Министерствообразования Российской Федерации
КРАСНОЯРСКИЙГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ
УНИВЕРСИТЕТ
Кафедра «Электроэнергетическиесистемы и сети»
КОНТРОЛЬНАЯРАБОТА №1
Информатика
Тема: Основныеэтапы развития компьютерной техники. Сравнительные характеристики компьютеровразных поколений.
Выполнил студент ЗФ
специальность 140205
шифр 054108
Борисенко А.А.
Ачинск 2008Оглавление
1.Возникновение и развитиеперсональных компьютеров…………………3
2.Отличительные особенности иклассификация 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 (развлекательныйПК)… 15
2.7. Новые виды ПК… 15
Список использованных источников илитературы… 161. Возникновение и развитие персональных компьютеров.
Персональнымикомпьютерами называют компьютеры, а точнее электронно-вычислительные машины,обладающие одновременно следующими характеристиками:
1) относительноневысокая стоимость (доступная для приобретения в личное пользованиезначительной частью населения);
2) автономностьэксплуатации без специальных требований к условиям окружающей среды;
3) гибкостьархитектуры, обеспечивающую ее адаптивность к разнообразным применениям в сфереуправления, науки, образования, в быту;
4) наличие«дружественных» операционной и интерфейсной систем, которые максимально упрощаютпользователю работу с компьютером;
5) наличиедостаточно развитого и относительно недорогого набора внешних устройств в«настольном» исполнении;
6) наличиеаппаратных и программных ресурсов общего назначения, позволяющих решатьреальные задачи по многим видам профессиональной деятельности;
7) высокаянадежность работы (более 5000 часов наработки на отказ).
Для того, чтобы лучшепредставить, чем же все-таки персональные компьютеры отличаются от другихэлектронно-вычислительных машин, начнем рассматривать историю возникновения ПКс момента появления первых ЭВМ, не забывая при этом более ранние достижения вистории вычислительной техники, благодаря которым стало возможным в конечномитоге создание персональных компьютеров: машина Паскаля (1642 г.), механическийарифмометр Лейбница (1673 г.), «Аналитическая машина» Чарльза Бэббиджа(1820-1856 гг.), использование двоичной системы счисления путем примененияэлектрических цепей компьютера (Клод Шеннон, конец 30-х гг. ХХ в.).
Возникновение электронно-вычислительныхмашин стало возможным после появления электронных ламп. В тридцатые годыони стали технической основной устройств обработки и хранения цифровойинформации и широчайшим образом применялись в радиотехнических устройствах.
Первой действующей ЭВМ стал ENIAC (США, 1945-1946 гг.). Ее название попервым буквам соответствующих английских слов означает «электронно-числовойинтегратор и вычислитель». Руководили его созданием Джон Моучли и ПресперЭккерт, продолжившие начатую в конце 30-х годов работу Джорджа Атанасова. Как ибольшинство другой создаваемой в то время техники, ENIAC создавался в военных целях. Внешне такая ЭВМ, как идругие ЭВМ первого поколения, представляли собой десятки стоек, каждая размеромс большой книжный шкаф, наполненных электронными лампами, громоздкие печатающиеагрегаты, и все это на площади сотни квадратных метров, со специальнымисистемами 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 хотябы одной лампе, как ENIAC тут жевставал и начиналась суматоха: все спешно искали сгоревшую лампу. Когда вселампы работали, инженерный персонал мог настроить ENIAC на какую-нибудь задачу, вручную изменив подключения6000 проводов. Все эти провода приходилось вновь переключать, когда вставала другаязадача.
Иначе говоря, эта и ряд других ЭВМпервого поколения не имели важнейшего с точки зрения конструкторов последующихкомпьютеров качества – программа не хранилась в памяти машины, а набираласьдостаточно сложным образом с помощью внешних коммутирующих устройств.
В решении этой проблемы основнуюзаслугу приписывают Джону фон Нейману, американцу венгерского происхождения,блестящему ученому, известному многими достижениями – от разработки теории игрдо вклада в создание ядерного оружия. «Архитектура фон Неймана», как ее теперьназывают, базируется на принципах, сформулированных им в 1945 г. В их числовходит и такой: в компьютере не придется изменять подключения проводов, есливсе инструкции будут храниться в его памяти. И как только эту идею воплотили напрактике, родился современный компьютер. Первая ЭВМ с хранимой программой (EDSAC) была простроена в Великобритании в1949 г.
