Аппаратное обеспечение современных персональных электронно-вычислительных машин (пэвм)




НазваниеАппаратное обеспечение современных персональных электронно-вычислительных машин (пэвм)
страница1/5
Дата конвертации14.02.2013
Размер0.56 Mb.
ТипДокументы
  1   2   3   4   5
Аппаратное обеспечение современных персональных электронно-вычислительных машин (ПЭВМ).


История развития средств вычислительной техники. Принципы фон Неймана. Архитектура IBM-совместимой ПЭВМ, принцип открытой архитектуры. Назначение и взаимодействие основных устройств и блоков компьютера. Системный блок: материнская плата, микропроцессор, оперативная память, шина, порты, адаптеры. Носители информации: жесткие диски, дискеты, компакт диски. Основные интерфейсные устройства компьютера: клавиатура, манипулятор мышь, монитор. Дополнительные устройства: принтер, сканер, модем, источник бесперебойного питания и т.д.

История создания ПЭВМ.

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

В первой половине 19 в. английский математик Чарльз Бэббидж (1791-1871) попытался построить универсальной вычислительной устройство, которое назвал аналитической машиной. Именно Бэббидж впервые додумался до того, что компьютер должен содержать память и управляться с помощью программы. Бэббидж хотел построить свой компьютер как механическое устройство, а программы задавать посредством перфокарт. Однако до конца довести работу Бэббидж не смог из-за несовершенства техники того времени. Первые компьютеры появились в 40-х годах 20 в. на основе электромеханического реле. 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. В 1943 г. Фирмой IBM создан компьютер Марк-1, который использовался для военных расчетов. Однако электромеханические реле работают медленно и не достаточно надежно, поэтому начали конструировать компьютер на основе электрических ламп. Созданный компьютер ENIAC работал в 1000 раз быстрее, чем Марк-1, но для задания программы расчетов приходилось в течение нескольких часов или дней подсоединять нужным образом провода. В 1945 г. К работе по созданию компьютера, способного хранить программу в своей памяти был привлечен математик Джон (Янош) фон Нейман (1903-1957) венгр, эмигрировавший в США. Джон фон Нейман опубликовал доклад, в котором ясно и просто сформулировал общие признаки функционирования компьютеров, до сих пор большинство компьютеров сделано в соответствии с этими принципами.

Для того, чтобы компьютер мог осуществить определенные действия, необходимо составить программу, т.е. точную и подробную последовательность инструкций (на понятном ему языке) о том, как надо обрабатывать информацию.

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 конце 50-х появляются компьютеры на основе транзисторов. В 1959 г. Роберт Нойс, будущий основатель фирмы Intel, изобрел способ, позволяющий создавать на одной пластине кремния транзисторы и все необходимые соединения между ними. 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). В 1965 г. первый мини-компьютер POD-8 размером с холодильник и стоимостью всего 20 тыс. 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.

Что такое компьютер? Буквально – вычислитель (compute – вычислять), т.е. устройство для вычислений. Предшественники компьютеров арифмометры могли выполнять лишь отдельные вычислительные операции, а компьютеры позволяют проводить без участия человека сложные последовательности вычислительных операций по заранее заданной программе. Кроме того, для хранения исходных данных, промежуточных и итоговых результатов вычисления компьютеры имеют память. Хотя первоначально компьютеры создавались для численных расчетов, оказалось, что практически все другие виды информации можно представить в числовой форме и обрабатывать на компьютере.

Основные типы компьютеров:

1. Мэйнфеймы или большие ЭВМ, они отличаются высокой надежностью и быстродействием, очень большой пропускной способностью каналов ввода-вывода. К ним могут подключаться тысячи терминалов или ПК.

Применяют для обслуживания крупных областей народного хозяйства. Они характеризуются 64-разрядными параллельно работающими процессорами (количество которых достигает до 100), интегральным быстродействием до десятков миллиардов операций в секунду, многопользовательским режимом работы. Доминирующее положение в выпуске компьютеров такого класса занимает фирма IBM (США). Наиболее известными моделями суперЭВМ являются: IBM 360, IBM 370, IBM ES/9000, Cray 3, Cray 4, VAX-100, Hitachi, Fujitsu VP2000.

