Introducere

Calculatoarele personale (PC-urile) devin din ce în ce mai integrante în viața noastră și nu ocupă ultimul loc în el. Dacă acum vreo 15 ani puteau fi văzute doar în organizații de renume, astăzi un PC este în fiecare magazin, birou, cafenea, bibliotecă sau apartament.

Astăzi, computerele sunt folosite în activitățile umane în multe domenii - pentru contabilitate și crearea de modele științifice complexe, proiectarea și crearea muzicii, stocarea și căutarea informațiilor în baze de date, învățarea, jocul și ascultarea muzicii. Trebuie să cunoști computerul, să-l poți folosi. Nu orice persoană care lucrează la un computer își imaginează o compoziție complet exactă a unui computer.

Profesioniștii care lucrează în afara sferei computerului consideră că cunoștințele hardware-ului unui computer personal, cel puțin caracteristicile tehnice de bază ale acestuia, sunt o componentă indispensabilă a competenței lor. Mai ales mare este interesul pentru computere în rândul tinerilor, care le folosesc pe scară largă în propriile scopuri.

Relevanța temei alese se datorează faptului că piața modernă a tehnologiei informatice este atât de diversă încât nu este ușor să determinați configurația unui PC cu caracteristicile necesare. Este aproape imposibil să faci fără cunoștințe speciale.

În acest sens, scopul lucrării de curs este de a studia principalele dispozitive ale unui PC modern. În conformitate cu obiectivul, au fost stabilite următoarele sarcini:

Aflați despre istoria computerelor

Aflați componentele de bază ale unui PC

Să-și stăpânească principalele proprietăți și caracteristici

Istoria calculatorului

Cuvântul „calculator” înseamnă „calculator”, adică un dispozitiv de calcul. Nevoia de automatizare a calculelor a apărut cu foarte mult timp în urmă. Cu multe mii de ani în urmă, au fost folosite pietricele, bețișoare de numărat și dispozitive similare. Cu mai bine de 1500 de ani în urmă, au fost inventate așa-numitele table de numărare, descendentul lor este cunoscutul abac.

În 1642, savantul, fizicianul și filozoful francez Blaise Pascal a inventat mașina de adunare - un dispozitiv mecanic pentru a adăuga numere. Mașina de calcul a lui Pascal a fost concepută de el încă din 1640. Lucrările la mașina de calcul au durat aproximativ cinci ani, au fost realizate aproximativ cincizeci de modele diferite și au fost finalizate în 1645. În 1649, Pascal a primit un „privilegiu regal” (brevet), dându-i dreptul de a fabrica și vinde mașina.

Un număr de astfel de mașini au fost într-adevăr fabricate și vândute de el. Ulterior, au fost propuse multe modele diferite de mașini de calcul mecanice, dar acestea au fost utilizate pe scară largă abia 200 de ani mai târziu, în secolul al XIX-lea, când producția lor industrială a devenit posibilă. Astfel de mașini au început să fie numite mașini de adunare - au mecanizat toate cele patru operații aritmetice: adunarea, scăderea, înmulțirea și împărțirea. Aritmometrele și dezvoltarea lor - mașinile de calcul electromecanice cu tastatură au fost folosite până în anii 60 ai secolului trecut, când au fost înlocuite cu microcalculatoare electronice.

Calculatoarele mecanice discutate mai sus erau manuale, adică necesitau participarea unui operator la procesul de calcul. Pentru fiecare operație, a fost necesar să introduceți datele inițiale în mașină și să puneți în mișcare elementele de numărare ale mașinii pentru a finaliza operația. Din când în când a fost necesar să se citească și să scrie rezultatele obținute și să se controleze corectitudinea calculelor.

Este posibil să se creeze o mașină de calcul automată care să efectueze calculele necesare fără intervenția umană? Primul care a pus o astfel de întrebare și a luat măsuri serioase pentru a susține un răspuns pozitiv la aceasta a fost remarcabilul om de știință, inginer și inventator englez Charles Babbage, care a încercat să construiască un dispozitiv de calcul automat (el a numit-o mașină analitică) care funcționează fără oameni. intervenție – sub controlul cărților perforate.

Motorul analitic nu a fost construit, dar Babbage a realizat peste 200 de desene ale diferitelor sale componente, aproximativ 30 de variante ale aspectului general al mașinii și a realizat unele dispozitive pe cheltuiala sa.

La sfârșitul secolului al XIX-lea și începutul secolului al XX-lea s-au răspândit așa-numitele mașini de calcul și analitice, construite pe dezvoltarea ideilor lui Pascal și Babbage. Pentru a citi cărțile perforate, au început să folosească dispozitive de electrocontact, iar un motor electric a fost folosit pentru a antrena rotația roților de numărare. Mai târziu, au fost construite mașini în care numerele erau stocate în formă binară folosind grupuri de relee electrice. Aiken în SUA, Zuse în Germania și alții au proiectat așa-numitele mașini releu, care au fost folosite până la începutul anilor ’60, concurând cu calculatoarele electronice care au apărut deja la acea vreme.

Primul mainframe electronic adevărat a fost construit la sfârșitul anului 1945; mașina a fost numită ENIAC (ENIAC - Electronic Numerical Integrator and Computer, electronic digital integrator and calculator). Această structură conținea peste 18.000 de tuburi vidate și consuma aproximativ 150 kW de putere.

