Устройство компьютера (стр. 1 из 4)
Реферат по информатике
На тему:
"Устройство компьютера"
Выполнил:
Принял:
Екатеринбург 2008
Содержание
1. История создания вычислительной техники
1.1 Приборы, которые можно отнести к программируемым устройствам
2. Архитектура фон Неймана. Кибернетика
3. Устройства компьютера
3.1 Устройства обработки
3.1.1 Процессор
3.2 Устройства ввода информации
3.2.1 Клавиатура
3.2.2 Мышь
3.2.3 Сканер
3.2.4 Плоттер
3.3 Устройства вывода информации
3.3.1 Мониторы
3.3.2 Мониторы общего и профессионального назначения
3.3.3 Сравнительные характеристики мониторов
3.3.4 Зависимость от несовершенства способов создания изображения на экране монитора
3.3.5 Принтеры
3.3.6 Плоттеры
3.3.7 Многофункциональные устройства (МФУ)
3.3.8 Синтезаторы звука
3.4 Устройства хранения информации
3.4.1 Долговременная память
3.4.2 Винчестеры (жесткие диски)
3.4.3 Кратковременная память
Список литературы
1. История создания вычислительной техники
История вычислительной техники началась тогда, когда сформировалось понятие числа. Во многих языках слово "цифра" происходит от слова "палец". Пальцы стали первой "вычислительной машиной". На пальцах можно складывать, вычитать и умножать довольно большие числа. Знаменитый Фибоначчи в XIII в. рекомендовал всем осваивать счет на пальцах.
Следующим изобретением был абак - счеты по пять косточек в ряду. Задача считалась решенной, только если было указано, как необходимые вычисления выполнить на абаке. Алгоритмы решения на абаке были подробно разработаны французским ученый Гербертом (950-1003), который впоследствии стал папой римским Сильвестром II.
В XVII в. появились первые механические счетные устройства и машины:
20-е годы: английский математик Вильям Оутред придумал логарифмическую линейку;
1632 г.: немецкий ученый Вильгельм Шиккард сконструировал первый в истории счетный механизм;
1642 г.: французский математик, физик и философ Блез Паскаль (1623-1662) создал счетную машину, которая могла складывать и вычитать;
1673 г.: немецкий математик и философ Готфрид Вильгельм Лейбниц (1646-1716) сконструировал арифмометр, выполнявший четыре арифметических действия. Лейбниц является одним из основоположников дифференциального и интегрального исчисления. Он мечтал полностью автоматизировать процесс вычислений, что в то время было невозможным, но он разработал двоичную систему счисления, которая и легла в основу автоматизации вычислений в современных компьютерах.
В первой половине XIX в. англичанин Чарльз Бэббидж (1791-1871) разработал конструкцию машины, которую можно было бы назвать первым компьютером. Но он не был построен, так как машина должна была быть механической, а необходимая точность изготовления деталей для этой машины в середине XIX в. была недостижима. Устройство компьютера по чертежам Бэббиджа было описано Августой Адой Лавлейс. Она же разработала теорию программирования, написала несколько программ для еще не существующей вычислительной машины. Загружать программу надо было при помощи карточек с пробитыми дырочками - перфокарт.
Основные части первого компьютера были теми же, что и в любой современной ЭВМ:
устройство для ввода данных;
запоминающее устройство, способное хранить исходные данные и промежуточные результаты (Бэббидж назвал его "складом");
арифметико-логическое устройство, выполняющее арифметические и логические операции ("мельница");
устройство управления, руководящее перемещениями со "склада" на "мельницу" и работой "мельницы" и обеспечивающее выполнение нужных действий в нужном порядке по заданной программе;
устройство для вывода результата.
1.1 Приборы, которые можно отнести к программируемым устройствам
Математик и корабел А.Н. Крылов (1863-1945) изобрел машину для решения дифференциальных уравнений; в 1915 г. немецкая фирма "Аскания" построила вычислительную машину для расчета времени приливов и отливов на северном побережье Германии, она работала до 1975 г.; в 1804 г. французский инженер Жозеф Мари Жаккард сконструировал станки, которые ткали сложные узоры, руководствуясь последовательностью перфокарт; различные музыкальные автоматы, шарманки, механические пианино.
2. Архитектура фон Неймана. Кибернетика
В 40-х годах XX в. американец венгерского происхождения Джон (Янош) фон Нейман (1903-1957) включился в работу по созданию ЭВМ для управления береговой ПВО. Разрабатывался "ЭНИАК" - электронный численный интегратор и автоматический вычислитель. Но эта машина имела принципиальный недостаток: в ней отсутствовало устройство для запоминания и хранения команд.