Возникновение ЭВМ второго поколениябыло связано с приходом полупроводниковой техники – транзисторов. Кначалу шестидесятых годов они начали вытеснять электронные лампы из бытовойтехники. Это произошло через десятилетие после того, как Bell Labs открыли, что крошечный кусочек кремния способенделать то же, что и электронная лампа. Транзисторы – подобно электронным лампам– действуют как электрические переключатели, потребляя при этом намного меньшеэлектроэнергии, в результате выделяя гораздо меньше тепла и занимая меньше места. Первый транзистор был создан в1948 г., а первая ЭВМ с его использованием – в 1956 г.
Изобретение транзисторов было первымшагом к уменьшению размеров компьютеров. К середине 60-х годов появилиськомпактные внешние устройства для компьютеров, что позволило фирме DigitalEquipment выпустить в 1965 г. первый мини-компьютер PDP-8 размером схолодильник и стоимостью 20000 долларов. Это был первый компьютер, который могсебе позволить приобрести потребитель.
Но к тому времени был подготовлен ещёодин шаг к миниатюризации компьютеров – были изобретены интегральные схемы.
В 1959 году инженеры фирмы «Texas Instruments» разработали способ, как разместитьвнутри одного полупроводникового кристалла несколько транзисторов и соединитьих между собой. Полученные электронные схемы стали называть интегральнымисхемами, или чипами. Чипы, используемые в современных компьютерах,представляют собой интегральные схемы, эквивалентные миллионам транзисторов,размещенных на кусочке кремния площадью менее пяти квадратных сантиметров.Изобретениеинтегральных схем позволило перейти к третьему поколению ЭВМ. В 1968 году фирмаBurroughs выпустила первый компьютер на интегральных схемах, а в 1970 г. фирмаIntel начала продавать интегральные схемы памяти.
Подлинную революцию в вычислительнойтехнике произвело создание микропроцессора. В 1971 году компанией «Intel» было создано устройство,реализующее на крошечной микросхеме функции такие же, как центральный процессорбольшой ЭВМ. 15 ноября 1971 года «Intel 4004» – так назвали микропроцессор –был представлен общественности. Поскольку для хранения одной цифры калькуляторутребуется 4 бита, «Intel 4004» был четырехразрядным процессором. Следующиймикропроцессор предназначался для установки в терминал и должен был обрабатыватьсимвольную информацию. Поскольку каждый символ кодируется одним байтом (8 бит),следующая модель «Intel 8008» стала 8-рарядной; она появилась в 1972 году ипредназначалась для выполнения достаточно простых задач ввиду оченьограниченного объема памяти.
Новый качественный скачок былсовершен в апреле 1974 г., когда компанией «Intel» был создан «Intel 8080» –первый в мире процессор, походивший на «настоящую» вычислительную машину. Поразмерам он не превышал 8008, но содержал на 2700 транзисторов больше и стоилна 200 долларов меньше.1 Хотя процессор обрабатывал8-разрядные данные, адрес его ОЗУ был двухбайтовым. Таким образом, 8080 могиметь до 64 килобайт памяти, что по тем временам программистам казалосьнедостижимым пределом.
Дальнейшее развитие событийпроисходило прямо-таки с фантастической скоростью: за десятилетие былпройден путь от изобретения 4-разрядного микропроцессора до достаточно сложной
32-разрядной. Было ликвидированоотставание микропроцессорной техники от обычных ЭВМ и началось интенсивноевытеснение последних (все ЭВМ четвертого поколения собраны на базе того илииного 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.2 Процесспостоянного роста числа транзисторов в производимых микропроцессорах средиинженеров называют законом Мура (Гордон Мур – один из основателей фирмы Intel), который еще в 1965 годупредсказал, что число транзисторов в компьютерных чипах ежегодно будетудваиваться.
Последствия созданиямикропроцессора оказались огромны не только для вычислительной техники, но идля научно-технического прогресса в целом. В области разработки ЭВМ первымтаким последствием оказалось создание персональных компьютеров (ПК).
Небольшие компьютеры, предназначенныедля одного пользователя, который в каждый момент решает не более одной задачи,использовались в профессиональной деятельности уже в начале 70-х годов.Восьмиразрядные процессоры i8080и Z80 в сочетании с операционнойсистемой CP/М позволили создать ряд такихкомпьютеров, но, тем не менее, началом эры их массового появления стал 1976год, 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 мировойпрактике компьютер стал устройством массового производства. Вскоре лидерство вэтой области захватила фирма IBM –компьютерный гигант, представивший в 1981 году свой персональный компьютер IBM РС. Его модели РС ХТ (1983 г.), РСАТ (1984 г.), ПК с микропроцессором Pentium (начало 90-х годов) стали, каждый в свое время, ведущими намировом рынке ПК.