Începând cu 1944, unul dintre cei mai mari matematicieni americani, John Von Neumann, a luat parte la crearea computerelor electronice. El, în articolul „Preliminary consideration of the logical design of an electronic computing device”, publicat în 1946 împreună cu G. Goldstein și A. Burks, a exprimat două idei care sunt folosite în toate calculatoarele electronice până astăzi: utilizarea unui sistem de numere binare și principiul unui program stocat . Stocarea programului în memoria mașinii permite transformarea instrucțiunilor în timpul funcționării mașinii, ceea ce face ca procesul de calcul să fie flexibil.

Calculatoarele din anii 1940 și 1950 erau dispozitive foarte mari și foarte scumpe. Cu toate acestea, în lupta pentru cumpărători, firmele care produceau computere au căutat să-și facă produsele mai mici și mai ieftine. În 1965, Digital Equipment a lansat primul minicomputer PDP-8 de dimensiunea unui frigider de 20.000 USD. Mai târziu, odată cu inventarea circuitelor integrate - cipuri - a devenit posibilă reducerea în continuare a dimensiunii și reducerea costurilor computerelor. În 1975, a fost lansat primul computer distribuit comercial Altair-8800, construit pe baza microprocesorului Intel-8080. A costat 500 de dolari. Producția de computere personale a început să crească.

În 1979, IBM, liderul mondial în proiectarea și fabricarea calculatoarelor mari, a decis să încerce mâna pe piața computerelor personale. În 1981, un nou computer numit IBM PC a fost prezentat publicului.

Câțiva ani mai târziu, computerele personale IBM au devenit lideri de piață. De fapt, PC-ul IBM a devenit standardul pentru computerul personal. Acum astfel de computere (compatibile cu PC-ul IBM) reprezintă aproximativ 90% din toate calculatoarele personale produse în lume.

Principalul avantaj al calculatoarelor IBM este așa-numitul principiu al arhitecturii deschise, adică capacitatea de a asambla un computer din diverse blocuri prin atașarea acestora la placa de bază folosind conectori standard - sloturi. Acest lucru vă permite să creșteți cantitatea de memorie, să instalați noi dispozitive pentru procesarea imaginilor etc.

Computerul personal modern îl depășește pe primul în capacități, la fel cum primul computer electronic a depășit mașina de calcul a lui Pascal. Cu toate acestea, există zone ale activității umane în care puterea lor nu este suficientă. Acest lucru se aplică procesării unor cantități foarte mari de informații în cercetarea științifică, calculele de inginerie și crearea de filme video. În aceste cazuri, este posibil să stocați și să procesați cantități absolut inimaginabile de informații. Dacă un computer personal stochează sute de GB de informații și are o viteză de sute de milioane de operații pe secundă, atunci un supercomputer poate stoca până la mii de GB de informații și le poate procesa cu o viteză de câteva trilioane de operații pe secundă.

Pentru a lucra cu succes pe un computer personal, nu este necesar să-i cunoașteți dispozitivul. Cu toate acestea, este mai bine să știți ce dispozitive sunt incluse în PC, principiile de bază ale funcționării și caracteristicile lor. Acest lucru vă va permite să utilizați în mod conștient toate capacitățile tehnice ale computerului, să îl îmbunătățiți.

Scurt istoric al calculatoarelor

Astăzi îi este greu omului modern să-și imagineze viața fără calculatoare electronice (calculatoare). În prezent, oricine, în conformitate cu solicitările sale, poate asambla un centru de computer cu drepturi depline pe desktop. Nu a fost întotdeauna așa, desigur. Calea omenirii către această realizare a fost dificilă și spinoasă. Cu multe secole în urmă, oamenii doreau să aibă dispozitive care să-i ajute să rezolve diverse probleme. Multe dintre aceste sarcini au fost rezolvate prin executarea secvenţială a unor acţiuni de rutină sau, după cum se spune acum, prin executarea unui algoritm. Cu o încercare de a inventa un dispozitiv capabil să implementeze cel mai simplu dintre acești algoritmi (adunarea și scăderea numerelor), totul a început...

Punctul de plecare poate fi considerat începutul secolului al XVII-lea (1623), când omul de știință V. Shikard a creat o mașină care putea aduna și scădea numere. Dar prima mașină de adunare capabilă să efectueze patru operații aritmetice de bază a fost mașina de adunare a celebrului om de știință și filozof francez Blaise Pascal. Elementul principal din acesta a fost o roată dințată, a cărei invenție a devenit în sine un eveniment cheie în istoria tehnologiei computerelor. Aș dori să remarc că evoluția în domeniul tehnologiei informatice este neuniformă, de natură spasmodică: perioadele de acumulare de forțe sunt înlocuite cu descoperiri în dezvoltare, după care urmează o perioadă de stabilizare, în care rezultatele obținute sunt practic utilizate. și în același timp se acumulează cunoștințe și forțe pentru următorul salt înainte. După fiecare tură, procesul de evoluție intră într-un nou nivel, mai înalt.

În 1671, filosoful și matematicianul german Gustav Leibniz a creat și o mașină de adăugare bazată pe o roată dințată cu un design special - roata dințată a lui Leibniz. Aritmometrul lui Leibniz, ca și aritmometrele predecesorilor săi, a efectuat patru operații aritmetice de bază. Pe aceasta, s-a încheiat această perioadă și, de aproape un secol și jumătate, omenirea a acumulat putere și cunoștințe pentru următoarea rundă a evoluției tehnologiei computerelor. Secolele al XVIII-lea și al XIX-lea au fost o perioadă în care diferite științe s-au dezvoltat rapid, inclusiv matematica și astronomia. Ei au întâmpinat adesea probleme care necesitau calcule lungi și laborioase.

