Основные этапы развития компьютерной техники. Сравнительные характеристики компьютеров разных поколений.

БОЛЬШАЯ ЛЕНИНГРАДСКАЯ БИБЛИОТЕКА - РЕФЕРАТЫ - Основные этапы развития компьютерной техники. Сравнительные характеристики компьютеров разных поколений.

Основные этапы развития компьютерной техники. Сравнительные характеристики компьютеров разных поколений.

1

2

`

Министерство образования Российской Федерации

КРАСНОЯРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ

УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра «Электроэнергетические системы и сети»

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА №1

Информатика

Тема: Основные этапы развития компьютерной техники. Сравнительные характеристики компьютеров разных поколений.

Выполнил студент ЗФ

специальность 140205

шифр 054108

Борисенко А.А.

Ачинск 2008

• 1.Возникновение и развитие персональных компьютеров…………………3
• 2.Отличительные особенности и классификация ПК. Модели и сферы применения 11
• 2.1. Consumer PC (массовый ПК). 11
• 2.2. Office PC (деловой ПК) 12
• 2.3. Mobile PC (портативный ПК) 13
• 2.4. Workstation PC (рабочая станция) 14
• 2.5. Entertainment PC (развлекательный ПК) 15
• 2.7. Новые виды ПК 15
• Список использованных источников и литературы 16

Персональными компьютерами называют компьютеры, а точнее электронно-вычислительные машины, обладающие одновременно следующими характеристиками:

относительно невысокая стоимость (доступная для приобретения в личное пользование значительной частью населения);

автономность эксплуатации без специальных требований к условиям окружающей среды;

гибкость архитектуры, обеспечивающую ее адаптивность к разнообразным применениям в сфере управления, науки, образования, в быту;

наличие «дружественных» операционной и интерфейсной систем, которые максимально упрощают пользователю работу с компьютером;

наличие достаточно развитого и относительно недорогого набора внешних устройств в «настольном» исполнении;

наличие аппаратных и программных ресурсов общего назначения, позволяющих решать реальные задачи по многим видам профессиональной деятельности;

высокая надежность работы (более 5000 часов наработки на отказ).

Для того, чтобы лучше представить, чем же все-таки персональные компьютеры отличаются от других электронно-вычислительных машин, начнем рассматривать историю возникновения ПК с момента появления первых ЭВМ, не забывая при этом более ранние достижения в истории вычислительной техники, благодаря которым стало возможным в конечном итоге создание персональных компьютеров: машина Паскаля (1642 г.), механический арифмометр Лейбница (1673 г.), «Аналитическая машина» Чарльза Бэббиджа (1820-1856 гг.), использование двоичной системы счисления путем применения электрических цепей компьютера (Клод Шеннон, конец 30-х гг. ХХ в.).

Возникновение электронно-вычислительных машин стало возможным после появления электронных ламп. В тридцатые годы они стали технической основной устройств обработки и хранения цифровой информации и широчайшим образом применялись в радиотехнических устройствах.

Первой действующей ЭВМ стал ENIAC (США, 1945-1946 гг.). Ее название по первым буквам соответствующих английских слов означает «электронно-числовой интегратор и вычислитель». Руководили его созданием Джон Моучли и Преспер Эккерт, продолжившие начатую в конце 30-х годов работу Джорджа Атанасова. Как и большинство другой создаваемой в то время техники, ENIAC создавался в военных целях. Внешне такая ЭВМ, как и другие ЭВМ первого поколения, представляли собой десятки стоек, каждая размером с большой книжный шкаф, наполненных электронными лампами, громоздкие печатающие агрегаты, и все это на площади сотни квадратных метров, со специальными системами охлаждения, источниками питания, постоянно гудящее и вибрирующее. Солдаты, приписанные к этой огромной машине, постоянно носились вокруг нее, скрепя тележками, доверху набитыми электронными лампами. Стоило перегореть хотя бы одной лампе, как ENIAC тут же вставал и начиналась суматоха: все спешно искали сгоревшую лампу. Когда все лампы работали, инженерный персонал мог настроить ENIAC на какую-нибудь задачу, вручную изменив подключения 6000 проводов. Все эти провода приходилось вновь переключать, когда вставала другая задача.

