ВСиС

1. В основу построения подавляющего большинства компьютеров положены следующие общие принципы, сформулированные в 1945 г. американским ученым Джоном фон Нейманом.

1. Принцип программного управления. Из него следует, что программа состоит из набора команд, которые выполняются процессором автоматически друг за другом в определенной последовательности.

Выборка программы из памяти осуществляется с помощью счетчика команд. Этот регистр процессора последовательно увеличивает хранимый в нем адрес очередной команды на длину команды. А так как команды программы расположены в памяти друг за другом, то тем самым организуется выборка цепочки команд из последовательно расположенных ячеек памяти. Если же нужно после выполнения команды перейти не к следующей, а к какой-то другой, используются команды условного или безусловного переходов, которые заносят в счетчик команд номер ячейки памяти, содержащей следующую команду. Выборка команд из памяти прекращается после достижения и выполнения команды "стоп". Таким образом,процессор исполняет программу автоматически, без вмешательства человека.

2. Принцип однородности памяти. Программы и данные хранятся в одной и той же памяти. Поэтому компьютер не различает, что хранится в данной ячейке памяти – число, текст или команда. Над командами можно выполнять такие же действия, как и над данными.

Это открывает целый ряд возможностей. Например, программа в процессе своего выполнения также может подвергаться переработке, что позволяет задавать в самой программе правила получения некоторых ее частей (так в программе организуется выполнение циклов и подпрограмм). Более того, команды одной программы могут быть получены как результаты исполнения другой программы. На этом принципе основаны методы трансляции – перевода текста программы с языка программирования высокого уровня на язык конкретной машины.

3. Принцип адресности. Структурно основная память состоит из перенумерованных ячеек; процессору в произвольный момент времени доступна любая ячейка.

Отсюда следует возможность давать имена областям памяти, так, чтобы к запомненным в них значениям можно было впоследствии обращаться или менять их в процессе выполнения программ с использованием присвоенных имен.

Компьютеры, построенные на этих принципах, относятся к типу фон-неймановских. Но существуют компьютеры, принципиально отличающиеся от фон-неймановских. Для них, например, может не выполняться принцип программного управления, т.е. они могут работать без "счетчика команд", указывающего текущую выполняемую команду программы. Для обращения к какой-либо переменной, хранящейся в памяти, этим компьютерам не обязательно давать ей имя. Такие компьютеры называются не-фон-неймановскими.

Представление информации в компьютере. Люди имеют дело со многими видами информации. Услышав прогноз погоды, можно записать его в компьютер, чтобы затем воспользоваться им. В компьютер можно поместить фотографию своего друга или видеосъемку о том как вы провели каникулы. Но ввести в компьютер вкус мороженого или мягкость покрывала никак нельзя.  Компьютер - это электронная машина, которая работает с сигналами. Компьютер может работать только с такой информацией, которую можно превратить в сигналы. Если бы люди умели превращать в сигналы вкус или запах, то компьютер мог бы работать и с такой информацией. У компьютера очень хорошо получается работать с числами. Он может делать с ними все, что угодно. Все числа в компьютере закодированы "двоичным кодом", то есть представлены с помощью всего двух символов 1 и 0, которые легко представляются сигналами.  Вся информация с которой работает компьютер кодируется числами. Независимо от того, графическая, текстовая или звуковая эта информация, что бы ее мог обрабатывать центральный процессор она должна тем или иным образом быть представлена числами.

Персональный компьютер состоит из отдельных устройств и модулей: одни находятся внутри системного блока, другие к нему подключаются. Последние служат для ввода или вывода информации: монитор, принтер, сканер, клавиатура, мышь и др. Внутри системного блока находятся устройства для обработки и хранения информации. В зависимости от конфигурации компьютера они могут быть различными, но большинство типичных системных блоков включает следующие устройства.

Блок питания. Вырабатывает стабилизированные напряжения для питания всех устройств, находящихся в системном блоке. От блока питания выходят многочисленные кабели, которые подключаются к системной плате, дисковым накопителям и другим устройствам.

Системная, или материнская, плата. Базовое устройство компьютера для установки процессора, оперативной памяти и плат расширения. К ней подключаются устройства ввода/вывода, дисковые накопители и др. Системная плата обеспечивает их взаимодействие, используя специальный набор микросхем системной логики, или чипсет'. На системной плате также располагаются другие устройства, например микросхема BIOS, батарейка для питания часов и CMOS (память с автономным питанием), тактовый генератор.