Успех IBM связывают с тем, что именно она начала разработкукомпьютеров с масштабируемой и открытой архитектурой.
Вплоть до 1964 года каждая моделькомпьютера, даже от одного изготовителя была уникальна и требовала своейоперационной 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 требовалнемалых усилий.
IBM, начиная скомпьютеров семейства System/360 (мэйнфрейм1) решает производить их с масштабируемой архитектурой (само понятие в товремя еще не существовало). Модели, построенные по разным технологиям – отмедленных до самых быстрых, от компактных до гигантов – должны были работатьпод управлением одной и той же операционной системы. Тогда заказчики смогутпереносить программы с одной машины на другую. Периферия и аксессуары тожедолжны были стать универсальными для разных моделей.
Масштабируемая архитектура полностьюизменила компьютерную индустрию. System/360пользовалась колоссальным успехом, и в течение тридцати лет IBM сохраняла сильные позиции впроизводстве мэйнфреймов. Вскоре и другие фирмы тоже начали предлагать мэйнфреймы, совместимые с IBM. К середине семидесятых важностьсовместимости с 360 серией стала очевидной. Преуспевали только тепроизводители, чье оборудование работало с операционными системами корпорации IBM.
В начале 80-хгодов IBM решила применить принцип открытой архитектуры и кперсональным компьютером. В то время ее позиции в их продаже не были стольсильны. Стремясь завоевать рынок ПК как можно скорее, IBM решила покупатьмикропроцессоры у фирмы Intel (хотя обычно сама разрабатывала их длясвоей продукции), а за разработкой операционной системы для своих ПК обратиласьк 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 персональныхкомпьютеров. Для разработки операционной системы она пригласила к себе наработу ведущего инженера из Сиэтла Тима Патерсона, и вскоре была созданадисковая операционная система фирмы Microsoft, или MS-DOS.
Microsoft с IBM заключила важную для себя сделку, ставшую затем легендарной:IBM за низкую однократную плату былипереданы права на использование MS-DOS на стольких компьютерах, сколько онасумеет реализовать. Однако контроль за будущими улучшениями операционнойсистемы оставался за Microsoft. 1 Появились тысячи прикладных программ, совместимых с MS-DOS, что в свою очередь еще больше способствовало роступродаж персональных компьютеров.
Открытость архитектуры компьютеров IBM стала мощным стимулом дляпоставщиков отдельных компонентов, разработчиков программных продуктов и другихучастников компьютерного бизнеса.
В течение трех лет исчезли почти всеконкурирующие стандарты персональных компьютеров. Исключение составили только Apple II и Macintosh фирмы Apple. Все другие фирмы либообанкротились, либо были переориентированы на выпуск IBM-совместимых машин. В конце концов и сама IBM утратила контроль над архитектуройперсональных компьютеров. IBM-PC стал промышленным стандартом de-facto.
Подводя итог рассмотрению историивозникновения ПК, необходимо сказать следующее. На начальных этапах развитиявычислительной техники компьютеры использовались исключительно в промышленныхцелях. Ввиду очень высокой себестоимости их не могли себе позволить обычные люди.
Однако потребность в получении иобработке информации была у всех. И как только реализация этой потребностистала возможной (в основном за счет снижения себестоимости процессоров),появились персональные компьютеры. Массовое производство ПК привело к ихповсеместному распространению и использованию как в быту, так и в коммерческихцелях. Благодаря этому стало возможным и появление Интернета, который в своюочередь еще больше усилил популярность персональных компьютеров./>
2. Отличительные особенностии классификация ПК. Модели и сферы применения
Для классификации персональных компьютеров используем спецификациюРС99 (международный сертификационный стандарт, разработанныйпредставителями Intel, Microsoftи других фирм в 1999 г.), которая делит все ПК на следующие пять категорий: Consumer PC (массовый ПК), Office PC (деловой ПК), Mobile PC (портативныйПК), Workstation PC (рабочая станция), Entertainment PC (развлекательныйПК). Кроме этих видов рассмотрим также карманные персональные компьютеры –новый вид ПК. 2.1. Consumer PC (массовый ПК).