Иначе говоря, эта и ряд других ЭВМ первого поколения не имели важнейшего с точки зрения конструкторов последующих компьютеров качества - программа не хранилась в памяти машины, а набиралась достаточно сложным образом с помощью внешних коммутирующих устройств.

В решении этой проблемы основную заслугу приписывают Джону фон Нейману, американцу венгерского происхождения, блестящему ученому , известному многими достижениями - от разработки теории игр до вклада в создание ядерного оружия. «Архитектура фон Неймана», как ее теперь называют, базируется на принципах, сформулированных им в 1945 г. В их число входит и такой: в компьютере не придется изменять подключения проводов, если все инструкции будут храниться в его памяти. И как только эту идею воплотили на практике, родился современный компьютер. Первая ЭВМ с хранимой программой (EDSAC) была простроена в Великобритании в 1949 г.

Возникновение ЭВМ второго поколения было связано с приходом полупроводниковой техники - транзисторов. К началу шестидесятых годов они начали вытеснять электронные лампы из бытовой техники. Это произошло через десятилетие после того, как Bell Labs открыли, что крошечный кусочек кремния способен делать то же, что и электронная лампа. Транзисторы - подобно электронным лампам - действуют как электрические переключатели, потребляя при этом намного меньше электроэнергии, в результате выделяя гораздо меньше тепла и занимая меньше места. Первый транзистор был создан в 1948 г., а первая ЭВМ с его использованием - в 1956 г.

Изобретение транзисторов было первым шагом к уменьшению размеров компьютеров. К середине 60-х годов появились компактные внешние устройства для компьютеров, что позволило фирме Digital Equipment выпустить в 1965 г. первый мини-компьютер PDP-8 размером с холодильник и стоимостью 20000 долларов. Это был первый компьютер, который мог себе позволить приобрести потребитель.

Но к тому времени был подготовлен ещё один шаг к миниатюризации компьютеров - были изобретены интегральные схемы.

В 1959 году инженеры фирмы «Texas Instruments» разработали способ, как разместить внутри одного полупроводникового кристалла несколько транзисторов и соединить их между собой. Полученные электронные схемы стали называть интегральными схемами, или чипами. Чипы, используемые в современных компьютерах, представляют собой интегральные схемы, эквивалентные миллионам транзисторов, размещенных на кусочке кремния площадью менее пяти квадратных сантиметров. Изобретение интегральных схем позволило перейти к третьему поколению ЭВМ. В 1968 году фирма Burroughs выпустила первый компьютер на интегральных схемах, а в 1970 г. фирма Intel начала продавать интегральные схемы памяти.

Подлинную революцию в вычислительной технике произвело создание микропроцессора. В 1971 году компанией «Intel» было создано устройство, реализующее на крошечной микросхеме функции такие же, как центральный процессор большой ЭВМ. 15 ноября 1971 года «Intel 4004» - так назвали микропроцессор - был представлен общественности. Поскольку для хранения одной цифры калькулятору требуется 4 бита, «Intel 4004» был четырехразрядным процессором. Следующий микропроцессор предназначался для установки в терминал и должен был обрабатывать символьную информацию. Поскольку каждый символ кодируется одним байтом (8 бит), следующая модель «Intel 8008» стала 8-рарядной; она появилась в 1972 году и предназначалась для выполнения достаточно простых задач ввиду очень ограниченного объема памяти.

Новый качественный скачок был совершен в апреле 1974 г., когда компанией «Intel» был создан «Intel 8080» - первый в мире процессор, походивший на «настоящую» вычислительную машину. По размерам он не превышал 8008, но содержал на 2700 транзисторов больше и стоил на 200 долларов меньше.11 Билл Гейтс. Дорога в будущее/Пер. с англ. М.: Русская редакция, 1996. С.15. Хотя процессор обрабатывал 8-разрядные данные, адрес его ОЗУ был двухбайтовым. Таким образом, 8080 мог иметь до 64 килобайт памяти, что по тем временам программистам казалось недостижимым пределом.