Процессор. Является «сердцем» компьютера и служит для обработки информации по заданной программе.

Оперативная память. Используется для работы операционной системы, программ и для временного хранения текущих данных. Она выполнена в виде модулей, установленных на системную плату, и может хранить информацию только при включенном питании.

Видеоадаптер. Обычно выполняется в виде платы расширения и служит для формирования изображения, которое потом выводится на монитор. Современные видеоадаптеры содержат мощный видеопроцессор и большие объемы видеопамяти, что позволяет формировать трехмерное изображение с высоким разрешением. Для недорогих компьютеров выпускаются системные платы с интегрированным видеоадаптером, и его не нужно устанавливать дополнительно.

Жесткий диск. Основное устройство для храпения информации в компьютере.

Дисковод. Хотя дискеты уже морально устарели, но дисководы для их чтения еще присутствуют в большинстве компьютеров.

Привод для CD/DVD. CD/DVD широко используются для распространения информации, поэтому приводы есть почти в каждом компьютере.

Платы расширения. При необходимости в системный блок можно установить дополнительные устройства, выполненные в виде плат или карт расширения. Примерами таких устройств могут быть модемы, сетевые платы, ТВ-тюнеры и многие другие.

Поколения компьютеров.                          

Появление ЭВМ или компьютеров – одна из существенных примет современной научно-технической революции. Широкое распространение компьютеров привело к тому, что все большее число людей стало знакомиться с основами вычислительной техники, а программирование постепенно превратилось в элемент культуры. Первые электронные компьютеры появились в первой половине XX века. Они могли делать значительно больше механических калькуляторов, которые лишь складывали, вычитали и умножали. Это были электронные машины, способные

решать сложные задачи. Кроме того, они имели две отличительные особенности, которыми предыдущие машины не обладали:

1. Одна из них состояла в том, что они могли выполнять определенную последовательность операций по заранее заданной программе или последовательно решать задачи разных типов.

2. Способность хранить информацию в специальной памяти.

                              Поколение первое.                             

Компьютеры на электронных лампах.

Появление электронно-вакуумной лампы позволило учёным реализовать, в жизнь идею создания вычислительной машины. Компьютеры на основе электронных ламп появились в 40-х годах XX века. Первая электронная лампа - вакуумный диод - была построена Флемингом лишь в 1904 году, хотя эффект прохождения электрического тока через вакуум был открыт Эдисоном в 1883 году. Вскоре Ли де Форрест изобретает вакуумный триод – лампу с тремя электродами, затем появляется газонаполненная электронная лампа - тиратрон, пятиэлектродная лампа - пентод и т. д. До 30-х годов электронные вакуумные и газонаполненные лампы использовались главным образом в радиотехнике. Но в 1931 году англичанин Винни-Вильямс построил (для нужд экспериментальной физики) тиратронный счетчик электрических импульсов, открыв тем самым новую область применения электронных ламп. Электронный счетчик состоит из ряда триггеров. Триггер , изобретенный М. А. Бонч-Бруевичем (1918) и - независимо - американцами У. Икклзом и Ф. Джорданом (1919), содержит 2 лампы и в каждый момент может находиться в одном из двух устойчивых состояний; он представляет собой электронное реле. Подобно электромеханическому, оно может быть использовано для хранения одной двоичной цифры. Подробнее об электронной лампе здесь. Использование электронной лампы в качестве основного элемента ЭВМ создавало множество проблем. Из-за того, что высота стеклянной лампы - 7см, машины были огромных   размеров. Каждые 7-8 мин. одна из ламп выходила из строя, а так как в компьютере их было 15 - 20 тысяч, то для поиска и замены поврежденной лампы требовалось очень много времени. Кроме того, они выделяли огромное количество тепла, и для эксплуатации "современного" компьютера того времени требовались специальные системы охлаждения. Чтобы разобраться в запутанных схемах огромного компьютера, нужны были целые бригады инженеров. Устройств  ввода в этих компьютерах не было,  поэтому данные заносились в память при помощи соединения нужного штеккера с нужным гнездом. Примерами машин I-го поколения могут служить Mark 1, ENIAC, EDSAC (Electronic Delay Storage Automatic Calculator), - первая машина с хранимой программой. UNIVAC (Universal Automatic Computer). Первый экземпляр Юнивака был передан в Бюро переписи населения США. Позднее было создано много разных моделей Юнивака, которые нашли применение в различных сферах деятельности. Таким образом, Юнивак стал первым серийным компьютером. Кроме того, это был первый компьютер, где вместо перфокарт использовалась магнитная лента.

