Эволюция ЭВМ

1. Эволюция  ЭВМ

 

1824 год — первый рабочий компьютер приводился в действие паровой машиной

конец XIX вв — механические вычислительные устройства, арифмометры

1945 год — первый компьютер в США работал на основе радио-ламп

К ПЕРВОМУ ПОКОЛЕНИЮ  ЭВМ относятся машины, созданные на рубеже 50-х годов: в схемах использовались ЭЛЕКТРОННЫЕ ЛАМПЫ. Команд было мало, управление - простым, а показатели объема оперативной памяти и быстродействия - низкими. Быстродействие порядка 10-20 тысяч операций в секунду. Для ввода и вывода использовались печатающие устройства, магнитные ленты, перфокарты и перфоленты.

Ко  ВТОРОМУ ПОКОЛЕНИЮ  ЭВМ относятся те машины, которые были сконструированы в 1955-65 гг. В них использовались как электронные лампы, так и ТРАНЗИСТОРЫ. Оперативная память была построена на магнитных сердечниках. В это время появились магнитные барабаны и первые магнитные диски. Появились так называемые ЯЗЫКИ ВЫСОКОГО УРОВНЯ, средства которых допускают описание всей последовательности вычислений в наглядном, легко воспринимаемом виде. Появился большой набор библиотечных программ для решения различных математических задач. Машинам второго поколения была свойственна ПРОГРАММНАЯ НЕСОВМЕСТИМОСТЬ, которая затрудняла организацию крупных информационных систем, поэтому в середине 60х годов наметился переход к созданию ЭВМ, программно совместимых и построенных на микроэлектронной технологической базе.

ТРЕТЬЕ  ПОКОЛЕНИЕ ЭВМ. Это машины, создаваемые после 60х годов, обладающих единой архитекрурой, т.е. программно совместимых. Появились возможности МУЛЬТИПРОГРАММИРОВАНИЯ, т.е. ОДНОВРЕМЕННОГО ВЫПОЛНЕНИЯ НЕСКОЛЬКИХ ПРОГРАММ. В ЭВМ третьего поколения применялись ИНТЕГРАЛЬНЫЕ СХЕМЫ.

ЧЕТВЕРТОЕ ПОКОЛЕНИЕ ЭВМ. Это нынешнее поколение ЭВМ, разработанных после 1970г. Машины 4го поколения проектировались в расчёте на эффективное использование современных высокоуровневых языков и упрощение процесса программирования для конечного пользователя.

В аппаратурном отношении для них характерно использование БОЛЬШИХ ИНТЕГРАЛЬНЫХ СХЕМ как элементной базы и наличие быстродействующих запоминающих устройств с произвольной выборкой, объемом несколько Мбайт.

Машины 4-го поколения- многопроцессорные, многомашинные  комплексы, работающие на внеш. память и общее поле внеш. устройств. Быстродействие достигает десятков миллионов операций в сек, память - нескольких млн. слов.

Для ЭВМ четвертого поколения характерны:

Широкое применение языков спецификаций и систем управления базами данных

Элементы интеллектуального  поведения систем обработки данных и устройств

Сети ЭВМ

Телекоммуникационная обработка данных

Применение персональных ЭВМ

ПЕРЕХОД К ПЯТОМУ ПОКОЛЕНИЮ  ЭВМ уже начался. Он заключается в качественном переходе от обработки данных к обработке знаний и в повышении основных параметров ЭВМ. Основной упор будет сделан на "интеллектуальность". 
 

2.

Операционная  система, ОС (англ. operating system) — базовый  комплекс компьютерных программ, обеспечивающий управление аппаратными средствами компьютера, работу с файлами, ввод и вывод данных, а также выполнение прикладных программ и утилит.

ОС позволяет  абстрагироваться от деталей реализации аппаратного обеспечения, предоставляя разработчикам программного обеспечения  минимально необходимый набор функций. С точки зрения обывателей, обычных  пользователей компьютерной техники, ОС включает в себя и программы пользовательского интерфейса.

Основные функции (простейшие ОС):

Загрузка приложений в оперативную память и их выполнение;

Стандартизованный доступ к периферийным устройствам (устройства ввода-вывода);

Управление оперативной  памятью (распределение между процессами, виртуальная память);

Управление доступом к данным на энергонезависимых носителях (таких как Жёсткий диск, Компакт-диск и т. д.), как правило с помощью  файловой системы;

Пользовательский  интерфейс;

Сетевые операции, поддержка стека протоколов

Дополнительные  функции:

Параллельное  или псевдопараллельное выполнение задач (многозадачность);

Взаимодействие  между процессами: обмен данными, взаимная синхронизация;

Защита самой  системы, а также пользовательских данных и программ от злонамеренных действий пользователей или приложений;

Разграничение прав доступа и многопользовательский  режим работы (аутентификация, авторизация). 
 
 
 
 
 
 
 
 

3.

Бит— одна из самых известных единиц измерения  информации.

Следующей по порядку  популярной единицей информации является 8 бит, или байт Именно к байту непосредственно приводятся все большие объёмы информации, исчисляемые в компьютерных технологиях.

Килоба́йт —  единица измерения количества информации, равная в 1024 (2¹⁰) стандартным (8-битным) байтам. Применяется для указания объёма памяти в различных электронных устройствах. 

4.

Работа компьютера обеспечивается, с одной стороны, аппаратными устройствами, а с  другой — программами. Аппаратное обеспечение  включает в себя внутренние компоненты (прежде всего интегральные микросхемы, в том числе процессоры, а также системные и интерфейсные платы) и внешние устройства (мониторы, принтеры, модемы, акустические системы). Компьютерные программы подразделяются на три категории:

Прикладные программы, которые непосредственно выполняют необходимые пользователю компьютера работы (редактирование текстов, обработка информационных массивов, просмотр видео, пересылка сообщений).