O altă persoană celebră din istoria computerului a fost matematicianul englez Charles Babbage. În 1823, Babbage a început să lucreze la o mașină pentru calcularea polinoamelor, dar, mai interesant, această mașină trebuia, pe lângă calculele directe, să producă rezultate - să le imprime pe o placă negativă pentru imprimare. Era planificat ca mașina să fie alimentată de un motor cu abur. Din cauza dificultăților tehnice, Babbage nu a putut să-și finalizeze proiectul. Aici, pentru prima dată, a apărut ideea de a folosi un dispozitiv extern (periferic) pentru afișarea rezultatelor calculelor. Rețineți că un alt om de știință, Scheutz, a realizat totuși în 1853 mașina concepută de Babbage (s-a dovedit a fi chiar mai mică decât era planificată). Poate că lui Babbage i-a plăcut mai mult procesul creativ de a găsi idei noi decât de a le traduce în ceva material. În 1834, a conturat principiile unei alte mașini, pe care a numit-o „Analitică”. Dificultățile tehnice din nou nu i-au permis să-și realizeze pe deplin ideile. Babbage a reușit să aducă mașina doar la stadiul experimental. Dar ideea este motorul progresului științific și tehnologic. Următoarea mașină a lui Charles Babbage a fost întruchiparea următoarelor idei:

Managementul procesului de productie. Mașina controla lucrul războiului, schimbând modelul țesăturii create în funcție de combinația de găuri pe o bandă specială de hârtie. Această bandă a devenit precursorul unor astfel de mass-media familiare tuturor, cum ar fi cărțile perforate și benzile perforate.

Programabilitate. Funcționarea mașinii era controlată și de o bandă specială de hârtie cu găuri. Ordinea găurilor de pe el a determinat comenzile și datele procesate de aceste comenzi. Mașina avea o unitate aritmetică și o memorie. Instrucțiunile mașinii au inclus chiar și o instrucțiune de săritură condiționată care a schimbat cursul calculelor în funcție de unele rezultate intermediare.

Contesa Ada Augusta Lovelace, care este considerată primul programator din lume, a luat parte la dezvoltarea acestei mașini.

Ideile lui Charles Babbage au fost dezvoltate și folosite de alți oameni de știință. Așadar, în 1890, la începutul secolului al XX-lea, americanul Herman Hollerith a dezvoltat o mașină care lucra cu tabele de date (primul Excel?). Aparatul era controlat de un program pe carduri perforate. A fost folosit la recensământul din 1890 din SUA. În 1896, Hollerith a fondat compania care a fost predecesorul IBM Corporation. Odată cu moartea lui Babbage, a venit o altă pauză în evoluția tehnologiei computerelor până în anii 1930. În viitor, întreaga dezvoltare a omenirii a devenit de neconceput fără computere.

În 1938, centrul de dezvoltare s-a mutat pentru scurt timp din America în Germania, unde Konrad Zuse a creat o mașină care, spre deosebire de predecesorii săi, nu funcționa cu numere zecimale, ci cu numere binare. Această mașină era, de asemenea, încă mecanică, dar avantajul său neîndoielnic a fost că a implementat ideea procesării datelor în cod binar. Continuându-și munca, Zuse a creat în 1941 o mașină electromecanică, a cărei unitate aritmetică a fost realizată pe baza unui releu. Mașina a fost capabilă să efectueze operații în virgulă mobilă.

De peste mări, în America, în această perioadă, se lucra și pentru realizarea unor mașini electromecanice similare. În 1944, Howard Aiken a proiectat mașina, pe care au numit-o Mark-1. Ea, ca și mașina Zuse, a lucrat la un releu. Dar pentru că această mașină a fost în mod clar influențată de munca lui Babbage, a funcționat pe date în formă zecimală.

Bineînțeles, din cauza proporției mari de piese mecanice, aceste mașini au fost condamnate. A fost necesar să se caute o bază de elemente nouă, mai avansată din punct de vedere tehnologic. Și apoi și-au amintit de invenția lui Forest, care în 1906 a creat un tub de vid cu trei electrozi numit triodă. Datorită proprietăților sale funcționale, a devenit cel mai natural înlocuitor al releului. În 1946, în SUA, la Universitatea din Pennsylvania, a fost creat primul computer universal - ENIAC. Calculatorul ENIAC conținea 18 mii de lămpi, cântărea 30 de tone, ocupa o suprafață de aproximativ 200 de metri pătrați și consuma o putere enormă. Încă folosea operații zecimale, iar axa era programată prin comutarea conectorilor și setarea comutatoarelor. Desigur, o astfel de „programare” a presupus apariția multor probleme, cauzate, în primul rând, de instalarea incorectă a comutatoarelor. Numele unei alte figuri cheie din istoria tehnologiei informatice este asociat cu proiectul ENIAC - matematicianul John von Neumann. El a fost primul care a propus să scrie programul și datele acestuia în memoria mașinii, astfel încât acestea să poată fi modificate, dacă este necesar, în procesul de lucru. Acest principiu cheie a fost folosit mai târziu pentru a crea un computer fundamental nou EDVAC (1951). Această mașină folosește deja aritmetică binară și folosește o memorie RAM construită pe linii de întârziere cu ultrasunete de mercur. Memoria ar putea stoca 1024 de cuvinte. Fiecare cuvânt era format din 44 de cifre binare.