Поколение второе.                             

Транзисторные компьютеры.

1 июля 1948 года на одной из страниц "Нью-Йорк Таймс", посвященной радио и телевидению, было помещено скромное сообщение о том, что фирма "Белл телефон лабораториз" разработала электронный прибор, способный заменить электронную лампу. Физик-теоретик Джон Бардин и ведущий экспериментатор фирмы Уолтер Брайттен создали первый действующий транзистор. Это был точечно-контактный прибор, в котором три металлических "усика" контактировали с бруском из поликристаллического германия. Подробнее о транзисторе здесь. Первые компьютеры на основе транзисторов появились в конце 50-х годов, а к середине 60-х годов были созданы более компактные внешние устройства, что позволило фирме Digital Equipment выпустить в 1965 г. первый мини-компьютер PDP-8 размером с холодильник (!!) и стоимостью всего 20 тыс. долларов (!!) . Созданию транзистора предшествовала упорная, почти 10-летняя работа, которую еще  1938 году начал физик теоретик Уильям Шокли. Применение транзисторов в качестве основного элемента в ЭВМ привело к уменьшению размеров компьютеров в сотни раз и к повышению их надежности. И все-таки самой удивительной способностью транзистора является то, что он один способен трудиться за 40 электронных ламп и при этом работать с большей скоростью, выделять очень мало тепла и почти не потреблять электроэнергию. Одновременно с процессом замены электронных ламп транзисторами совершенствовались методы хранения информации. Увеличился объем памяти, а магнитную ленту, впервые примененную в ЭВМ Юнивак, начали использовать как для ввода, так и для вывода информации. А в середине 60-х годов получило распространение хранение информации на дисках. Большие достижения в архитектуре компьютеров позволило достичь быстродействия в миллион операций в секунду! Примерами транзисторных компьютеров могут послужить "Стретч" (Англия), "Атлас" (США). В то время СССР шел в ногу со временем и выпускал ЭВМ мирового уровня (например "БЭСМ-6").

 Поколение третье.                             

Интегральные схемы.

Подобно тому, как появление транзисторов привело к созданию второго поколения компьютеров, появление интегральных схем ознаменовало собой новый этап в развитии вычислительной техники - рождение машин третьего поколения Интегральная схема, которую также называют кристаллом, представляет собой миниатюрную электронную схему, вытравленную на поверхности кремниевого кристалла площадью около 10 мм². Подробнее об интегральных схемах здесь. Первые интегральныесхемы (ИС) появились в 1964 году. Сначала они использовались только в космической и военной технике. Сейчас же их можно обнаружить где угодно, включая автомобили и бытовые приборы. Что же качается компьютеров, то без интегральных схем они просто немыслимы! Появление ИС означало подлинную революцию в вычислительной технике. Ведь она одна способна заменить тысячи транзисторов, каждый из которых в свою очередь уже заменил 40 электронных ламп. Другими словами, один крошечный кристалл обладает такими же вычислительными возможностями, как и 30-тонный Эниак! Быстродействие ЭВМ третьего поколения возросло в 100 раз, а габариты значительно уменьшились. Ко всем достоинствам ЭВМ третьего поколения добавилось еще и то, что их производство оказалось дешевле, чем производство машин второго поколения. Благодаря этому, многие организации смогли приобрести и освоить такие машины. А это, в свою очередь, привело к росту спроса на универсальные ЭВМ, предназначенные для решения самых различных задач. Большинство созданных до этого ЭВМ являлись специализированными машинами, на которых можно было решать задачи какого-то одного типа.

Поколение четвертое.                            

Большие интегральные схемы.

Вы уже знаете, что электромеханические детали счетных машин уступили место электронным лампам, которые в свою очередь уступили место транзисторам, а последние - интегральным схемам. Могло создастся впечатление, что технические возможности ЭВМ исчерпаны. В самом деле, что же можно еще придумать? Чтобы получить ответ на этот вопрос, давайте вернемся к началу 70-х годов. Именно в это время была предпринята попытка выяснить, можно ли на одном

