29

Лекция 2/1. Технические аспекты реализации информационных технологий (аппаратное обеспечение пэвм). Учебные и воспитательные цели:

1. Разобрать типы, классификацию и состав современных ПЭВМ.

2. Показать курсантам важность и актуальность данной темы и воспитывать у них потребность в глубоком освоении учебного материала.

Учебные вопросы

1. Основы технического обеспечения информационных технологий. (Типы вычислительных устройств. История появления и развития ВТ.)

2. Основы построения компьютерных систем. Внешние устройства ПЭВМ (принтеры, мониторы, устройства ввода-вывода).

3. Состав системного блока (системная плата, процессор, запоминающие устройства).

Введение

Персональным компьютером (сокращенно ПК англ. реrsonal сomputer) называют небольшую ЭВМ, ориентированную на неспециалиста в вычислительной технике.

До появления персональных компьютеров инженеры, ученые, экономисты, представители других профессий общались с ЭВМ только с помощью посредников - инженеров-системотехников и программистов, поскольку работа на ЭВМ старых типов требовала специальной подготовки. С появлением персональных ЭВМ необходимость в таком посредничестве отпала, так как процесс общения с ЭВМ значительно упростился. Кроме того, произошло снижение их стоимости. В связи с этим, персональные компьютеры стали такими же привычными на рабочих местах инженеров, ученых, секретарей и менеджеров как, например, телефоны.

1. Типы вычислительных устройств. История появления и развития вт

Современные вычислительные устройства подразделя­ются на механические, аналоговые и цифровые.

Механические устройства, такие как счеты, арифмомет­ры, логарифмические линейки, применяются очень мало.

Аналоговые вычислительные машины применяются для исследований в области кибернетики, для моделирования живых существ, в протезировании, в различных системах автоматического регулирования.

Наиболее широко распространены в настоящее время циф­ровые вычислительные устройства.

Их можно условно клас­сифицировать по следующим категориям:

1) портативные вычислители — калькуляторы;

2) элементы управления автоматизированными системами, навигационным оборудованием и т. п. — так называе­мые чипы;

3. элементы мобильных систем — сотовые телефоны;

4. вычислительные машины.

История появления и развития ВТ начинается со времени использования человеком окружающих предметов или меток для счета, хотя первым счетным инструментом была, несом­ненно, рука.

В IV в. для облегчения вычислений стали исполь­зовать счеты.

В 1642 г. (по другим источникам 1643 г.) французский фи­лософ, теолог, физик Блез Паскаль (все слышали о единице измерения давления — Паскале) изобрел устройство, механи­чески выполняющее сложение чисел.

В 1673 г. Готфилд Лейбниц сконструировал арифмометр, способный выполнять четыре арифметических действия. На арифмометре можно было производить довольно сложные вычисления, но для это требовался счетчик — человек, работающий с арифмометром, который придерживался специально составленных инструкций последовательности действий. Впо­следствии такие инструкции стали называть программами.

В первой половине XIX в. английский математик Чарльз Бэббидж пытается создать автоматическое вычислительное устройство, которое само считывает программу с перфокарт (карты с отверстиями, которые уже широко применялись в ткацких станках) и имеет склад-память для хранения данных и промежуточных результатов. Но из-за низкого уровня раз­вития техники* то время ему не удалось воплотить свою идею. С Бэббиджем работала Ада Лавлейс. Она создавала рабочие инструкции для проектируемой вычислительной машины и считается первым программистом.

В 1941 г. немецкий инженер Конрад Цузе переоткрыл идеи Бэббиджа и, руководствуясь ими, построил машину, работа­ющую на электромеханических реле.

В 1943 г. Говард Эйкен независимо от Конрада Цузе с по­мощью работ Бэббиджа построил на одном из предприятий фирмы IBM аналогичную машину «Марк-1». Над усовершен­ствованием машины, созданной Цузе и Эйкеном, стали рабо­тать несколько групп одновременно.

В этом же году группа исследователей под руководством двух Джонов — Мочли и Экерта сконструировали машину, ра­ботающую на электронных лампах, что увеличило скорость рабо­ты машины в тысячу раз. Однако чтобы настроить машину для решения конкретной задачи, т.е. задать программу, требова­лось несколько часов или даже дней, так как необходимо было перепаять провода по соответствующей схеме. Чтобы упрос­тить процесс введения программы, необходимо было создать машину, которая могла бы хранить программу в своей памяти.

В 1945 г. математик Джон фон Нейман разработал основ­ные принципы функционирования универсальных вычислитель­ных машин. И при создании современных компьютеров исполь­зуются эти принципы, впоследствии названные его именем.

1. Арифметическо-логическое устройство выполняет ариф­метические и логические операции.

2. Оперативная память хранит данные, программы, про­межуточные результаты.

3. Устройства ввода-вывода (в настоящее время это кла­виатура, мышь, монитор, принтер и др.) — вводят дан­ные в ВМ и выводят из нее.

4. Устройство управления руководит процессом, коорди­нирует работу всех устройств.

Справедливости ради надо отметить, что многие серьез­ные исследователи считают Неймана лишь популяризатором идей Мочли и Экерта, в лаборатории которых он оказался слу­чайно, уже после создания первых ЭВМ.

В 1949 г. английский исследователь Морис Уилкс создал первый компьютер на основе этих принципов.