După crearea EDVAC, omenirea și-a dat seama ce culmi ale științei și tehnologiei pot fi atinse printr-un tandem om-calculator. Această industrie a început să se dezvolte foarte rapid și dinamic, deși a existat și o anumită periodicitate asociată cu necesitatea de a acumula o anumită cantitate de cunoștințe pentru următoarea descoperire. Până la mijlocul anilor 1980, procesul de evoluție a tehnologiei informatice a fost de obicei împărțit pe generații. De dragul completității, oferim acestor generații scurte caracteristici calitative:

Prima generație de calculatoare (1945-1954)În această perioadă, se formează un set tipic de elemente structurale care fac parte din computer. Până în acest moment, dezvoltatorii și-au format deja aproximativ aceeași idee despre elementele din care ar trebui să fie compus un computer obișnuit. Acestea sunt unitatea centrală de procesare (CPU), memoria cu acces aleatoriu (sau memoria cu acces aleatoriu - RAM) și dispozitivele de intrare-ieșire (I/O). CPU, la rândul său, trebuie să fie format dintr-o unitate aritmetică logică (ALU) și o unitate de control (CU). Mașinile acestei generații au lucrat pe o bază de element de lampă, din cauza căreia absorbeau o cantitate imensă de energie și erau foarte nesigure. Cu ajutorul lor, practic, s-au rezolvat probleme științifice. Programele pentru aceste mașini nu mai puteau fi scrise în limbaj mașină, ci în limbaj de asamblare.

A doua generație de calculatoare (1955-1964). Schimbarea generațiilor a fost determinată de apariția unei noi elemente de bază: în locul unei lămpi voluminoase, tranzistoarele miniaturale au început să fie folosite în computere, liniile de întârziere, deoarece elementele memoriei cu acces aleatoriu au fost înlocuite cu memoria nucleului magnetic. Acest lucru a dus în cele din urmă la o reducere a dimensiunii, o creștere a fiabilității și a performanței computerelor. În arhitectura computerelor au apărut registrele de index și hardware-ul pentru efectuarea operațiilor în virgulă mobilă. Comenzile au fost dezvoltate pentru a apela subrutine.

Au apărut limbaje de programare la nivel înalt - Algol, FORTRAN, COBOL - care au creat premisele pentru apariția unui software portabil care nu depinde de tipul de computer. Odată cu apariția limbajelor de nivel înalt, au apărut compilatoare pentru ele, biblioteci de subrutine standard și alte lucruri care ne sunt familiare acum.

O inovație importantă pe care aș dori să o remarc este apariția așa-numitelor procesoare input-output. Aceste procesoare specializate au făcut posibilă eliberarea procesorului central de controlul input-output și efectuarea input-output folosind un dispozitiv specializat simultan cu procesul de calcul. În această etapă, cercul utilizatorilor de computere s-a extins brusc, iar gama de sarcini de rezolvat a crescut. Sistemele de operare (OS) au început să fie folosite pentru a gestiona eficient resursele mașinii.

A treia generație de calculatoare (1965-1970).). Schimbarea generațiilor s-a datorat din nou reînnoirii bazei elementului: în loc de tranzistori în diferite noduri de computer, au început să fie folosite circuite integrate de diferite grade de integrare. Microcircuitele au făcut posibilă plasarea a zeci de elemente pe o placă de câțiva centimetri. Acest lucru, la rândul său, nu numai că a crescut performanța computerelor, dar a redus și dimensiunea și costul acestora. Au apărut mașini relativ ieftine și de dimensiuni mici - mini-calculatoare. Acestea au fost utilizate în mod activ pentru a controla diferite procese tehnologice de producție în sistemele de colectare și prelucrare a informațiilor.

Creșterea puterii computerului a făcut posibilă executarea simultană a mai multor programe pe un singur computer. Pentru a face acest lucru, a fost necesar să învățați cum să vă coordonați între ele acțiunile efectuate simultan, pentru care funcțiile sistemului de operare au fost extinse.

Concomitent cu evoluțiile active în domeniul soluțiilor hardware și arhitecturale, proporția dezvoltărilor în domeniul tehnologiilor de programare este în creștere. În acest moment, se dezvoltau în mod activ bazele teoretice ale metodelor de programare, compilare, baze de date, sisteme de operare etc.. Au fost create pachete de aplicații software pentru diverse domenii ale vieții umane.

Acum devine un lux inaccesibil să rescrieți toate programele odată cu apariția fiecărui nou tip de computer. Există tendința de a crea familii de calculatoare, adică mașinile devin compatibile de jos în sus la nivel hardware și software. Prima dintre aceste familii a fost seria IBM System / 360 și analogul nostru intern al acestui computer - computerul EC.

A patra generație de calculatoare (1970-1984). O altă schimbare în baza elementului a dus la o schimbare a generațiilor. În anii 1970, s-a lucrat în mod activ la crearea de circuite integrate mari și super-mari (LSI și VLSI), care au făcut posibilă plasarea a zeci de mii de elemente pe un singur cip. Acest lucru a dus la o reducere semnificativă suplimentară a dimensiunii și costului computerelor. Lucrul cu software-ul a devenit mai prietenos, ceea ce a dus la o creștere a numărului de utilizatori.

În principiu, cu un astfel de grad de integrare a elementelor, a devenit posibil să se încerce să se creeze un computer complet funcțional pe un singur cip. Au fost făcute încercări adecvate, deși au fost întâmpinați în mare parte cu un zâmbet neîncrezător. Probabil că aceste zâmbete ar deveni mai puține dacă ar fi posibil să se prevadă că tocmai această idee va deveni cauza dispariției computerelor mari în aproximativ cincisprezece ani.