кристалле разместить больше одной интегральной схемы. Оказалось, можно! Развитие микроэлектроники привело к созданию возможности размещать на одном-единственном кристалле тысячи интегральных схем. Так, уже в 1980 году, центральный процессор небольшого компьютера оказался возможным разместить на кристалле, площадью всего в четверть квадратного дюйма (1,61 см²). Началась эпоха микрокомпьютеров. Каково же быстродействие современной микроЭВМ? Оно в 10 раз превышает быстродействие ЭВМ третьего поколения на интегральных схемах, в 1000 раз - быстродействие ЭВМ второго поколения на транзисторах и в 100000 раз - быстродействие ЭВМ первого поколения на электронных лампах. Далее, почти 40 лет назад компьютеры типа Юнивак стоили около 2,5 млн. долларов. Сегодня же ЭВМ со значительно большим быстродействием, более широкими возможностями, более высокой надежностью, существенно меньшими габаритами и более простая в эксплуатации стоит примерно 2000 долларов. Каждые 2 года стоимость ЭВМ снижается примерно в 2 раза. Очень большую роль в развитии компьютеров сыграли две ныне гигантские фирмы: Microsoft® и Intel®. Первая из них очень сильно повлияла на развитие программного обеспечения для компьютеров, вторая же стала известна благодаря выпускаемым ей лучшим микропроцессорам.

Пятое поколение ЭВМ

На ЭВМ пятого поколения ставятся совершенно другие задачи, нежели при разработки всех прежних ЭВМ. Если перед разработчиками ЭВМ с I по IV поколений стояли такие задачи, как увеличение производительности в области числовых расчётов, достижение большой ёмкости памяти, то основной задачей разработчиков ЭВМ V поколения является создание искусственного интеллекта машины (возможность делать логические выводы из представленных фактов), развитие "интеллектуализации" компьютеров - устранения барьера между человеком и компьютером. Компьютер теперь используется и дома, это компьютерные игры, прослушивание высококачественной музыки, просмотр фильмов. Уже сейчас компьютеры способны воспринимать информацию с рукописного или печатного текста, с бланков, с человеческого голоса, узнавать пользователя по голосу, осуществлять перевод с одного языка на другой. Это позволяет общаться с компьютерами всем пользователям, даже тем, кто не имеет специальных знаний в этой области. Параллельно с аппаратным усовершенствованием современных компьютеров разрабатываются и технологические разработки по увеличению количества инструкций. Первой разработкой в этой области стала MMX (MultiMedia eXtension- "мультимедиа–расширение") — технология, которая может превратить "простой" Pentium ПК в мощную мультимедийную систему. Как известно, на кристалле процессора Pentium интегрирован математический сопроцессор. Этот функциональный блок, который отвечает за "перемалывание чисел", но на практике, подобные возможности требуются все же достаточно редко, их используют в основном системы САПР и некоторые программы, решающие чисто вычислительные задачи. У большинства пользователей этот блок просто простаивает. Создавая технологию MMX, фирма Intel стремилась решить две задачи: во-первых, задействовать неиспользуемые возможности, а во-вторых, увеличить производительность ЦП при выполнении типичных мультимедиа-программ. С этой целью в систему команд процессора были добавлены дополнительные инструкции (всего их 57) и дополнительные типы данных, а регистры блока вычислений с плавающей запятой выполняют функции рабочих регистров. Дополнительные машинные команды предназначены для таких операций, как быстрое преобразование Фурье (функция, используемая при декодировании видео), которые зачастую выполняются специальными аппаратными средствами. Процессоры, использующие технологию MMX, совместимы с большинством прикладных программ, ведь для "старого" программного обеспечения регистры MMX выглядят точно так же, как обычные регистры математического сопроцессора. Однако, встречаются и исключения. например, прикладная программа может одновременно обращаться только к одному блоку - либо вычислений с плавающей запятой, либо MMX. В ином случае результат, как правило, не определен и нередко происходит аварийное завершение прикладной программы. Технология MMX - это генеральное направление развития архитектуры процессоров. В первую очередь ее преимущества смогут оценить конечные пользователи - мультимедиа-компьютеры стали заметно мощнее и дешевле. Эта идея оказалась настолько удачной, что за ММХ проследовал «расширенный ММХ», 3DNow!, «расширенный 3DNow!», а потом SSE и сейчас SSE2. Кроме технологических решений по увеличению количества инструкций, велась работа и по улучшению процесса производства. Ведь транзисторов для обработки информации становилось все больше и больше, и они в конце концов просто не помещались на кристалл, что приводило к более совершенным решениям. В настоящее время процессоры Intel выпускаются по техпроцессу с нормой в 0,13 мКм, и на одном квадратном миллиметре кристалла располагается миллионы транзисторов. Intel планирует перейти на 0,09 мКм техпроцесс в ближайшем будущем.

