохранившем некоторое значение в настоящее время (в виде русских счётов, китайского суаньпаня и др.). Под абаком понимается счётный прибор, на котором отмечены места (колонки или строчки) для отдельных разрядов чисел.

Под механическим вычислительным устройством понимается устройство, построенное на механических элементах и обеспечивающее автоматическую передачу из низшего разряда в высший. Одним из первых механических счетных устройств является суммирующая машина Паскаля, изобретённая им в 1642 г. Классическим инструментом механического типа является арифмометр (устройство для выполнения четырёх арифметических действий), изобретённый Лейбницем. В XVII-XVIII вв. сколько-нибудь значительной практической потребности в механизации вычислительных работ не существовало. Интерес к механизации вычислений был вызван, в частности, общефилософскими и общенаучными установками того времени, когда законы и принципы механики рассматривались как общие законы бытия. В XIX в., в связи с развитием промышленной революции, возникает потребность в механизации конторских работ. К концу XIX в. производство арифмометров становится массовым.

Однако предшественником современных ЭВМ является аналитическая машина Чарльза Бэббиджа. Проект аналитической машины, представляющей собой цифровую вычислительную машину с программным управлением, был предложен Бэббиджем в 30-е годы XIX века. А в 1843 г. для этой машины была создана первая достаточно сложная машинная программа: программа вычислений чисел Бернулли, составленная Адой Лавлейс. Оба эти достижения были феноменальными. Они более чем на столетие опередили своё время. Только в 1943 г. американец Говард Эйкен с помощью работ Бэббиджа на основе техники XX века — электромеханических реле — смог построить такую машину под названием «Марк-1».

Электромеханический этап развития вычислительной техники охватывает сравнительно короткий период времени. Первый счётно-аналитический комплекс оборудования, разработанный Г. Голлеритом, прошёл испытания в 1887 г., а первая ЭМВ «ENIAC», с начала эксплуатации, которой начинается отсчёт времени электронной цифровой вычислительной техники, вступила в строй в 1946 г.