Системные программы, особую роль среди которых играет операционная система — программа, управляющая компьютером, запускающая другие программы и выполняющая сервисные функции при работе компьютера. Другие сервисные программы обычно выполняют различные вспомогательные функции — создают резервные копии используемой информации, проверяют работоспособность устройств компьютеров.

Инструментальные  программы (системы программирования), которые помогают создавать новые  программы для компьютера.

Компьютерная  информация хранится в электронном  виде в различных запоминающих устройствах, которые называют компьютерной памятью. Для долговременного хранения информации используются постоянные носители компьютерной памяти, которые служат при вводе данных в компьютер и при выводе результатов его работы. Для хранения выполняемых в данный момент программ и промежуточных данных используется оперативная память компьютера, которая работает значительно быстрее постоянных носителей памяти. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

5.

Фа́йловая систе́ма (англ. file system) — регламент, определяющий способ организации, хранения и именования данных на носителях информации. Она определяет формат физического хранения информации, которую принято группировать в виде файлов. Конкретная файловая система определяет размер имени файла, максимальный возможный размер файла, набор атрибутов файла. Некоторые файловые системы предоставляют сервисные возможности, например, разграничение доступа или шифрование файлов.

Файловая система  связывает носитель информации, с  одной стороны, и API для доступа  к файлам — с другой. Когда  прикладная программа обращается к  файлу, она не имеет никакого представления о том, каким образом расположена информация в конкретном файле, также, как и на каком физическом типе носителя (CD, жёстком диске, магнитной ленте или блоке флеш-памяти) он записан. Всё, что знает программа — это имя файла, его размер и атрибуты. Эти данные она получает от драйвера файловой системы. Именно файловая система устанавливает, где и как будет записан файл на физическом носителе (например, жёстком диске).

С точки зрения операционной системы, весь диск представляет из себя набор кластеров размером от 512 байт и выше. Драйверы файловой системы организуют кластеры в файлы и каталоги (реально являющиеся файлами, содержащими список файлов в этом каталоге). Эти же драйверы отслеживают, какие из кластеров в настоящее время используются, какие свободны, какие помечены как неисправные.

Однако файловая система не обязательно напрямую связана с физическим носителем  информации. Существуют виртуальные  и сетевые файловые системы, которые  являются лишь способом доступа к  файлам, находящимся на удалённом компьютере.

     Файл (англ.file,папка) — это место постоянного  хранения информации: программ, данных для их работы, текстов, закодированных изображений, звуков и др.

     Файловая  система — это средство для  организации хранения файлов на каком-либо носителе. Файлы физически реализуются как участки памяти на внешних носителях — магнитных дисках или CD-ROM.

     Каждый  файл занимает некоторое количество блоков дисковой памяти. Обычная длина  блока — 512 байт.

     Обслуживает файлы специальный модуль операционной системы, называемый драйвером файловой системы. Каждый файл имеет имя, зарегистрированное в каталоге — оглавлении файлов.

     Каталог (иногда называется директорией или папкой) доступен пользователю через командный язык операционной системы.

     Его можно просматривать, переименовывать зарегистрированные в нем файлы, переносить их содержимое на новое место и удалять.

     Каталог может иметь собственное имя  и храниться в другом каталоге наряду с обычными файлами: так образуются иерархические файловые структуры. Пример такой структуры  
 

6.

 

 
 
 

 
 
 
 
 

7.

Процессор,центральное  устройство ЦВМ, выполняющее заданные программой преобразования информации и осуществляющее управление всем вычислительным процессом и взаимодействием  устройств вычислительной машины. Иногда вместо термина "П." употребляют термины "центральное обрабатывающее устройство", "вычислитель". Основными частями П. являются арифметико-логическое устройство и устройство управления. Устройство управления П. определяет последовательность выборки команд из памяти, вырабатывает управляющие сигналы, координирует работу устройств ЦВМ, обрабатывает сигналы прерывания программ, осуществляет защиту памяти, контролирует и диагностирует работу П. В арифметико-логическом устройстве производятся арифметические и логические преобразования информации. Кроме того, в состав П., как правило, входит сверхоперативное запоминающее устройство (местная память) небольшой ёмкости, а также ряд блоков, предназначенных для организации вычислительного процесса (блок защиты памяти, блок прерывания программ и др.). Оперативное запоминающее устройство (основная память) и каналы связи с периферийными устройствами выполняются в виде отдельных устройств, хотя в небольшой ЦВМ могут конструктивно объединяться с П. и использовать частично его оборудование. П. функционирует в тесном взаимодействии с программными средствами ЦВМ, являющимися как бы продолжением аппаратурных средств П. 
 
 

8.

Набор системной  логики состоит из двух микрос: North Bridge и South Bridge. North Bridge, кроме всего прочего, содержит: кеш, контроллеры оперативной памяти, интерфейс между шиной процессора и PCI, AGP. Все это реализовано на одном кристалле. Частота работы этой микросхемы равна тактовой частоте материнской платы. Современные North Bridge работают на высоких тактовых частотах и поэтому дополнительно оборудованы устройствами охлаждения.

South Bridge является более медленной микросхемой. Да ей и не к чему высокая скорость, ведь этот компонент отвечает за работу шины ISA (в наличии имеется контроллер прямого доступа и контроллер прерываний этой шины), контроллеров IDE и USB, а также реализует функции памяти CMOS и часов и т. д. Следует отметить, что один и тот же тип микросхемы South Bridge может использоваться, как правило, в нескольких наборах системной логики, то есть может работать с несколькими типами North Bridge.