«Массовый (или домашний) компьютер» – на сегодняшний день понятие очень широкое. Согласно спецификации PC99 большинство персональныхкомпьютеров в настоящее время попадают в эту категорию. В первую очередьпотребителями данного класса компьютеров являются дети и молодежь. Онииспользуют его в основном для игр, работы с развлекательными и обучающимипрограммами, обработки и последующей записи фото-, видео- и аудиоматериалов навнешние носители, поиска информации в Интернете, подготовки документов вприложениях типа Microsoft Office, обмена данными по электронной почте.
Поскольку последниеверсии игр, а также существующие обучающие программы (в том числе очень популярнаяв последнее время «Большая энциклопедия Кирилла и Мефодия») требуют достаточномного ресурсов, требования к домашним компьютерам предъявляются очень высокие:
• процессор Pentium 4 с тактовойчастотой 2,4 ГГц и поддержкой технологии Hyper-Threading (обеспечиваетзначительный прирост скорости при одновременном запуске нескольких приложений);
• оперативная память типа DDR PC2100или PC2700 объемом 256 или 512 Мбайт;
• системная плата на базе наборамикросхем Intel 865 PE;
• жесткий диск объемом 60-80 Гбайт соскоростью вращения 7200 оборотов/мин.;
• видеоадаптер на базе процессораnVidia GeForce4 Ti4200 с памятью объемом 128 Мбайт;
• звуковой адаптер, встроенный всистемную плату;
• комбинированный оптический приводDVD/CDRW;
• встроенный сетевой адаптер;
• порты USB 2.0 (в том числевыведенные на переднюю панель) и FireWire (IEEE 1394);
• предустановленная операционнаясистема Windows XP Home Edition;
• клавиатура + мышь;
• гарантия не менее двух лет.
Цена такого ПК — от 900 до 1050долларов. 1
Издательством «РС Magazine» лучшими в России в 2003 году былипризнаны следующие модели домашних компьютеров: GEG Popular PIV2.6HTкомпании Kraftway (Россия), Proxima MC510WHкомпании R-Style и KIT MAX 2800+одноименной компании (№ 4 2004 года, с.101).
Все они, безусловно, соответствуютвышеуказанным требованиям, однако ввиду высокой стоимости (к указанным 900-1050долларам следует еще прибавить стоимость монитора, а возможно принтера исканера) для многих потребителей России они еще малодоступны. Поэтому в действительности большинство домашних ПКобладают более низкими производительными характеристиками. Авышеуказанные модели по показателям можно отнести к развлекательным ПК: ихможно использовать как основу для домашнего кинотеатра или мощной графическойстанции (глава 2.5 настоящей работы). 2.2. Office PC(деловой ПК)
Деловой (или корпоративный) компьютерпо своим характеристикам очень похож домашний. Однако имеются и отличия. Исходяиз названия это компьютер для работы в офисе. Соответственно появляетсяпотребность в том, чтобы компьютер мог работать в локальной сети организации,то есть у него должна быть системная плата. С другой стороны деловые компьютерыне предназначены для активной работы с «тяжелыми» мультимедийными приложениями,поэтому требования, предъявляемые к их видеосистеме, несколько ниже, чем впредыдущем случае:
• процессор Pentium 4 с тактовойчастотой от 1,4 ГГц;
• оперативная память типа DDR PC2100или PC2700 объемом 128 или 256 Мбайт;
• жесткий диск объемом 20-40 Гбайт;
• видеоадаптер на базе процессораnVidia GeForce4 МХ 440-SE спамятью в 64 Мбайта;
• накопитель CD-RОМ.
В соответствии с рейтингом «РС Magazine» лучшими среди корпоративныхкомпьютеров в 2003 году признаны Aquarius Elt DF240, Depo Myst 250, Kraftway GEG Prestige 41240A (№ 4 2004 года, с.100).