На базе больших ЭВМ создают вычислительный центр, который содержит несколько отделов или групп (структура которого изображена на рис. 2). Штат обслуживания - десятки людей.

группа технического обслуживания

центральный процессор

группа подготовки данных

группа системных программистов

отдел выдачи результатов

группа прикладных программистов

группа информационной поддержки

http://www.v-sx.ru/jurist/text.files/image020.jpg

Рис.2. Структура вычислительного центра на базе большой ЭВМ

Центральный процессор - основной блок ЭВМ, в котором происходит обработка данных и вычисление результатов. Представляет собой несколько системных блоков в отдельной комнате, где поддерживается постоянная температура и влажность воздуха.

Группа системного программирования - занимается разработкой, отладкой и внедрением программного обеспечения, необходимого для функционирования вычислительной системы. Системные программы обеспечивают взаимодействие программ с оборудованием, то есть программно-аппаратный интерфейс вычислительной системы.

Группа прикладного программирования - занимается созданием программ для выполнения конкретных действий с данными, то есть обеспечение пользовательского интерфейса вычислительной системы.

Группа подготовки данных - занимается подготовкой данных, которые будут обработаны на прикладных программах, созданных прикладными программистами. В частности, это набор текста, сканирование изображений, заполнение баз данных.

Группа технического обеспечения - занимается техническим обслуживанием всей вычислительной системы, ремонтом и отладкой аппаратуры, подсоединением новых устройств.

Группа информационного обеспечения - обеспечивает технической информацией все подразделения вычислительного центра, создает и сохраняет архивы разработанных программ (библиотеки программ) и накопленных данных (банки данных).

Отдел выдачи данных - получает данные от центрального процессора и превращает их в форму, удобную для заказчика (распечатка).

Большим ЭВМ присуща высокая стоимость оборудования и обслуживания, поэтому работа организована непрерывным циклом.

2. Супер ЭВМ, они предназначены для решения задач, требующих очень больших объемов вычислений.

3. Мини ЭВМ, они используются для обеспечения централизованного хранения и обработки данных, решения тех задач, для которых производительность ПК не достаточно. К мини ЭВМ могут подключаться десятки или сотни терминалов. Похожа на большие ЭВМ, но меньших размеров. Используют на крупных предприятиях, научных учреждениях и организациях. Часто используют для управления производственными процессами. Характеризуются мультипроцессорной архитектурой, подключением до 200 терминалов, дисковыми запоминающими устройствами, которые наращиваются до сотен гигабайт, разветвленной периферией. Для организации работы с миниЭВМ, нужен вычислительный центр, но меньший чем для больших ЭВМ.

4. Рабочие станции – младшие модели мини ЭВМ, предназначенные для работы с одним пользователем, производительность как у самых мощных ПК или выше.

5. Персональные компьютеры (ПК), они рассчитаны на одновременную работу с одним пользователем. К ПК относятся компьютеры фирмы Apple 7-8%, IBM PC совместимые компьютеры 90% и очень малораспространенные.

Бурное развитие приобрели в последние 20 лет. Персональный компьютер (ПК) предназначен для обслуживания одного рабочего места и способен удовлетворить потребности малых предприятий и отдельных лиц. С появлением Интернета популярность ПК значительно возросла, поскольку с помощью персонального компьютера можно пользоваться научной, справочной, учебной и развлекательной информацией.

Персональные компьютеры условно можно поделить на профессиональные и бытовые, но в связи с удешевлением аппаратного обеспечения, грань между ними размывается. С 1999 года введен международный сертификационный стандарт - спецификация РС99:

 массовый персональный компьютер (Consumer PC)

 деловой персональный компьютер (Office PC)

 портативный персональный компьютер (Mobile PC)

 развлекательный персональный компьютер (Entertaiment PC)

Большинство персональных компьютеров на рынке подпадают до категории массовых ПК. Деловые ПК - имеют минимум средств воспроизведения графики и звука. Портативные ПК отличаются наличием средств коммуникации отдаленного доступа (компьютерная связь). Развлекательные ПК - основной акцент на средствах воспроизведения графики и звука.