Cu toate acestea, la începutul anilor 70, Intel a lansat un microprocesor (MP) 4004. Și dacă înainte de asta existau doar trei direcții în lumea computerelor (supercomputere, calculatoare mari (mainframe) și minicalculatoare), acum la acestea se mai adăuga unul - microprocesor. . În general, un procesor este înțeles ca o unitate funcțională a unui computer concepută pentru prelucrarea logică și aritmetică a informațiilor bazată pe principiul controlului microprogramelor. Prin implementarea hardware, procesoarele pot fi împărțite în microprocesoare (toate funcțiile procesorului sunt complet integrate) și procesoare cu integrare scăzută și medie. Structural, acest lucru se exprimă prin faptul că microprocesoarele implementează toate funcțiile procesorului pe un singur cip, în timp ce alte tipuri de procesoare le implementează prin conectarea unui număr mare de microcircuite.

Așadar, primul microprocesor 4004 a fost creat de Intel la începutul anilor 70. Era un dispozitiv de calcul paralel pe 4 biți, iar capacitățile sale erau sever limitate. 4004 putea efectua patru operații aritmetice de bază și a fost folosit inițial doar în calculatoarele de buzunar. Ulterior, domeniul său de aplicare a fost extins prin utilizarea în diverse sisteme de control (de exemplu, pentru controlul semafoarelor). Intel, după ce a prevăzut corect promisiunea microprocesoarelor, a continuat dezvoltarea intensivă, iar unul dintre proiectele sale a condus în cele din urmă la un succes major care a predeterminat calea viitoare de dezvoltare a tehnologiei computerelor.

Au devenit un proiect de dezvoltare a unui procesor 8080 pe 8 biți (1974). Acest microprocesor avea un sistem de instrucțiuni destul de avansat și era capabil să împartă numere. El a fost cel care a fost folosit pentru a crea computerul personal Altair, pentru care tânărul Bill Gates a scris unul dintre primii săi interpreți BASIC. Probabil că din acest moment ar trebui numărată a 5-a generație.

A cincea generație de calculatoare (1984 - astăzi) poate fi numit microprocesor. Rețineți că a patra generație s-a încheiat abia la începutul anilor 80, adică părinții în fața mașinilor mari și a acestora care se maturizează rapid și câștigă putere „copilul” Timp de aproape 10 ani, au existat relativ pașnic împreună. Pentru amândoi, această dată a trecut doar definitiv. Designerii de calculatoare mari au acumulat o vastă experiență teoretică și practică, iar programatorii de microprocesoare au reușit să-și găsească propria, deși foarte îngustă la început, nișă pe piață.

În 1976, Intel a finalizat dezvoltarea procesorului 8086 pe 16 biți. Acesta avea o capacitate de registru suficient de mare (16 biți) și o magistrală de sistem de adrese (20 de biți), datorită căreia putea adresa până la 1 MB de RAM.

80286 a fost creat în 1982. Acest procesor era o versiune îmbunătățită a lui 8086. Suporta deja mai multe moduri de funcționare: real, când adresa a fost formată conform regulilor i8086, și protejat, care implementa multitasking și managementul memoriei virtuale în hardware. . 80286 avea, de asemenea, o lățime mare a magistralei de adrese - 24 de biți față de 20 pentru 8086 și, prin urmare, putea adresa până la 16 MB de RAM. Primele computere bazate pe acest procesor au apărut în 1984. În ceea ce privește capacitățile sale de calcul, acest computer a devenit comparabil cu IBM System / 370. Prin urmare, putem presupune că acesta este sfârșitul celei de-a patra generații de dezvoltare a computerelor.

În 1985, Intel a introdus primul microprocesor pe 32 de biți, 80386, care era compatibil hardware de jos în sus cu toate procesoarele Intel anterioare. Era mult mai puternic decât predecesorii săi, avea o arhitectură pe 32 de biți și putea adresa direct până la 4 GB de RAM. Procesorul 386 a început să susțină un nou mod de operare - modul virtual 8086, care nu numai că a oferit o eficiență mai mare pentru programele dezvoltate pentru 8086, dar a permis și mai multor astfel de programe să funcționeze în paralel. O altă inovație importantă - suportul pentru paginarea memoriei RAM - a făcut posibilă existența unui spațiu de memorie virtual de până la 4 TB.

Procesorul 386 a fost primul microprocesor care a folosit procesarea paralelă. Așadar, în același timp, s-au efectuat următoarele: accesul la dispozitive de memorie și de intrare-ieșire, plasarea comenzilor într-o coadă de execuție, decodarea acestora, conversia unei adrese liniare într-una fizică, precum și paginarea adresei (informații despre cele 32 de pagini cel mai frecvent utilizate a fost plasat într-o memorie cache specială).

La scurt timp după procesorul 386, a apărut 486. În arhitectura sa, ideile de procesare paralelă au fost dezvoltate în continuare. Dispozitivul pentru decodarea și executarea comenzilor a fost organizat sub forma unei conducte în cinci etape, pe a doua, până la 5 comenzi puteau fi în diferite stadii de execuție. Un cache de prim nivel a fost plasat pe cip, care conținea cod și date utilizate frecvent. În plus, a existat o memorie cache de al doilea nivel, cu o capacitate de până la 512 KB. Acum puteți construi configurații multiprocesor. Au fost adăugate instrucțiuni noi la setul de instrucțiuni al procesorului. Toate aceste inovații, împreună cu o creștere semnificativă (până la 133 MHz) a frecvenței de ceas a microprocesorului, au crescut semnificativ viteza de execuție a programului.

