Характеристика різних поколінь ЕОМ

Усі етапи розвитку ЕОМ умовно ділять на покоління, які змінюють одне одного. Кожне покоління визначається сукупністю елементів, з яких будували обчислювальні машини, − елементною базою. Зміна елементної бази була причиною зміни параметрів устаткування, логічної організації і програмного забезпечення ЕОМ. З кожним новим поколінням збільшувалась швидкодія, зменшувались споживана потужність і маса ЕОМ, підвищувалась їх надійність. При цьому зростали "інтелектуальні" можливості машин – здатність "розуміти" людину і забезпечувати їй ефективні засоби для використання ЕОМ, можливість перевірки стану автоматизації введення програми.

ЕОМ першого покоління − це машини, основними деталями яких були електронні лампи. Ці машини розробляли до початку 60-х років. Вони мали порівняно невелику швидкодію, значні габарити і масу, споживали багато електроенергії, їх функціональні можливості були обмежені. Основний недолік машин першого покоління − низька надійність, зумовлена невисокою надійністю електронних ламп. Ця обставина гальмувала розширення можливостей машин, бо, щоб збільшити їх, треба було ускладнювати конструкцію машин і, отже, збільшувати кількість ламп.

Застосування напівпровідникових приладів дало можливість значно підвищити надійність ЕОМ, зменшити їх масу, габарити та споживану потужність. Напівпровідникові елементи – транзистори, були основою ЕОМ другого покоління.Ці ЕОМ порівняно з ЕОМ першого покоління мали великі обчислювальні можливості і швидкодію.

Вимоги надійності, компактності, технологічності сприяли створенню елементної бази ЕОМ − інтегральних мікросхем (ІМС). Їх виконують на кристалах кремнію. Ці машини містять усю сукупність напівпровідникових приладів (до кількох сотень), конденсаторів, резисторів і зв'язків між ними. З появою інтегральних схем почалися розробки ЕОМ третього покоління,які характеризуються розширеним набором різного устаткування для введення, виведення і зберігання інформації.

ЕОМ четвертого поколінняпочали розробляти в 80-х роках, їх елементна база − великі інтегральні схеми (ВІС), в яких на одній пластинці напівпровідника налічується кілька сотень тисяч елементів. Розміри ВІС не перевищують кількох сантиметрів. Застосування таких схем підвищує надійність ЕОМ і дає можливість збільшити їх швидкодію до кількох десятків мільйонів операцій за секунду. ЕОМ четвертого покоління − це потужні обчислювальні комплекси, об'єднані в єдині центри і з'єднані з численними абонентами сучасними лініями зв'язку.

ЕОМ п'ятого поколінняпочали розробляти в 90-х роках, їх елементна база основана на використанні мікропроцесорів.

Принцип фон Неймана

Склад комп'ютера :

• Арифметично-логічний пристрій – виконує арифметичні і логічні операції.
• Пристрій керування -- організує процес виконання програм.
• Запам'ятовуючий пристрій — або пам'ять для збереження програм і даних.
• Зовнішні пристрої - для введення і виведення інформації.

Склад комп'ютера за принципом фон Неймана показаний на рис. 1.1.

Пам'ять комп'ютера повинна складатися з деякої кількості пронумерованих комірок, у кожній з яких можуть знаходитись або оброблятись дані чи інструкції до програм. Усі комірки пам'яті повинні бути однаково легко доступні для інших пристроїв комп'ютера.

Склад персонального комп'ютера

Комп’ютер – технічний засіб перетворення інформації, в основу роботи якого покладені принципи опрацювання електричних сигналів.

Основні етапи роботи комп’ютера:

1) вхідна інформація, подана будь-яким фізичним процесом, перетворюється в електричні сигнали;

2) блок опрацювання сигналів, побудований на електронних схемах, обробляє ці сигнали;

3) за допомогою перетворювача вихідних сигналів оброблені сигнали перетворяться в неелектричні сигнали будь-якої фізичної природи.

Персональний комп’ютер (ПК) складається з трьох основних частин:

1) системного блока, в якому розміщені всі основні вузли (електронні схеми, центральний процесор, оперативна пам’ять, блок живлення, запам’ятовуючі пристрої тощо);

2) монітора, призначеного для зображення текстової та графічної інформації;

3) клавіатури, що дозволяє вводити символи в комп’ютер.

Під інформаційною системою розуміють сукупність двох складових − апаратної та програмної. Програмна складова (software) відображає мету використання системи та складає набір програмних засобів для управління апаратною частиною. Апаратна складова (hardware) вміщує комплект пристроїв, необхідних для реалізації можливостей відповідних програмних засобів.