В 1945 г. Джон фон Нейман выступил с докладом, в котором были сформулированы основные принципы организации нового вычислительного устройства, получившие название "архитектура фон Неймана".
АЛУ - арифметико-логическое устройство для выполнения арифметических и логических операций;
ОП - оперативная память, устройство для хранения кодов выполняющейся в данный момент программы;
ВУ - внешние устройства, или периферия. Обычно их делят на два класса: внешнюю память (накопитель на гибких магнитных дисках, накопитель на жестких магнитных дисках, CD-диски, магнитооптические диски) и устройства ввода/вывода информации (устройства ввода: клавиатура, мышь, микрофон, сканер; устройства вывода: дисплей, принтер, акустические колонки, плоттер);
УУ - управляющее устройство, которое организует работу компьютера следующим образом:
помещает в ОП коды программы из ВУ;
считывает из ячейки ОП и организует выполнение первой команды программы;
определяет очередную команду и организует ее выполнение;
постоянно синхронизирует работу устройств, имеющих различную скорость выполнения операций, путем приостановки выполнения программы.
В 1946 г. фон Нейман начинает разработку новой машины, и в 1949 г. была построена электронная машина по обработке дискретных переменных "ЭДВАК", которая впоследствии была признана первым компьютером.
Норберт Винер (1894-1964), работая вместе с Джоном фон Нейманом, обратил внимание на то, что процессы, управляющие сложной электронной системой, аналогичны процессам нейрофизиологии, изучающей целенаправленную деятельность живых существ. Сохранение работоспособности таких систем достигается за счет обратной связи, она позволяет отслеживать и корректировать уже начатое, но еще не законченное до конца действие. Существование обратной связи позволяет рассматривать сложные системы различной природы - физической, социальной, биологической - с единой точки зрения. Это и есть основы кибернетики. В 1948 г. вышла в свет книга Н. Винера "Кибернетика, или Управление и связь в живом мире и машинах". Термин "кибернетика" в переводе с древнегреческого обозначает искусство управления кораблем.
Под кибернетикой сегодня понимают серию научных дисциплин, изучающих общие законы управления и взаимосвязей, действующие в системах различной природы.
3. Устройства компьютера
Любой компьютер состоит из четырех частей - устройства ввода информации, устройства обработки информации, устройства хранения и устройства вывода информации.
3.1 Устройства обработки
3.1.1 Процессор
Процессор - это главная микросхема компьютера, его "мозг". Он разрешает выполнять программный код, находящийся в памяти и руководит работой всех устройств компьютера. Чем выше скорость работы процессора, тем выше быстродействие компьютера. Процессор имеет специальные ячейки, которые называются регистрами. Именно в регистрах помещаются команды, которые выполняются процессором, а также данные, которыми оперируют команды. Работа процессора состоит в выборе из памяти в определенной последовательности команд и данных и их выполнении. На этом и базируется выполнение программ.
Какие параметры отличают один процессор от другого. Это прежде всего тактовая частота, разрядность, рабочее напряжение, коэффициент внутреннего умножения тактовой частоты и размер кэш памяти.
Центральный процессор (ЦП) или центральное процессорное устройство (ЦПУ) (англ. central processing unit - CPU) - процессор машинных инструкций, часть аппаратного обеспечения компьютера или программируемого логического контроллера, отвечающая за выполнение основной доли работ по обработке информации - вычислительный процесс.
3.2 Устройства ввода информации
3.2.1 Клавиатура
Клавиатура компьютера напоминает клавиатуру пишущей машинки. Ее назначение аналогично - набирать текст. Однако в компьютере набираемый текст не печатается сразу на бумаге, а запоминается на диске - запоминающем устройстве, расположенном в основном блоке. Кроме набора текста клавиатура используется для управления компьютером, а также для решения других задач, о чем вы еще узнаете.
Рис.1. Клавиатура
3.2.2 Мышь
Мышь - это небольшая коробочка, с одной, двумя или тремя кнопками на верхней крышке. Для работы с мышью ее надо передвигать по поверхности стола. Компьютер следит за перемещениями мыши и передвигает на экране монитора изображение специального указателя - курсора. Таким образом, передвигая мышь по поверхности стола вы будете передвигать курсор по экрану монитора. С помощью мыши вы можете указывать компьютеру на те элементы изображения, с которыми он должен что-либо сделать. Установив курсор на объект, следует нажать одну из кнопок. При этом компьютер узнает, что вы установили курсор на нужный объект. Для выполнения на компьютере некоторых задач (например, таких как создание графических изображений) мышь даже более нужна чем клавиатура, так как является графическим устройством ввода компьютера.