Дальнейшее развитие событий происходило прямо-таки с фантастической скоростью: за десятилетие был пройден путь от изобретения 4-разрядного микропроцессора до достаточно сложной

32-разрядной. Было ликвидировано отставание микропроцессорной техники от обычных ЭВМ и началось интенсивное вытеснение последних (все ЭВМ четвертого поколения собраны на базе того или иного микропроцессора). Для иллюстрации укажем, что первый микропроцессор «Intel 4004» содержал 2200 транзисторов, «Intel 8080» - 4800, «Intel 80486» - около 1,2 миллиона, а современный «Pentium» - около 3 миллионов.22 Могилев А.В., Пак Н.И., Хеннер Е.К. Информатика: Учеб. пособие для студентов пед. вузов/ По ред. Е.К. Хеннера. М.: Академия, 1999. С.478. Процесс постоянного роста числа транзисторов в производимых микропроцессорах среди инженеров называют законом Мура (Гордон Мур - один из основателей фирмы Intel), который еще в 1965 году предсказал, что число транзисторов в компьютерных чипах ежегодно будет удваиваться.

Последствия создания микропроцессора оказались огромны не только для вычислительной техники, но и для научно-технического прогресса в целом. В области разработки ЭВМ первым таким последствием оказалось создание персональных компьютеров (ПК).

Небольшие компьютеры, предназначенные для одного пользователя, который в каждый момент решает не более одной задачи, использовались в профессиональной деятельности уже в начале 70-х годов. Восьмиразрядные процессоры i8080 и Z80 в сочетании с операционной системой CP/М позволили создать ряд таких компьютеров, но, тем не менее, началом эры их массового появления стал 1976 год, когда появился знаменитый «Apple», созданный молодыми американскими инженерами Стивом Возняком и Стивом Джобсом. За несколько лет было продано около 2 млн. экземпляров лишь этих ПК (особенно «Apple-2»), то есть впервые в мировой практике компьютер стал устройством массового производства. Вскоре лидерство в этой области захватила фирма IBM - компьютерный гигант, представивший в 1981 году свой персональный компьютер IBM РС. Его модели РС ХТ (1983 г.), РС АТ (1984 г.), ПК с микропроцессором Pentium (начало 90-х годов) стали, каждый в свое время, ведущими на мировом рынке ПК.

Успех IBM связывают с тем, что именно она начала разработку компьютеров с масштабируемой и открытой архитектурой.

Вплоть до 1964 года каждая модель компьютера, даже от одного изготовителя была уникальна и требовала своей операционной системы - фундаментальной программы, управляющей компонентами компьютера, координирующей их взаимодействие, на основе которой работают все другие программы. Поэтому перенос программного обеспечения с одного компьютера на другой требовал немалых усилий.

IBM, начиная с компьютеров семейства System/360 (мэйнфрейм11 Большие компьютеры, самые мощные ЭВМ, обслуживающие крупные предприятия.) решает производить их с масштабируемой архитектурой (само понятие в то время еще не существовало). Модели, построенные по разным технологиям - от медленных до самых быстрых, от компактных до гигантов - должны были работать под управлением одной и той же операционной системы. Тогда заказчики смогут переносить программы с одной машины на другую. Периферия и аксессуары тоже должны были стать универсальными для разных моделей.

Масштабируемая архитектура полностью изменила компьютерную индустрию. System/360 пользовалась колоссальным успехом, и в течение тридцати лет IBM сохраняла сильные позиции в производстве мэйнфреймов. Вскоре и другие фирмы тоже начали предлагать мэйнфреймы, совместимые с IBM. К середине семидесятых важность совместимости с 360 серией стала очевидной. Преуспевали только те производители, чье оборудование работало с операционными системами корпорации IBM.

