Распространение персональных компьютеров к концу 70-х годов привело к некоторому снижению спроса на большие ЭВМ и мини-ЭВМ. Это стало предметом серьёзного беспокойства фирмы IBM (International Business Machines Corporation) – ведущей компании по производству больших ЭВМ, и в 1979 г. Фирма IBM решила попробовать свои силы на рынке персональных компьютеров.
Однако руководство фирмы недооценила будущую важность этого рынка и рассматривало создания компьютера всего лишь как мелкий эксперимент – что-то вроде одной из десятков проводившихся в фирме работ по созданию нового оборудования. Чтобы не тратить на этот эксперимент слишком много денег, руководство фирмы предоставило подразделению, ответственному за данный проект, невиданную в фирме свободу. В частности, ему было разрешено не конструировать персональный компьютер с «нуля», а использовать блоки, изготовленными другими фирмами. И это подразделение сполна использовало предоставленный шанс.
Прежде всего, в качестве основного микропроцессора компьютера был выбран новейший тогда 16-разрядный микропроцессор Intel – 8088. его использование позволило значительно увеличить потенциальные возможности компьютера, так как новый микропроцессор позволял работать с 1 Мбайтом памяти, а всё имевшиеся тогда компьютеры были ограничены 64 Кбайтами памяти. В компьютере были использованы и другие комплектующие различных фирм, а его программное обеспечение было поручено разработать не большой фирме Microsoft.
В августе 1981 г. Новый компьютер под названием IBM PC был официально предоставлен публике и вскоре после этого он приобрёл большую популярность у пользователей. Через один-два года компьютер IBM PC занял ведущее место на рынке, вытеснив модели 8-битовых компьютеров. Фактически IBM PC стал стандартом персонального компьютера. Сейчас такие компьютеры составляют около 90% всех производимых в мире персональных компьютеров.
Глава II. Устройство современного компьютера.
Обычно персональные компьютеры состоят из трёх частей:
Системного блока;
Клавиатуры, позволяющей вводить символы в компьютер;
Монитора (дисплея) – для изображения текстовой и
графической информации.
Компьютеры выпускаются в портативном варианте (лэптор, ноутбук). У них системный блок, монитор и клавиатура заключены в один корпус: системный блок спрятан под клавиатурой, а монитор сделан как крышка к клавиатуре. Так же компьютеры выпускаются в настольном варианте. У него системный блок, монитор и клавиатура представлены как отдельные детали.
II.1. Внутренне устройства системного блока.
Самым главным в компьютере является системный блок. В нём располагаются все основные узлы компьютера:
Электронные схемы, управляющие работой компьютера (микропроцессор, оперативная память, контроллёры устройств и т.д.);
Блок питания, преобразующий электропитание сети в постоянный ток низкого напряжения, подаваемый на электронный схемы компьютера);
Накопители (дисководы) для гибких магнитных дисков, используемые для чтения и записи;
Накопитель на жёстком магнитном диске, предназначенный для чтения и записи на не съёмный магнитный диск (винчестер)
II.1.1. Микропроцессор.
Самым главным элементом в компьютере, его «мозгом», является микропроцессор – небольшая (в несколько сантиметров) электронная схема, выполняющая все вычисления и обработку информации. Процессор состоит из десятков миллионов транзисторов, с помощью которых собранны отдельные логические схемы. Основные внутренние схемы микропроцессора – арифметико-логическое устройство, внутренняя память (так называемые регистры) и кэш – память (сверхоперативная память). Микропроцессор умеет производить сотни различных операций и делает это со скоростью несколько десятков или даже сотен миллионов операций в секунду. Он так же осуществляет выполнение программ, работающих на компьютере и управляет работой остальных устройств компьютера. Микропроцессоры отличаются друг от друга двумя характеристиками: типом (моделью) и тактовой частотой. Ещё десять лет назад использовались микропроцессоры модели Intel – 8088, 80286, 80386 SX, 80386, 80486. Одинаковые модели микропроцессоров могут иметь разную тактовую частоту – чем выше тактовая частота, тем выше производительность и цена микропроцессора. Тактовая частота указывает, сколько элементарных операций (тактов) микропроцессор выполняет в одну секунду. Тактовая частота измеряется в мегагерцах (МГц). Один МГц – это миллион тактов в секунду. Соответственно, 100 МГц – это 100 миллионов тактов в секунду. Следует заметить, что разные модели микропроцессоров выполняют одни и те же операции за разное число тактов. Чем выше модель микропроцессора, тем, как правило, меньше тактов требуется для выполнения одних и тех же операций. Поэтому, например, микропроцессор Intel – 80386 работает раза в два быстрее Intel – 80286 c такой же тактовой частотой.