IBM PC совместимые компьютеры.

Предпосылкой появления стало создание микропроцессора – ИС, аналогичного по своим функциям центральному процессору большого компьютера. К концу 70-х годов распространение ПК, которые были во много раз дешевле больших ЭВМ и позволяли решать ряд задач, привело к снижению спроса на большие ЭВМ. Поэтому IBM создает свой ПК в августе 1981 г.

Принцип открытой архитектуры.

В IBM PC была заложена возможность усовершенствования его отдельных частей и использование новых устройств. Фирма IBM сделала компьютер не единым неразделенным устройством,  а обеспечила возможность его сборки из независимо изготовленных частей. Методы сопряжения устройств с компьютером IBM PC не держались в секрете, а были доступны всем производителям комплектующих.

Состав вычислительной системы называется конфигурацией. Аппаратные и программные средства вычислительной техники принято рассматривать отдельно. Соответственно, отдельно рассматривают аппаратную конфигурацию вычислительных систем и их программную конфигурацию. Такой принцип разделения имеет для информатики особое значение, поскольку очень часто решение одних и тех же задач может обеспечиваться как аппаратными, так и программными средствами. Критериями выбора аппаратного или программного решения являются производительность и эффективность. Обычно принято считать, что аппаратные решения в среднем оказываются дороже, зато реализация решений требует более высокой квалификации персонала.

Аппаратное обеспечение.

К аппаратному обеспечению вычислительных систем относятся устройства и приборы, образующие аппаратную конфигурацию. Современные компьютеры и вычислительные комплексы имеют блочно-модульную конструкцию – аппаратную конфигурацию, необходимую для исполнения конкретных видов работ, можно собирать из готовых узлов или блоков.

По способу расположения устройств относительно центрального процессорного устройства (ЦПУ) различают внутренние и внешние устройства. Внешним, как правило, являются большинство устройств ввода-вывода данных (их также называют периферийными устройствами) и некоторые устройства, предназначенные для длительного хранения данных.

Согласование между отдельными узлами и блоками выполняют с помощью переходных аппаратно-логических устройств, называемых аппаратными интерфейсами. Стандарты на аппаратные интерфейсы в вычислительной технике называют протоколами. Таким образом, протокол – это совокупность технических условий, которые должны быть обеспечены разработчиками устройств для успешного согласования их работы с другими устройствами.

Многочисленные интерфейсы, присутствующие в архитектуре любой вычислительной системы, можно условно разделить на две большие группы: последовательные и параллельные. Через последовательный интерфейс данные передаются последовательно, бит за битом, а через параллельный – одновременно группами битов. Количество битов, участвующих в одной посылке, определяется разрядностью интерфейса, например, восьмиразрядные параллельные интерфейсы передают один байт (8 бит) за один цикл.

Параллельные интерфейсы обычно имеют более сложное устройство, чем последовательное, но обеспечивают более высокую производительность. Их применяют там, где важна скорость передачи данных: для подключения печатающих устройств, устройств ввода графической информации, устройств записи данных на внешний носитель и т.п. Производительность параллельных интерфейсов измеряют байтами в секунду (байт/с).

Устройство последовательных интерфейсов проще; как правило, для них не надо синхронизировать работу передающего и принимающего устройства (поэтому их часто называют асинхронными интерфейсами), но пропускная способность их меньше и коэффициент полезного действия ниже, так как из-за отсутствия синхронизации посылок полезные данные предваряют и завершают посылками служебных данных, то есть на один бит полезных данных могут приходиться 1-3 служебных бита (состав и структуру определяют конкретный протокол).

Персональный компьютер – универсальная техническая система. Его конфигурацию (состав оборудования) можно гибко изменять по мере необходимости. Тем не менее, существует понятие базовой конфигурации, которую считают типовой. В таком комплекте компьютер обычно поставляется. Понятие базовой конфигурации может меняются. В настоящее время в базовой конфигурации рассматривают четыре устройства:

 системный блок;

 монитор;

 клавиатуру;

 мышь.