В начале 80-х годов IBM решила применить принцип открытой архитектуры и к персональным компьютером. В то время ее позиции в их продаже не были столь сильны. Стремясь завоевать рынок ПК как можно скорее, IBM решила покупать микропроцессоры у фирмы Intel (хотя обычно сама разрабатывала их для своей продукции), а за разработкой операционной системы для своих ПК обратилась к созданной в 1975 году и уже довольно известной своими программами фирме Microsoft (основатели - Билл Гейтс и Пол Аллен).

Microsoft поддержала планы IBM по массовому производству персональных компьютеров. Для разработки операционной системы она пригласила к себе на работу ведущего инженера из Сиэтла Тима Патерсона, и вскоре была создана дисковая операционная система фирмы Microsoft, или MS-DOS.

Microsoft с IBM заключила важную для себя сделку, ставшую затем легендарной: IBM за низкую однократную плату были переданы права на использование MS-DOS на стольких компьютерах, сколько она сумеет реализовать. Однако контроль за будущими улучшениями операционной системы оставался за Microsoft. 11 Билл Гейтс. Дорога в будущее/Пер. с англ. М.: Русская редакция, 1996. С.49. Появились тысячи прикладных программ, совместимых с MS-DOS, что в свою очередь еще больше способствовало росту продаж персональных компьютеров.

Открытость архитектуры компьютеров IBM стала мощным стимулом для поставщиков отдельных компонентов, разработчиков программных продуктов и других участников компьютерного бизнеса.

В течение трех лет исчезли почти все конкурирующие стандарты персональных компьютеров. Исключение составили только Apple II и Macintosh фирмы Apple. Все другие фирмы либо обанкротились, либо были переориентированы на выпуск IBM-совместимых машин. В конце концов и сама IBM утратила контроль над архитектурой персональных компьютеров. IBM-PC стал промышленным стандартом de-facto.

Подводя итог рассмотрению истории возникновения ПК, необходимо сказать следующее. На начальных этапах развития вычислительной техники компьютеры использовались исключительно в промышленных целях. Ввиду очень высокой себестоимости их не могли себе позволить обычные люди.

Однако потребность в получении и обработке информации была у всех. И как только реализация этой потребности стала возможной (в основном за счет снижения себестоимости процессоров), появились персональные компьютеры. Массовое производство ПК привело к их повсеместному распространению и использованию как в быту, так и в коммерческих целях. Благодаря этому стало возможным и появление Интернета, который в свою очередь еще больше усилил популярность персональных компьютеров.

2. Отличительные особенности и классификация ПК. Модели и сферы применения

Для классификации персональных компьютеров используем спецификацию РС99 (международный сертификационный стандарт, разработанный представителями Intel, Microsoft и других фирм в 1999 г.), которая делит все ПК на следующие пять категорий: Consumer PC (массовый ПК), Office PC (деловой ПК), Mobile PC (портативный ПК), Workstation PC (рабочая станция), Entertainment PC (развлекательный ПК). Кроме этих видов рассмотрим также карманные персональные компьютеры - новый вид ПК.

Поскольку последние версии игр, а также существующие обучающие программы (в том числе очень популярная в последнее время «Большая энциклопедия Кирилла и Мефодия») требуют достаточно много ресурсов, требования к домашним компьютерам предъявляются очень высокие:

* процессор Pentium 4 с тактовой частотой 2,4 ГГц и поддержкой технологии Hyper-Threading (обеспечивает значительный прирост скорости при одновременном запуске нескольких приложений);

* оперативная память типа DDR PC2100 или PC2700 объемом 256 или 512 Мбайт;

* системная плата на базе набора микросхем Intel 865 PE;

* жесткий диск объемом 60-80 Гбайт со скоростью вращения 7200 оборотов/мин.;

* видеоадаптер на базе процессора nVidia GeForce4 Ti4200 с памятью объемом 128 Мбайт;

* звуковой адаптер, встроенный в системную плату;

* комбинированный оптический привод DVD/CDRW;

* встроенный сетевой адаптер;

* порты USB 2.0 (в том числе выведенные на переднюю панель) и FireWire (IEEE 1394);

* предустановленная операционная система Windows XP Home Edition;

* клавиатура + мышь;

* гарантия не менее двух лет.