               Последним уже завершенным процессором Intel является процессов Intel Itanium  (IA-64). По мнению представителей Intel, архитектура процессора Itanium - это самая значительная разработка со времени презентации 386-го процессора в 1985 г. Первые образцы 64-разрядного процессора Intel представляют собой картридж размером примерно 10х6 см, который включает в себя кэш-память третьего уровня емкостью 2 либо 4 Мбайт и радиатор. Картридж монтируется в разъем типа Slot и имеет 418 выводов. Процессор имеет трехуровневую иерархию сверхоперативной памяти. Если кэш-память первого и второго уровней интегрирован прямо на кристалле процессора, то микросхемы кэш-памяти третьего уровня расположены на самой плате картриджа. На реализацию процессора с соблюдением проектных норм 0,13 мКм потребовалось около 320 млн. транзисторов, из которых только 25 млн. пришлось на реализацию самого ядра, а остальные — на кэш-память. Самый большой модуль процессора — это блок вычислений с плавающей запятой, он занимает около 10% площади кристалла. Производительность Itanium составляет до 6,4 млрд. операций с плавающей запятой в секунду. Благодаря архитектуре EPIC (Explicitly Parallel Instruction Computing) и 15 исполнительным устройствам процессор может выполнять до 20 операций одновременно. При этом он может непосредственно адресовать до 16 Тбайт (2⁴⁰) памяти при пропускной способности до 2,1 Гбайт/с. В процессоре реализована поддержка всех расширений Intel (технологии MMX, eMMX, SSE, и симметричной мультипроцессорной обработки), за исключением SSE2. Intel рассматривает Itanium в качестве родоначальника нового семейства процессоров, которое будет развиваться в ближайшие 25 лет. За первой моделью с кодовым названием Merced последуют McKinley, Madison, Deerfield и другие новые версии. По официальным данным, шесть моделей подобных кристаллов уже находятся на стадии разработки. Ожидается, что процессор McKinley дебютирует с тактовой частотой в 2 ГГц или выше. По имеющейся информации, все 64- разрядные процессоры Intel будут содержать в своем названии слово Itanium, а McKinley, Madison и прочие имена так и останутся кодовыми названиями.

 

Классификация современных компьютеров

В литературе предложен вариант деления современных компьютеров на следующие категории.

1) Карманные ПК гораздо проще ПК других категорий, однако в комплекте с сотовым телефоном, факс-модемом и принтером они могут представлять полноценное оборудование мобильного офиса. OС WindowsCE. ОЗУ не менее 4 Мб. Связь с настольными ПК - беспроводная инфракрасная. Вес около 200 гр. Батареи работают около 10 часов без подзарядки.

2) Ноутбуки являются полноценными ПК. Для них используются мобильные МП IntelСeleron/PentiumIII/IV и SVGA-дисплеи. ОС - Windows 2000. Имеются приводы CD-ROM или DVD-ROM. Масса 3-4 кг. Толщина - 5 см.

3) ПК для сферы автоматизации домашнего хозяйства (HomePC) появились относительно недавно (в 1998 г.). Развиваются две линии таких ПК. Первая – это eHome (разработка фирмы MicroSoft) дляуправление электроникой дома (холодильник, стиральная машина, кондиционер), для работы с игровой приставкой и просмотра Интернет-страниц. Вторая – это беспроводной ПК (разработка фирмы Intel). Обеспечивается связь ПК с телевизором или со стерео-системой по беспроводной сети.

4) Базовые настольные ПК являются самыми распространенными. С 2002 г. в их основе микропроцессор IntelPentium 4.

В спецификации РС 99 (это рекомендации Intel и MicroSoft) предложено ПК 2000-го года делить на категории: ConsumerPC (потребительский ПК), OfficePC (ПК для офиса), EntertainmentPC (ПК развлекательного назначения), MobilePC (мобильный ПК), WorkstationPC  (рабочая станция).

Спецификация РС 2001  (также разработана фирмами Intel и MicroSoft) содержит требования к ПК:

• В ПК не должно быть ISA слотов, PS/2 портов, 1,2/1,44 Мбайт дисководов и MS-DOS.

• Обязательна поддержка шины USB, т.к. все клавиатуры, мыши, джойстики должны иметь USB интерфейс.

• Процессор от 500 МГц (рабочая станция - от 700 МГц).

• КЭШ от 128 Кбайт (рабочая станция - от 512 Кбайт).

• Память от 64 Мбайт (рабочая станция - от 128 Мбайт).

• Система должна контролировать встроенныйвентиллятор.

• Видео в формате не менее 1024*768 пикселей (при частоте регенерации не ниже 85 Гц).