Din 1993, au fost produse microprocesoare Intel Pentium. Aspectul lor, la început, a fost umbrit de o eroare în blocul operațiunilor în virgulă mobilă. Această eroare a fost eliminată rapid, dar neîncrederea față de aceste microprocesoare a rămas de ceva timp.

Pentium a continuat să dezvolte ideile de procesare paralelă. O a doua conductă a fost adăugată dispozitivului pentru decodarea și executarea comenzilor. Acum, cele două conducte (numite u și v) împreună ar putea executa două instrucțiuni pe ceas. Memoria cache internă a fost dublată la 8 KB pentru cod și 8 KB pentru date. Procesorul a devenit mai inteligent. I s-a adăugat posibilitatea de predicție a ramurilor, în legătură cu care eficiența execuției algoritmilor neliniari a crescut semnificativ. În ciuda faptului că arhitectura sistemului era încă pe 32 de biți, magistralele de date de 128 și 256 de biți au început să fie utilizate în interiorul microprocesorului. Busul extern de date a fost mărit la 64 de biți. Tehnologiile legate de prelucrarea informației multiprocesor și-au continuat dezvoltarea.

Apariția microprocesorului Pentium Pro a împărțit piața în două sectoare - stații de lucru de înaltă performanță și computere de acasă cu costuri reduse. Cele mai avansate tehnologii au fost implementate în procesorul Pentium Pro. În special, la cele două existente a fost adăugată încă o conductă pentru procesorul Pentium. Astfel, într-un ciclu de funcționare, microprocesorul a început să execute până la trei instrucțiuni.

Mai mult, procesorul Pentium Pro a permis executarea dinamică a comenzilor (Dynamic Execution). Esența sa este că trei dispozitive de decodare a comenzilor, care lucrează în paralel, împart comenzile în părți mai mici numite micro-ops. Mai mult, aceste micro-opțiuni pot fi executate în paralel de cinci dispozitive (două numere întregi, două în virgulă mobilă și un dispozitiv de interfață de memorie). La ieșire, aceste instrucțiuni sunt din nou asamblate în forma și ordinea lor originale. Puterea Pentium Pro este completată de organizarea îmbunătățită a memoriei sale cache. Ca și procesorul Pentium, are 8 KB cache L1 și 256 KB cache L2. Cu toate acestea, datorită soluțiilor de circuit (folosind o arhitectură dublă de magistrală independentă), memoria cache de nivel al doilea a fost localizată pe același cip ca și microprocesorul, ceea ce a crescut semnificativ performanța. Pentium Pro a implementat o magistrală de adrese pe 36 de biți, care a făcut posibilă adresarea a până la 64 GB de RAM.

Procesul de dezvoltare a familiei de procesoare convenționale Pentium, de asemenea, nu a stat pe loc. Dacă în procesoarele Pentium Pro paralelismul calculelor a fost implementat datorită soluțiilor arhitecturale și de circuite, atunci când s-au creat modele ale procesorului Pentium, acestea au luat o cale diferită. Acestea au inclus comenzi noi, pentru a susține modelul de software cu microprocesor oarecum modificat. Aceste comenzi, numite comenzi MMX (MultiMedia eXtention - o extensie multimedia a sistemului de comandă), au făcut posibilă procesarea simultană a mai multor unități de același tip de date.

Următorul procesor lansat, numit Pentium II, a combinat toate realizările tehnologice ale ambelor direcții în dezvoltarea arhitecturii Pentium. În plus, a avut noi caracteristici de design, în special, carcasa lui a fost realizată în conformitate cu noua tehnologie pentru fabricarea carcasei. Nu a fost uitată nici piața computerelor portabile, în legătură cu care procesorul suportă mai multe moduri de economisire a energiei.

procesor Pentium III. În mod tradițional, suportă toate realizările predecesorilor săi, principalul său (și poate singurul?!) avantaj este prezența unor noi comenzi 70. Aceste comenzi completează grupul de comenzi MMX, dar pentru numere în virgulă mobilă. Pentru a susține aceste instrucțiuni, un bloc special a fost inclus în arhitectura procesorului.

4,7 (93,53%) 337 voturi

Odată am stat la computer, lucrând calm pentru mine, apoi, brusc, mi-a venit gândul, cum a început totul și care a fost primul computer din lume? Desigur, am decis să găsesc răspunsul la această întrebare, chiar m-a cucerit. Și răspunsul a fost găsit! Desigur, el a devenit subiectul următoarei postări pe blog despre toate cele mai interesante lucruri din lume care nu te lasă indiferent. Ca întotdeauna, cu definiția superiorității, totul s-a dovedit a nu fi ușor, dar deja te poți obișnui...

Primul computer din lume a fost creat și construit în SUA de către matematicianul de la Universitatea Harvard, Howard Aiksn, în 1941. Împreună cu patru specialiști de la compania IBM, care i-a comandat-o, au creat un computer pe baza ideilor lui Charles Babbage. După toate testele, a fost lansat pe 7 august 1944. A primit numele „Mark 1” de la creatorii săi, iar el a fost pus să lucreze la Harvard.

Atunci acest computer a costat cinci sute de mii de dolari, o sumă fabuloasă pentru acele vremuri. A fost asamblat într-o carcasă specială, care a fost din sticlă și oțel, nu susceptibilă la coroziune. Corpul în sine avea cel puțin șaptesprezece metri lungime, mai mult de 2,5 m înălțime, masa lui era de aproximativ 5 tone și ocupa un spațiu de câteva zeci de metri cubi.
„Mark 1” a constat din multe întrerupătoare și alte mecanisme, al căror număr total a fost de 765 mii.
Firele lui aveau o lungime totală de aproximativ opt sute de kilometri!