Апаратна складова має деяку мінімальну конфігурацію, яку бажано мати незалежно від мети, що стоїть перед користувачем. Саме ці засоби ми розглянемо нижче.

Будь-який комп'ютер має такі основні блоки, пов'язані між собою:

Пристрої введення інформації−це двері, через які інформація потрапляє на обробку. Для різних видів інформації існують різні пристрої. Ось деякі з них: клавіатура для введення текстів, сканер, світлове перо та графічний Змістшет для сприймання довільних графічних зображень, мікрофон для введення звуку, джойстік та миша - маніпулятори для управління об'єктами на екрані.

Процесор- це основа ЕОМ. Він обробляє інформацію та керує роботою всіх інших пристроїв.

Пристрої виведення інформаціївидають користувачеві результати роботи. Вибір пристрою залежить від виду інформації. Для виведення звуку існують звукові адаптери зі звичайними гучномовцями, для виведення зображення існують дисплеї, принтер та плоттер. Пристрої введення-виведення ще інакше називають периферійними.

Пам'ятьпризначена для збереження введених даних, проміжних даних, та результатів обчислення. Крім того, в пам'яті зберігається програма, за якою працює комп'ютер, тобто інструкція узгодження роботи основних блоків комп'ютера та переміщення інформації.

Системний блок

Корпус сучасного комп’ютера виконується у формі башти різного розміру і відрізняється об’ємом простору всередині і інколи способом кріплення різних компонентів ПК.

За допомогою портів підключаються різні пристрої до комп’ютера.

1 − порти, використовуються для підключення пристроїв, обмін даними з якими відбувається дуже швидко;

2 − послідовні порти, до яких підключається миша, зовнішній модем і деякі типи принтерів; використовуючи ці порти можна з’єднати два комп’ютера між собою;

3 − порт монітора, призначений до підключення цього пристрою до комп’ютера;

4 − порт джойстика на звуковій карті, на якій ще знаходяться розйоми для колонок і мікрофона;

5 − розйом для шнура живлення;

6 − порти для клавіатури та миші;

7 − паралельний порт для підключення принтерів чи інших пристроїв;

8 − резервні пази під розйоми додаткових внутрішніх пристроїв.

На рис.1 розглянуто, як розташовані пристрої в середині системного блоку.

1 − оперативний запам’ятовуючий пристрій;

2 − блок живлення комп'ютера;

3 − процесор;

4 − відеокарта;

5 − гнізда розширення (слоти) − вузькі пластикові гнізда з електрич-ними контактами, які дозволяють добавляти плати розширення в ПК;

6 − материнська плата;

7 − модем, може бути у вигляді плати розширення або у вигляді зовнішнього пристрою;

8 − звукова карта;

9 − дисковод CD-ROM;

10 − дисковод для гнучких дисків;

11− жорсткий диск.

3 2 1

4

5

6

7 8

Рис.1. Вигляд системного блоку без кришки

Материнська плата

Материнська плата - основна плата персонального комп'ютера, на якій розміщуються:

· процесор - основна мікросхема, що виконує більшість математичних і логічних операцій;

· мікропроцесорний комплект (чипсет) - набір мікросхем, що керують роботою внутрішніх пристроїв комп'ютера і визначають основні функціональні можливості материнської плати;

· шини - набори провідників, по яких відбувається обмін сигналами між внутрішніми пристроями комп'ютера;

· оперативна пам'ять (оперативний запам'ятовуючий пристрій, ОЗП) набір мікросхем, призначених для тимчасового збереження даних, коли комп'ютер включений;

· ПЗП (постійний запам'ятовуючий пристрій), мікросхеми призначена для тривалого збереження даних, у тому числі і коли комп'ютер виключений;

· розйоми для підключення додаткових пристроїв (слоти).

Процесор

Процесор — основна мікросхема комп'ютера, у якій відбуваються всі обчислення. З іншими пристроями комп'ютера, і в першу чергу з оперативною пам'яттю, процесор зв'язаний декількома групами провідників, названих шинами. Основних шин три: шини даних, адресна шина і командна шина.

У сучасних ЕОМ процесор виготовляється у вигляді однієї або кількох великих інтегральних схем і називається мікропроцесором, який показано на рис. 1.3.

Мікропроцесор − це основний компонент комп'ютера, він виконує програму, яка зберігається в оперативній пам'яті, обробляє інформацію та керує роботою всіх інших пристроїв. Процесор складається з арифметико-логічного пристрою та пристрою керування. Пристрій керування зчитує команди з комірок пам'яті, а організовує їх виконання арифметико-логічний пристрій.

Рис.2 Мікропроцесор