• Аудиоподсистема должна поддерживать 2 ключевых формата 44,1 48 КГц, не загружая МП более чем на 10%.

• Накопители CD-ROM должны работать со скоростью 8х или более высокой.

• Если есть DVD-ROM, то он должен воспроизводить DVD-RАM, DVD+RW диски, а также все форматы CD-ROM дисков.

• Приветствуется ASDN, ADSL и адаптеры беспроводной связи.

Спецификация ПК для WindowsXPтребует:

• ОЗУ 128 Мб, видеопамять 64 Мб, загрузка ПК быстрее 30 с, выход из состояния временного отключения за 20 с.

• НЖМД не менее 40 Гб.

• Магнитооптические накопители CD-R/W, DVD и комбинированные.

• В системе должно быть 4 порта USB.

• Графическая подсистема 1024*768 (но лучше 1280*1024).

• Иметь цифровой интерфейсный разъем DVI для ЖК-мониторов.

• Иметь сетевой Ethernet адаптер 10/100, встроенный DSL или кабельный модем.

• Шум от ПК не выше 37 db.

 

5) Сетевые ПК продвигаются фирмами Sun, IBM, Oracle, а также Intel, MicroSoft и HP. Такие ПК, как правило, не имеют жесткого диска и зависят от  дисковой памяти сервера. Они имеют низкую стоимость. Часто - это запечатанный ПК без возможности установки плат расширения.

6) Высокопроизводительные настольные ПК и серверы начального уровня являются более дорогими устройствами. Они предназначены для пользователей настольных издательских систем, где нужно работать со сложной графикой. Они обычно имеют корпус миди-тауэр с большим количеством разъемов расширения. Могут поддерживать несколько накопителей. Имеют большую кэш-память. Их главное качество – надежность и отказоустойчивость.

7) Многопроцессорные рабочие станции и серверы высокого уровня имеют от двух до восьми производительных процессоров. Для них важно понятие "масштабируемости" – т.е. возможность наращивания количества процессоров, модулей памяти и других ресурсов для выполнения практических задач более высокого уровня.

8) Суперкомпьютеры предназначены для научных исследований, для метеорологии, аэродинамики, сейсмологии, атомной и ядерной физики, математическое моделирование и т.п. Производительность и цена этих компьютеров огромные.

9) Кластерная система – это объединение компьютеров, являющееся единым целым для ОС, системного ПО, прикладных программ и пользователей. Они обеспечивают высокую степень отказоустойчивости и в то же время эти системы дешевле чем суперкомпьютеры.

 2. Персональный компьютер означает отнюдь не принадлежность данной ЭВМ конкретному лицу, а полную автономность работы и полное использование всех ресурсов компьютера, независимо от правил, которым подчиняются пользователи больших электронных вычислительных машин. Персональная ЭВМ - универсальный инструмент для переработки информации, позволяющий в несколько раз повысить производительность интеллектуального труда. Широкое применение персональных ЭВМ еще сравнивают с появлением в массовом обиходе шариковых ручек. Персональный компьютер необходим главным образом там, где накапливается большое количество данных либо приходится иметь дело с большими потоками информации. Прежде всего это относится к труду «информационных работников». Но кто сегодня в своей деятельности не сталкивается с переработкой информации? Таких работ нет или почти нет. Все персональные компьютеры делятся на три основных класса. Портативные- размер их с пишущую машинку или несколько меньше,- могут уместиться в портфеле. Ими можно пользоваться в дороге: в автомобиле, поезде, самолете. Этот вид персональных компьютеров очень перспективен, все время совершенствуется. Они приобретают все новые и новые качества, открывая и новые возможности персонального компьютерного обслуживания. Профессиональные обладают гибкими функциональными возможностями, позволяющими применять эти ЭВМ для создания разного рода автоматизированных рабочих мест, например комплексных канцелярских систем. Третий класс - промежуточный, средний между двумя первыми. Такие компьютеры называют активными терминалами. Они служат для автоматизации экспериментальных исследований в научных лабораториях. Следует подчеркнуть очень важное качество персональных компьютеров: они в процессе работы как бы приобретают дружественную расположенность» к пользователю: человек приноравливается к машине, и машина как бы приноравливается к человеку.