Capacitățile primului computer din lume ni se par acum ridicole, dar la acea vreme nu exista un singur dispozitiv de calcul pe planetă mai puternic.

Aparatul ar putea:

• operează cu șaptezeci și două de numere, care la rândul lor constau din douăzeci și trei de zecimale
• computerul putea scădea, aduna, iar fiecare operație îi lua trei secunde.
• în plus, a înmulțit și a împărțit, petrecând șase și cincisprezece secunde acestor operațiuni.

Pentru a introduce informații în acest aparat, care era în esență doar o mașină de adăugare mai rapidă, a fost folosită o bandă de hârtie specială perforată. A fost primul computer care nu a avut nevoie de intervenția umană pentru procesele sale de calcul.

În 1942, dezvoltarea lui John Mauchli a servit ca un impuls pentru crearea primului computer, dar în acel moment puțini oameni i-au acordat atenție. După ce inginerii militari ai armatei americane l-au privit în 1943, s-au încercat crearea unui aparat care a primit apoi numele „ENIAC”. Armata era responsabilă de finanțe și ea a alocat aproximativ cinci sute de mii de dolari pentru acest proiect, deoarece doreau să proiecteze noi tipuri de arme.
ENIAC a consumat atât de multă energie încât, în timpul funcționării sale, orașul din apropiere s-a confruntat cu o lipsă de energie electrică tot timpul și oamenii au stat fără curent, uneori pentru câteva ore.

Specificații

Priviți câteva caracteristici foarte interesante ale primului computer din lume, conform celei de-a doua versiuni. Impresionant nu?

• A cântărit 27 de tone.
• Conținea 18.000 de lămpi și alte detalii.
• Memoria era de 4 KB.
• A ocupat o suprafață de 135 mp. m. si intregul era incurcat cu multe fire.

A fost programat manual, iar operatorii doar au schimbat sute de comutatoare și au fost nevoiți să îl oprească și să îl pornească de fiecare dată pentru că nu avea un hard disk. Nu era nici tastatură și nici monitor. Existau un număr de zeci de dulapuri cu lămpi, mașina s-a stricat adesea, deoarece se supraîncălzia adesea. Apoi a fost folosit pentru proiectarea armelor atomice cu hidrogen. Această mașină a funcționat mai mult de zece ani, iar în 1950, când a fost creat tranzistorul, computerele au devenit mai mici.

Unde și când a fost vândut primul PC?

Puține s-au schimbat în conceptul de computere în două decenii. Datorită faptului că a fost introdus microprocesorul, însăși crearea computerului a mers într-un ritm mai rapid. În 1974, IBM a vrut să aducă pe piață primul computer, dar aproape că nu au existat vânzări. IBM5100 folosea casete în care erau stocate informații, iar la acea vreme era foarte scump - zece mii de dolari. Prin urmare, puțini oameni își puteau permite atunci să cumpere un astfel de dispozitiv.
Putea el însuși să execute programe care au fost scrise în BASIC și APL, create în măruntaiele IBM. Monitorul putea afișa șaisprezece rânduri de șaizeci și patru de caractere, memoria sa era de șaizeci și patru de KB. Casetele în sine semănau foarte mult cu casetele audio obișnuite. Aproape că nu au existat vânzări din cauza prețului ridicat și din cauza interfeței prost concepute. Dar totuși, au existat oameni care l-au cumpărat și care au început o nouă eră în istoria piețelor mondiale - comerțul cu computere

Cum credeai că vor fi peste zece ani?

Nu cu mult timp în urmă, IBM a arătat presei supercomputerul „Roadrunner” cu operațiuni de 1 cvadrilion. A fost colectat pentru Departamentul de Energie al SUA. Include 6480 de procesoare dual-core și 12.960 de procesoare Cell 8i. Este format din 278 de cabinete, 88 de kilometri de cablu. Cântărește 226 de tone, este situat pe o suprafață de 1100 m² și costă 133.000.000 USD.

După cum puteți vedea, dulapurile pentru supercomputere sunt încă în vogă, totul ține de design...

Urmărește despre primul computer din lume în format video:

Așa s-a dovedit istoricul computerului. Indiferent dacă a fost interesant sau nu - scrieți în comentarii!

Deschidem un club de informatică „Click”. Cursurile noastre vor avea loc joi. Și aceasta este prima noastră lecție în care veți afla despre istoria computerului. Probabil că astăzi nu au mai rămas oameni care să nu folosească un computer, cu excepția poate triburilor africane îndepărtate, dar istoria computerului a trecut prin mai multe etape înainte de a ajunge la nivelul modern.

Oamenii vor în mod constant să realizeze ceva: să zboare, să conducă, să construiască structuri mari, să aibă televizoare de buzunar și se pare că nu există un sfârșit în vedere.

Milioane de oameni au lucrat de zeci de ani la crearea computerelor, care la început ocupau mai multe încăperi, apoi se potriveau în blocuri de metri, iar acum pot avea chiar și câțiva centimetri grosime.

Era computerelor a intrat în viața noastră relativ recent. Cu 100 de ani în urmă, oamenii nu știau ce este un computer, deși cel mai îndepărtat predecesor al său, un abac, a apărut în Babilonul antic în anul 3000 î.Hr., care mai târziu a primit un nume grecesc. abac . Era o scândură cu caneluri de-a lungul cărora se mișcau pietricele.