Системный блок - основная составляющая ПК, в середине которой находятся важнейшие компоненты. Устройства, находящиеся в середине системного блока называют внутренними, а устройства, подсоединенные из вне называют внешними. Внешние дополнительные устройства, предназначенные для ввода и вывода информации называются также периферийными.

По внешнему виду, системные блоки отличаются формой корпуса, который может быть горизонтального (desktop) или вертикального (tower) выполнение. Корпусы вертикального выполнения могут иметь разные размеры: полноразмерный (BigTower), среднеразмерный (MidiTower), малоразмерный (MiniTower). Корпусы горизонтального выполнения бывают двух форматов: узкий (Full-AT) и очень узкий (Baby-AT). Корпусы персональных компьютеров имеют разные конструкторские особенности и дополнительные элементы (элементы блокировки несанкционированного доступа, средства контроля внутренней температуры, шторки от пыли).

Корпусы поставляются вместе с блоком питания, мощность которого является одним из параметров корпуса. Для массовых моделей достаточной является мощность 200-250 Вт.

  1   2   3   4   5

Добавить в свой блог или на сайт

Похожие:

Аппаратное обеспечение современных персональных электронно-вычислительных машин (пэвм) iconРабочая программа по дисциплине “Проектирование интегральных микросхем и микропроцессоров” для студентов специальности 210202 “Проектирование и технология электронно-вычислительных средств”. Факультет вычислительных систем
Профилирующая кафедра “Комплексной информационной безопасности электронно-вычислительных систем” (кибэвс)

Аппаратное обеспечение современных персональных электронно-вычислительных машин (пэвм) iconСправочник инженера по охране окружающей среды (эколога). 2005. 864 с ил
Ефремова О. С. Требования охраны труда при работе на персональных электронно-вычислительных машинах (ПК). 2005. 152 с

Аппаратное обеспечение современных персональных электронно-вычислительных машин (пэвм) iconИнформация о специальностях
...

Аппаратное обеспечение современных персональных электронно-вычислительных машин (пэвм) iconМетоды решения задач с переменной интенсивностью потоков данных на реконфигурируемых вычислительных системах
Специальность 05. 13. 11 Математическое и программное обеспечение вычислительных машин, комплексов и компьютерных сетей

Аппаратное обеспечение современных персональных электронно-вычислительных машин (пэвм) iconСамостоятельная работа, в т ч
Целью дисциплины является получение студентами знаний о принципах построения и использования схемотехники современных электронных...

Аппаратное обеспечение современных персональных электронно-вычислительных машин (пэвм) iconРабоч ая учебная программа дисциплины Моделирование химико-технологических процессов
Целью освоения дисциплины является изучение современных систем математического моделирования и оптимизации технологических процессов,...

Аппаратное обеспечение современных персональных электронно-вычислительных машин (пэвм) iconРеферат по дисциплине: «Сети электронно-вычислительных машин и средства коммуникаций»
«Локальные сети и технологии – перспективы развития проводных сетей (10Gb, Ethernet)»

Аппаратное обеспечение современных персональных электронно-вычислительных машин (пэвм) iconN с. 130-131 : ил. (Аппаратное обеспечение). Issn 0868-6157
Аппаратное обеспечение) // КомпьютерПресс. 2008. N с. 130-131 : ил. (Аппаратное обеспечение). Issn 0868-6157

Аппаратное обеспечение современных персональных электронно-вычислительных машин (пэвм) iconНачальное профессиональное образование
Россий­ской Федерации по профессии «Оператор электронно-вычислительных машин» (федеральный компонент) разработан в [ соответствии...

Аппаратное обеспечение современных персональных электронно-вычислительных машин (пэвм) iconШорников Юрий Владимирович Прикладное математическое, алгоритмическое и программное обеспечение компьютерного анализа гибридных систем
Математическое и программное обеспечение вычислительных машин, комплексов и компьютерных сетей


Разместите кнопку на своём сайте:
lib.convdocs.org


База данных защищена авторским правом ©lib.convdocs.org 2012
обратиться к администрации
lib.convdocs.org
Главная страница