Лекция. История развития вычислительной техники

Лекция. История развития вычислительной техники
Появление ЭВМ было подготовлено историей развития средств вычисления. Древнейшим счетным инструментом человеку была его рука. Система счисления: пятеричная и десятичная. Были палочки.

Появились счетные приборы. Абак – доска с вертикальными желобками, где двигаются камушки. Русский абак – счеты появились на рубеже 16-18 веков. В счетах применяется десятичная система счисления.

В 17 веке появились первые логарифмические линейки.

Первым механическим счетным устройством (1624 г.) был механический сумматор Паскаля, который работал на основе часового диска. В России суммирующее устройство было изобретено в 1770 году Е.Якобсеном. Все эти счетные устройства были ненадежны.

В 19 веке появился клавишный ввод и был налажен промышленный выпуск суммирующих устройств. Параллельно создавался арифмометр. Первым в мире арифмометром стала арифметическая машина Г.Лейбница. В 1878 году в России Чебышевым был создан арифмометр, который позволял делать перенос в старший разряд.

Впервые автоматизированный вычислительный механизм был создан Чарльзом Бэббиджем, который создал проект арифметической машины – прообраз современного компьютера. В ней операции сложения и вычитания выполнялись за одну секунду, операция умножения – за одну минуту.

В 1944 году фирма IBM сообщила о создании ЭВМ на электромеханической основе перфоленточной системы. В 1946 году на ламповой системе.

В августе 1981 года появился первый персональный компьютер (ПЭВМ). Тогда фирма IBM представила конструкцию, названную IBM PC XT.

Американцы считают первым компьютером машину под названием Альтаир-8800, которая была разработана в 1974 году фирмой MITS (глава Э. Робертс) в городе Альбукерке. Эта машина была серии Intel 8080, 256 Кбайт, нет экрана и клавиатуры. Данные вводились в двоичном коде с помощью выключателя, результат определялся по мигающим лампочкам.

В 1977 году фирма Apple Computers создала компьютер, используя процессор фирмы Motorola.

В 1981 году в Англии появилась первая ЭВМ: ZX-Spectrum (Автор Клайв Синклер, процессор Z-80).

Конструкция ПК IBM PC XT имеет ряд черт, определивших ее успех:

применение перспективного дорогого процессора Intel 8088, который имел внутренние регистры, рассчитанные на 16 разрядов двоичного кода;
у IBM PC – открытая архитектура. Дает возможность расширить конструкцию компьютера путем подключения дополнительных блоков или карт расширения через специальные устройства подключения, называемых шиной расширения;
фирма IBM не закрепила свои авторские права, были запатентованы только коды базовой системы ввода/вывода BIOS.

Появилось большое количество программного обеспечения, которое выдвигает требования совместимости каждого последующего поколения ПК с предыдущим. Поэтому даже Pentium IV умеет выполнить коды процессора 8086.

Структура подобного компьютера показана на рис. 2.1.

Системная плата выделена пунктиром. ПК подобен конструктору, позволяющему из разных устройств собрать вычислительную машину, и объединяющим элементом его является системная плата или главная плата mainboard (MB). На системной плате размещается центральный процессор(ЦП), оперативная память: КЭШ L2 и RAM, микросхемы базовой системы ввода/вывода BIOS (данные аппаратов настройки), аккумулятор для ее питания.

Чипсет – набор управляющих микросхем, вспомогательных микросхем и контроллеров ввода/вывода. Он характеризует электрические свойства платы. На плате расположены разъемы расширения или слоты: разъемы для подключения интерфейсных кабелей, жестких дисков, последовательных и параллельных портов, последовательной шины.

Рис. 2.1. Блок-схема IBM-совместимого ПК

Платы бывают интегрированные и неинтегрированные. Интегрированные платы – платы, в которые встроены некоторые устройства (звуковая карта, видеокарта). Они более дешевые. Важным фактором платы являются ее габариты и конструктивное расположение соединительных разъемов, который определяется терминами «типоразмер, конструктив, form factor». Form factor задает совместимость с определенным корпусом, возможность охлаждения плотно размещенных устройств, перспективы модернизации ПК и расширения его функций. Основные типоразмеры материнской платы: AT, ATX, NLX, LPX. Главным разъемом материнской платы является разъем, в который вставляется микропроцессор. Этот разъем отличается количеством и расположением «ножек» (выводов) и их конструктивным исполнением или в виде щелевой контактной группы slot, или в виде прямоугольной панели socket. Выбор разъема определяет тип процессора.

Основными элементами IBM совместимого ПК являются:

– ЦПУ – ЦП – центральный процессор;

– КЭШ L2 – память;

– RAM – ОЗУ (SIMM, DIMM, RIMM, DDR);

– Чипсет – характеризует электрические характеристики процессора;

– LA – адаптер локальной сети;

– COM – последовательный порт;

– LPT1 – параллельный порт.

Операционная система с помощью Plug and Play выполняет настройки и выбор внешних устройств:

– IDE (Integrated devices Electronics) – адаптер для винчестера;

– HDD – жесткий диск;

– SB – звуковая карта;

– CDROM – дисковод лазерных дисков;

– LS120 – дисковод магнитооптических дисков 4,6 Гбайт;

– SCSI – универсальный интерфейс для любых классов устройств;

– PC/2 – последовательный интерфейс для мыши;

– ISA – шина;

– PCI – шина данных 32 разряда, шина адреса 32 разряда;

– ZIP – дисковод (замещение гибкого дисковода).