Цена такого ПК -- от 900 до 1050 долларов. 11 Дмитриев, Александр. Домашние ПК для школьника и студента. Взгляд производителя// Мир ПК. 2003.9. С.28-29.

Издательством «РС Magazine» лучшими в России в 2003 году были признаны следующие модели домашних компьютеров: GEG Popular PIV2.6HT компании Kraftway (Россия), Proxima MC510WH компании R-Style и KIT MAX 2800+ одноименной компании (№ 4 2004 года, с.101).

Все они, безусловно, соответствуют вышеуказанным требованиям, однако ввиду высокой стоимости (к указанным 900-1050 долларам следует еще прибавить стоимость монитора, а возможно принтера и сканера) для многих потребителей России они еще малодоступны. Поэтому в действительности большинство домашних ПК обладают более низкими производительными характеристиками. А вышеуказанные модели по показателям можно отнести к развлекательным ПК: их можно использовать как основу для домашнего кинотеатра или мощной графической станции (глава 2.5 настоящей работы).

Портативные ПК (ноутбуки), как правило, также используется в бизнесе, особенно в тех видах деятельности, которые требуют частых переездов (компьютер «для тех, кто в пути»). В данном случае не требуется сверхвысокой вычислительной мощности и развитых сетевых возможностей, зато очень важны низкий вес и возможность длительной работы от батарей. Обязательным является наличие средств для создания соединений удаленного доступа (средств компьютерной связи). Производительность же данных компьютеров может сильно отличаться: процессоры от 1,4 до 3,06 ГГц, ОЗУ от 256 до 512 Мбайт.

Издательством «РС Magazine» среди лучших ноутбуков в 2003 г. названы A2500H компании ASUS (хорошие возможности связи с внешним миром - пять гнезд USB, инфракрасный, FireWire и параллельный порты, встроенный накопитель для флэшкарт SD, ММС, Memory Stick и Memory Stick Pro); Nautilus B570W компании RoverBook (сочетание высокого быстродействия и длительного времени автономной работы, наличие модуля беспроводной связи Wi-Fi 802.11b); iRU Brava 2717 (одна из наиболее «навороченных» моделей - 17-дюймовый дисплей, процессор Pentium4 c частотой 3,06 ГГц и поддержкой технологии Hyper-Threading) и Samsung X10 - лучший в номинации «Тонкие и легкие» (№ 4 2004 года, с.105-109).

Развлекательный персональный компьютер предназначен для работы с

приложениями мультимедиа (в частности, трехмерными играми) и для прочих нужд домашнего пользователя. В целом он способен заменить музыкальный центр, телевизор, видеомагнитофон. Как уже говорилось, по своим характеристикам он должен соответствовать лучшим моделям домашних компьютеров (см. главу 2.1 настоящей работы).

В последние два года широкое распространение получили карманные персональные компьютеры (КПК). Новинкой 2003 г. стали планшетные ПК. Эти компьютеры вышли из категории ноутбуков и постепенно начинают вытеснять их.

КПК представляют собой небольшие устройства (действительно помещаемые в кармане, если не рубашки, то куртки), работающие под управлением специальной операционной системы, позволяющей не только пересылать данные между ним и настольным ПК, т.е. синхронизировать их, но и устанавливать на него дополнительные программы. Наиболее известной в настоящее время является Windows CE фирмы Microsoft. Ее последняя модификация имеет интерфейс, подобный Windows 98, и требует использования процессоров Intel StrongArm и совместимых с ними PXA250, 255 и последующих. Такой тандем называется платформой Pocket PC 2002, а КПК, его использующие, - Pocket PC 2002.

Карманные персональные компьютеры ввиду высокой цены пока еще не получили широкого распространения. Однако со снижением себестоимости они станут так же необходимы каждому человеку, как мобильные телефоны, и станут так же массово использоваться.