В начале 80 – х годов микропроцессоры выпускались с тактовой частотой 4.77 МГц, затем были созданы модели с тактовой частотой 8, 10 и 12 МГц (т.е. новые модели работают в 1.7 – 2.1 раза быстрее). Модели с увеличенной производительностью (тактовой частотой) иногда называют Turbo-XT. Модель персонального компьютера АТ использует более мощный микропроцессор Intel – 80286, и её производительность приблизительно в 4 – 5 раз больше, чем у модели ХТ. Начальные варианты компьютеров модели АТ работали на микропроцессорах с тактовой частотой в 6 МГц, затем были созданы модели этого микропроцессора с тактовой частотой от12 до 25 МГц, т.е. работающие в 2 – 3 раза быстрее. Микропроцессор Intel – 80286 имеет больше возможностей по сравнению с Intel – 8088, но эти дополнительные возможности используются очень редко, так что большинство программ, работающих на АТ, будет работать и на ХТ. Сейчас микропроцессоры типа Intel – 80286 так же считаются устаревшими и для применения в компьютерах не производятся. В 90 – ые годы большинство производителей компьютеров переориентировались на использование более мощного микропроцессора Intel – 80486 (или 80486 DX). Этот микропроцессор мало отличается от Intel – 80386, но его производительность в 2 – 3 раза выше. В 1993 году фирмой Intel был выпущен новый микропроцессор Pentium. Этот микропроцессор ещё более мощен, особенно при вычислениях над вещественными числами. Большинство выпускаемых сейчас компьютеров основано на микропроцессорах Pentium. В наше время используются микропроцессоры с тактовой частотой 3.2 ГГц. В настоящее время системы начального уровня комплектуются процессорами Celeron или Duron, производительные системы - процессорами Intel P4 или Athlon, а корпоративные системы – процессорами Xeon. Что бы сделать компьютеры более доступными (по цене), фирмой Intel был разработан микропроцессор модели «Celeron». Он не отличается по техническим характеристикам от модели Pentium, хотя гораздо дешевле по цене. Процессоры Intel (это Celeron или Pentium 4) более известны благодаря маркетинговой политике и, как следствие, более дорогие. Процессоры Celeron отличаются от Pentium 4 уменьшенным объёмом внутренней памяти, таким образом, они более медленные, чем процессора P4. Существует ещё один вид микропроцессоров ADM (Advanced Micro Devices (Sempron и A – 64)). Они более быстрые и более дешёвые, чем их аналоги от Intel. Соответственно компьютеры на базе AMD получаются дешевле и быстрее по скорости.
Обычно процессор внутри себя ничего не хранит. У него совсем немного ячеек, в которых данные обрабатываются (эти «рабочие» ячейки называются регистрами). Поэтому для ускорения работы процессора уже давно была предложена технология кэширования. Кэш – это сравнительно не большой набор ячеек памяти, выполняющий роль буфера. Когда что-то считывается из общей памяти или записывается в неё, копия данных заносится и в кэш память. Если те же данные потребуются ещё раз, их не надо извлекать издалека – гораздо быстрее их взять из буфера. Использование кэш – памяти позволило значительно поднять производительность компьютерной системы.
II.1.2 Оперативная память.
Очень важным элементом компьютера является оперативная память. Именно из неё процессор берёт программы и исходные данные для обработки, в неё он записывает полученные результаты. Название «оперативная» это память получила потому, что она работает очень быстро, так что процессору практически не приходится ждать при чтении данных из памяти или записи в память. Однако содержащиеся в ней данные сохраняются только пока компьютер включен. При выключении компьютера содержимое оперативной памяти стирается (за некоторыми исключениями). От количества установленной в компьютере оперативной памяти напрямую зависит, с какими программами на нём можно работать. При недостаточном количестве оперативной памяти многие программы либо вовсе не будут работать, либо станут работать крайне медленно. Объём памяти измеряется в миллионах байтов – мегабайтах (Мбайт). Чем их больше, тем лучше и быстрее работают программы. В современных компьютерах используется оперативная память объёмом от 64 до 512 Mb и выше.
В наше время используются типы памяти: DDR и RDRAM, - обеспечивающие умножение частоты в операциях с памятью. Модули DDR обеспечивают удвоение скорости операции с памятью, модули RDRAM – её увеличения в 4 раза. Быстродействие оперативной памяти измеряется в наносекундах (миллиардных долях секунды). Быстродействие должно быть согласовано с частотой на которой работает материнская плата. Необходимый объём оперативной памяти зависит от используемого программного обеспечения. По состоянию на начало 2003 года оптимальный объём памяти для домашних систем 256 Мбайт и выше. Есть простое правило для определения рекомендуемого объёма оперативной памяти. Нужно решить для себя, с какой операционной системой и с какими программами будем работать.