С персональным компьютером без особо сложной подготовки способен работать любой человек на производстве, в научных учреждениях, в сфере управления, в высших учебных заведениях, в быту. и представляют они пользователю возможности, сравнимые с возможностями больших электронных вычислительных машин выпуска тридцатилетней давности. Кроме того, персональные ЭВМ помогли по-новому подойти к решению задач управления благодаря новой, присущей только им технологии обработки информации, благодаря присущему только им подходу к данным, на основе собственных правил, особенность которых - простота, доступность, активность. Персональные ЭВМ оценивают варианты в процессе принятия решения, им задают вопросы, вроде: «Что произойдет, если?» - и тут же (почти мгновенно) получают правильный ответ. И как показывает опыт работы на ПЭВМ, они не только решают уже известные задачи, но в процессе нахождения ответа (что очень важно) выявляют новые и даже подсказывают пути их решения. Портативный, интеллектуальный инструмент личного пользования поможет отредактировать и отправить письмо, поставить диагноз, проанализировать план-график работ, выбрать кротчайший вариант маршрута, подобрать дневное дешевое меню, рассчитать семейный бюджет. Универсальный помощник сочинит и прочитает доклад, вычертит эскиз, вместо вас ответит по телефону, зарегистрирует распоряжение. Не только секретарские функции выполняет неутомимый персональный помощник. Он рисует, проектирует, говорит, играет в шахматы или в видеоигры. Каждый может применить на персональном компьютере свои собственные приемы работы, ориентированные на свои возможности, на специфику своей деятельности, даже на свои личные склонности, уровень образования, эрудицию, деловые качества, работоспособность. с персональной ЭВМ при желании легко договориться о каких-либо действиях, и она будет с большой точностью соблюдать команды пользователя. Хранение огромных объемов информации, быстрая сортировка ее по различным признакам и столь же быстрый поиск и извлечение необходимых данных в персональных ЭВМ намного увеличивают производительность интеллектуального труда. Прекрасно служат ЭВМ индивидуального пользования и больным: задают ритм электростимуляторам сердца, вводят точно отмеренные дозы инсулина страдающим диабетом, проверяют реакции организма на сотни различных аллергенов, стимулируют атрофированные мышцы электроимпульсами, выполняют функции робота-сиделки или робота - регистратора хода болезни. Многообразные способности персональных ЭВМ можно почти беспредельно расширить, если подключить их к другим ЭВМ через телефонную сеть или по специальным каналам. Это позволяет получить любую информацию, передать или принять любое сообщение. в таком случае индивидуальная ЭВМ заменяет и почту, и в какой-то мере транспорт: становятся не нужными поездки для личного обмена мнениями, деловых контактов. Следует сказать, что коллективный характер труда требует объединения между собой всех ПЭВМ учреждения, профессионального направления, определенных регионов. При подключении к банкам данных и объединении ПЭВМ в сети максимально реализуются возможности обработки информации на каждом рабочем месте, каждым индивидуальным пользователем. Перечисленные области применения персональных ЭВМ не исчерпывают многообразия их возможностей, а главное, влияния столь универсального помощника на труд человека. С все более широким внедрением персональных компьютеров могут и, вероятно, проявятся новые, ранее неизвестные свойства. Мы живем в период становления новой информационной технологии, которая вберет в себя информатику, вычислительную технику, радио, телевидение, телефон, космическую связь. При их тесном взаимодействии персональные компьютеры послужат не только своеобразным стимулятором информационных процессов, но и технологическим центром, вокруг которого объединится вся система электронной обработки информации.

Компоненты ЭВМ можно разделить на 4 основные категории: процессор, оперативная па­мять, внешняя память и прочие внешние устройст­ва. Последние позволяют компьютеру обмениваться информацией с человеком и другими компьютера­ми, управлять технологическими процессами и т. д.

Главная компонента компьютера — процессор. Процессор обеспечивает обработку данных, переда­чу данных, управление различными устройствами. Процессор имеет собственный достаточно сложный «язык» и может выполнять фиксированный набор действий-команд. Последовательность команд, за­писанная на языке процессора и переданная ему для исполнения, называется машинной программой.Процессор имеет свою сверхбыструю память, кото­рая называется регистрами процессора.

Минимальный элемент памяти (бит) способен хранить минимально возможный объем

информации — одну двоичную цифру. Биты в памя­ти любого вида объединяются в байты — восьмерки битов. Принято для именования байтов использо­вать неотрицательные целые числа и говорить о но­мерах или адресах байтов.

Процессор мол-сет прочитать нечто из байта па­мяти с адресом /V или записать нечто в этот байт. Для этого от процессора к памяти должен поступить адрес байта, а сам байт информации должен быть пе­редан от процессора к памяти (при записи) или от памяти к процессору (при чтении). Эта информация передается по проводам. Провода разделены на два пучка, называемые шинами.