Un descendent al abacului, abac simplu, folosit nu cu mult timp în urmă în magazine: un cadru de lemn cu ace de tricotat în interior, articulații sunt înșirate pe fiecare ac de tricotat.

O încercare de a crea un mecanism prin care să se poată efectua calcule astronomice simple a fost realizată de Leonardo da Vinci în secolul al XVII-lea. De fapt, era un calculator mecanic.

După aceea, au apărut simultan mai multe mașini de calcul mecanice. Una dintre ele este „Pascaline” de Blaise Pascal. Un dispozitiv care a adăugat și a scăzut numere de opt cifre (1642). Acesta este primul computer digital. Această descoperire a început totul...

Blaise Pascal matematician și fizician francez.

Omenirea tindea spre era computerului, creând tot mai multe computere care îndeplineau funcții din ce în ce mai complexe.

Și totuși, primul computer care semăna cu computerele moderne a fost motorul analitic al matematicianului britanic Charles Babbage .

Deși mașina era impresionantă ca dimensiune, partea principală seamănă cu componentele unui computer modern obișnuit. Există atât procesor, cât și memorie. Trebuie să înțelegeți că termenii „procesor” și „memorie” au apărut mai târziu. Charles Babbage a numit procesorul „moara”, iar memoria – „magazin”. Aparatul lui Babbage avea funcții de imprimantă, adică putea „citi” înregistrarea și pune rezultatele pe hârtie.

Charles Babbage

În timpul celui de-al Doilea Război Mondial, dispozitivele de calcul au fost dezvoltate în principal în scopuri militare.

Din ordinul Armatei SUA în 1946, a fost creat ENIAC (care înseamnă „integrator numeric și calculator electronic”), primul computer digital electronic care putea fi reprogramat pentru a rezolva multe probleme. Acest dispozitiv cântărea 27 de tone și ocupa mai multe încăperi.

Prima generație de calculatoare necesita o cantitate imensă de energie electrică și personal numeros pentru a funcționa. În plus, erau foarte scumpe, doar guvernele și marile organizații de cercetare le puteau achiziționa.

Fondatorii ENIAC. John Mauchlyși J. Presper Eckert alături de ENIAC, 1966.

UNIVAC (Universal Automatic Computer) s-a născut în 1951. Apoi computerele au încetat brusc să fie doar pentru guvern și au devenit disponibile pentru afaceri.

În 1961, a fost creat un computer experimental pe microcircuite, iar trei ani mai târziu, IBM a lansat producția acestor calculatoare IBM-360.

Nici măcar nu a fost luată în considerare posibilitatea de a folosi un computer acasă în acei ani. Era echivalent cu construirea unei centrale electrice pentru a ilumina o casă privată. Cel mai mic computer de la începutul anilor 1970 avea dimensiunea unui frigider și era foarte scump.

Și brusc, în 1976, Steve Wozniakși Steve Jobe, doi tineri tehnicieni americani fără studii speciale, într-un atelier amenajat într-un garaj, au creat un mic dispozitiv pentru jocuri video cu capacitate de programare.

Ei și-au numit inventia Apple („măr”). Jobe a fondat Apple Computer și a produs computere personale în masă.

Acesta este primul computer Apple Macintosh 128K.

Cererea pentru ele a depășit toate așteptările. În scurt timp, firma lui Jobs a devenit o întreprindere mare și prosperă. Acest lucru a forțat alte firme să acorde atenție pieței computerelor personale.

În 1985, compania de calculatoare Microsoft Windows a decis să nu dezvolte un nou computer, ci software-ul sistemului de operare necesar pentru a utiliza computerul, co-fondatorii Microsoft Bill Gates și Paul Allen.

Tânărul Bill Gates. O altă persoană faimoasă printre geniile computerului. În viitor, el va deveni cel mai bogat om din lume.

La sfârșitul anilor 1990, au apărut netbook-urile, laptopurile concepute pentru acces la Internet și tabletele echipate cu un ecran tactil pentru a lucra cu un stylus sau cu degetele fără a utiliza tastatura și mouse-ul.

Inițial, computerele au fost concepute doar pentru calcul, apoi au alte funcții. În primul rând, un computer este un dispozitiv de informare, deoarece putem lucra cu informații: primiți știri, stocați, înregistrați, trimiteți, editați etc.

PC-ul modern este un dispozitiv de comunicare și învățare, precum și un instrument de divertisment care vă permite să ascultați muzică, să vizionați videoclipuri, să jucați tot felul de jocuri.

În 1991, s-a născut Blizzard Entertainment și a început să creeze jocuri online.

În 1994, Sony a lansat celebra consolă de jocuri video pentru acasă, PlayStation.

În 2001, lansarea proiectului Wikipedia. Wikipedia se definește ca „un proiect gratuit de enciclopedie multilingvă bazat pe web…. cele 17 milioane de articole ale sale... au fost scrise în colaborare de către voluntari din întreaga lume și aproape toate articolele pot fi editate de oricine are acces la site.”

Fondatorul Wikipedia Jimmy Wales.

Și mai multe invenții, și mai multe noutăți, și mai multe, și mai multe... Este greu de spus la ce poate duce dezvoltarea rapidă și accelerată a tehnologiilor informatice, dar unii futurologi (aceștia sunt oameni de știință care prezic viitorul) susțin că până în 2030 omenirea se poate aborda și crearea inteligenței artificiale și a mașinilor care se auto-reproduc. ca integrarea omului cu computerul.