Интересно, что в последние годыпроизводители персональных компьютеров, как и других составляющих электронногоофиса, учитывают не только производительность техники, но и ее безопасность.Одна из главных задач в этом ряду – снижение шума, издаваемого устройствами приработе. Среди таких «малошумных» ПК называют модель Scenic W600 компании Fujitsu-Siemens Computers. Уровень шума у этого компьютераменее 28дБ, что на 50% ниже, чем у других ПК с такой же производительностью.12.3. Mobile PC (портативный ПК)
Портативные ПК(ноутбуки), как правило, также используется в бизнесе, особенно в тех видахдеятельности, которые требуют частых переездов (компьютер «для тех, кто впути»). В данном случае не требуется сверхвысокой вычислительной мощности и развитыхсетевых возможностей, зато очень важны низкий вес и возможность длительнойработы от батарей. Обязательным является наличие средств для созданиясоединений удаленного доступа (средств компьютерной связи). Производительностьже 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 параллельныйпорты, встроенный накопитель для флэшкарт SD, ММС, Memory Stick и Memory Stick Pro); Nautilus B570W компании RoverBook (сочетаниевысокого быстродействия и длительного времени автономной работы, наличие модулябеспроводной связи Wi-Fi 802.11b); iRU Brava 2717 (одна из наиболее «навороченных» моделей –17-дюймовый дисплей, процессор Pentium4 c частотой 3,06 ГГц и поддержкойтехнологии Hyper-Threading) и Samsung X10 – лучший в номинации «Тонкие и легкие» (№ 4 2004 года,с.105-109). 2.4. Workstation PC(рабочая станция)
Рабочие станции используются там, гдетребуются интенсивные вычисления и возможностей обычных ПК недостаточно. Частоони ориентированы на решения специальных задач: AutoCAD, Pro/Engineer и другие пакеты, используемые инженерами,аналитиками и учеными.
Внешне рабочие станции выглядят какобычные ПК, но достаточно заглянуть внутрь, чтобы обнаружить существенныеразличия. Часто это многопроцессорные (2 или 4) компьютеры с возможностьюувеличения емкости системного ОЗУ; в корпусе предусмотрено большое числоотсеков для жестких дисков. К самим жестким дискам также предъявляютсяповышенные требования: высокая скорость вращения шпинделя (не 7200оборотов/мин., как у домашнего ПК, а 10 или 15 тыс. оборотов/мин.). Это обусловленонеобходимостью работы с огромными базами данных, а также программами, интенсивноиспользующими диск.
Среди лучших моделей рабочих станцийможно назвать следующие: Dell Precision Workstation 340 компании Dell (Pentium4 2,53 ГГц, 1 Гбайт памяти RDRAМ, жесткий диск объемом 118 Гбайт), Dell Precision Workstation 530 (два 2,4 ГГц процессора Xeon, 1 Гбайт памяти RDRAM, жесткий диск объемом 35 Гбайт и скоростью вращения15000 оборотов/мин.).12.5. Entertainment PC (развлекательныйПК)
Развлекательныйперсональный компьютер предназначен для работы с
приложениями мультимедиа(в частности, трехмерными играми) и для прочих нужд домашнего пользователя. В целомон способен заменить музыкальный центр, телевизор, видеомагнитофон. Как ужеговорилось, по своим характеристикам он должен соответствовать лучшим моделямдомашних компьютеров (см. главу 2.1 настоящей работы). 2.7. Новые видыПК
В последние два годаширокое распространение получили карманные персональные компьютеры (КПК).Новинкой 2003 г. стали планшетные ПК. Эти компьютеры вышли из категорииноутбуков и постепенно начинают вытеснять их.
КПК представляют собой небольшиеустройства (действительно помещаемые в кармане, если не рубашки, то куртки),работающие под управлением специальной операционной системы, позволяющей нетолько пересылать данные между ним и настольным ПК, т.е. синхронизировать их,но и устанавливать на него дополнительные программы. Наиболее известной внастоящее время является Windows CE фирмы Microsoft. Ее последняя модификация имеетинтерфейс, подобный Windows 98, и требует использования процессоров IntelStrongArm и совместимых с ними PXA250, 255 и последующих. Такой тандемназывается платформой Pocket PC 2002, а КПК, его использующие, – Pocket PC2002.
Карманные персональные компьютерыввиду высокой цены пока еще не получили широкого распространения. Однако соснижением себестоимости они станут так же необходимы каждому человеку, какмобильные телефоны, и станут так же массово использоваться./>/>/>/>/>/>Список использованных источников и литературы
1. Баулин, Александр. Бои карманногозначения// Мир ПК. 2003. 6. С.12-25.
2. Гейтс, Билл.Дорога в будущее/Пер. с англ. М.: Русская редакция, 1996. 312 с.
3. Дмитриев,Александр. Домашние ПК для школьника и студента. Взгляд производителя// Мир ПК.2003.9. С.24-30.
4. Дмитриев,Александр. Scenic полезен для здоровья// Мир ПК.2003.6. С.40.
5. Информатика дляюристов и экономистов/ Под ред. Симановича. СПб., 2001.