Одна часть проводов называется шина адреса,другая — шина данных. Адрес байта передается по шине адреса, а байт — по шине данных.

Число проводов в шине данных называется раз­рядностью шины. Обычно разрядность равна 8, 16, 32 или 64.

Говорят, что процессор и память обслуживаются шиной. Шина может обслуживать и другие компо­ненты ЭВМ. Эти компоненты подсоединяются не к процессору или к памяти, а к шине. Каждому уст­ройству отводится несколько уникальных адресов, и все устройства на шине общаются с процессором (и между собой) с помощью стандартных команд чте­ния и записи по адресам, отведенным устройству.

Структурная схема пэвм

ПЭВМ включает три основных устройства: системный блок, кла­виатуру и дисплей (монитор). Однако для расширения функциональ­ных возможностей ПЭВМ можно подключить различные дополни­тельные периферийные устройства, в частности: печатающие устрой­ства (принтеры), накопители на магнитной ленте (стримеры), различ­ные манипуляторы (мышь, джойстик, трекбол, световое перо), уст­ройства оптического считывания изображений (сканеры), графопо­строители (плоттеры) и др. Эти устройства подсоединяются к системному блоку с помощью кабелей через специальные гнезда (разъемы), которые размещаются обычно на задней стенке системного блока. В некоторых моделях ПЭВМ при наличии свободных гнезд до­полнительные устройства вставляются непосредственно в системный блок, например, модем для обмена информацией с другими ПЭВМ через телефонную связь или стример для хранения больших массивов информации на МЛ. ПЭВМ, как правило, имеет модульную структу­ру. Все модули связаны с системной магистралью (ши­ной). Системная магистраль. Она выполняется в виде совокупности шин (кабелей)» используемых для передачи данных, адресов и управ­ляющих сигналов. Количество линий в адресно-информационной шине определяется разрядностью кодов адреса и данных, а количество линий в шине управления - числом управляющих сигналов, используемых в ПЭВМ. Системный блок. Являясь главным в ПЭВМ, этот блок вклю­чает в свой состав центральный микропроцессор, сопроцессор, моду­ли оперативной и постоянной памяти, контроллеры, накопители на магнитных дисках и другие функциональные модули. Набор модулей определяется типом ПЭВМ. Пользователи по своему желанию могут изменять конфигурацию ПЭВМ, подключая дополнительные пери­ферийные устройства. В системный блок может быть встроено звуковое устройство, с3 помощью которого пользователю удобно следить за работой машины, вовремя обращать внимание на возникшие сбои в отдельных устройствах или на возникновение необычной ситуации при решении задачи на ПЭВМ. Со звуковым устройством часто связан таймер, по­зволяющий вести отсчет времени работы машины, фиксировать календарное время, указывать на окончание заданного промежутка, времени при выполнении той или иной задачи. Контроллеры (К). Эти устройства служат для управления внешни­ми устройствами (ВУ). Каждому ВУ соответствует свой контроллер. Электронные модули-контроллеры реализуются на отдельных печатных платах, вставляемых внутрь системного блока. Такие платы часто, называют адаптерами ВУ (от адаптировать — приспосабливать). После получения команды от микропроцессора контроллер функционирует автономно, освобождая микропроцессор от выполнения специфических функций, требуемых для того или другого конкретного ВУ. Контроллер содержит регистры двух типов — регистр состояния (управления) и регистр данных. Эти регистры часто называют порта­ми ввода-вывода. За каждым портом закреплен определенный номер — адрес порта. Через порты пользователь может управлять ВУ, исполь­зуя команды ввода-вывода. Программа, выполняющая по обращению из основной выполняемой программы операции ввода-вывода для конкретного устройства или группы устройств ПЭВМ, входит в со­став ядра операционной системы ПЭВМ. Для ускорения обмена информацией между микропроцессором и внешними устройствами в ПЭВМ используется прямой доступ к па­мяти (ПДП). Контроллер ПДП, получив сигнал запроса от внешнего устройства, принимает управление обменом на себя и обеспечивает обмен данными с ОП, минуя центральный микропроцессор. В это время микропроцессор продолжает без прерывания выполнять теку­щую программу. Прямой доступ к памяти, с одной стороны, освобо­ждает микропроцессор от непосредственного обмена между памятью и внешними устройствами, а с другой стороны, позволяет значитель­но быстрее по сравнению с режимом прерываний удовлетворять за­просы на обмен.