Устройство ЭВМ (компьютера)

Компьютер – это многофункциональное электронное устройство для хранения, обработки и передачи информации

Общая схема Память Процессор Устройства ввода-вывода Эта схема предложена в 1946 году американцем Джоном Фон Нейманом, одним из создателей первых ЭВМ

Схема устройства компьютера Устройства ввода Устройства вывода Процессор Внутренняя память Внешняя память

5 Принципы фон Неймана «Предварительный доклад о машине EDVAC» (1945) 1. Принцип двоичного кодирования: вся информация кодируется в двоичном виде. 2. Принцип программного управления: программа состоит из набора команд, которые выполняются процессором автоматически друг за другом в определенной последовательности. 3. Принцип однородности памяти: программы и данные хранятся в одной и той же памяти. 4. Принцип адресности: память состоит из пронумерованных ячеек; процессору в любой момент времени доступна любая ячейка.

Задание 1. Д. фон Нейман в 1945 году сформулировал принципы построения ЭВМ в «Предварительном докладе о машине EDVAC». Найдите изображения этой ЭВМ.

Принцип открытой архитектуры на материнской плате расположены только узлы, которые обрабатывают информацию (процессор и вспомогательные микросхемы, память) схемы, управляющие другими устройствами (монитором и т.д.) – это отдельные платы, которые вставляются в слоты расширения схема стыковки новых устройств с компьютером общедоступна (стандарт) конкуренция, удешевление устройств производители могут изготавливать новые совместимые устройства пользователь может собирать ПК «из кубиков»

8 Взаимосвязь блоков ПК процессор память шины адреса, данных, управления порты клавиатура, мышь, модем, принтер, сканер видеокарта сетевая карта контроллеры дисководов Шина – многожильная линия связи, доступ к которой имеют несколько устройств. Контроллер – электронная схема, управляющая внешним устройством по сигналам процессора. контроллеры

Поколения ЭВМ

Поколение все типы и модели ЭВМ, разработанные различными конструкторскими коллективами, но построенные на одних и тех же научных и технических принципах

Первое поколение ЭВМ 50-е годы XX века

Характеристики ЭВМ первого поколения Элементная база : электронно-вакуумные лампы, резисторы, конденсаторы. Габариты : ЭВМ была в виде громоздких шкафов и занимала спец. машинный зал Производительность: тыс. оп/с. Программирование: трудоемкий процесс в машинных кодах, общение с ЭВМ требовало от специалистов высокого профессионализма Эксплуатация: слишком сложна из-за частого выхода из строя электронно-вакуумных ламп, их перегрев.

Задание 2. Разместите ниже изображения электронно-вакуумных ламп.

Задание 3. Первая ЭВМ появилась в 1946 году в США и получила название ЭНИАК. Разместите ниже её изображение.

ЭНИАК была создана в Высшем техническом училище Пенсильванского университета группой под руководством Джона Мочли и Джона Эккерта Предназначался для вычисления баллистических таблиц для нужд артиллерии. ENIAC состоял из электронных ламп и соединительных проводов, смонтированных на 40 панелях в комнате площадью 9 х 15 квадратных метров (масса - 30 т., энергопотребление к Вт).

Второе поколение ЭВМ 60-е годы XX века

Элементная база : полупроводниковые элементы. Габариты : ЭВМ выполнена в виде нескольких однотипных стоек, чуть выше человеческого роста. Производительность : 100 тыс – 1 млн оп/с. Программирование : программирование велось на алгоритмических языках, на перфокартах или магнитных лентах Эксплуатация упростилась. При выходе элемента из строя менялась вся плата Характерные черты второго поколения

Задание 4. Найдите изображения полупроводниковых элементов: транзисторов, диодов.

Задание 5. Появление вычислительных центров для централизованной обработки информации, введен принцип разделения времени. Жесткий принцип управления заменился микропрограммным. Найдите фотографии ЭВМ второго поколения

Третье поколение ЭВМ 70-е годы XX века

Элементная база : интегральные схемы, которые вставляются в специальные гнезда на печатной плате. Габариты : уменьшены до размеров полтора человека, но большие ЭВМ требовали машинные залы. Производительность : сотни тысяч -миллионы операций в секунду. Первая ЭВМ на ИС IBM-360. Появление дисплеев, графопостроителей, использование принципа модульности и магистральности. Увеличение объема памяти. Характерные черты третьего поколения

Задание 6. В 1958 году Джон Килби впервые создал интегральную схему, которая могла заменить несколько тысяч транзисторов. Найдите, как выглядели первые интегральные схемы

Задание 7. Первой ЭВМ на интегральных схемах была IBM-360. Разместите ниже её фотографии.

Четвёртое поколение ЭВМ 80-е годы XX века

Элементная база: Большие интегральные схемы. Габариты : настольный компьютер, переносные модели году, центральный процессор небольшого компьютера оказалось возможным разместить на кристалле площадью всего в четверть квадратного дюйма (1,61 см 2 ). Началась эпоха микрокомпьютеров. Производительность : в 10 раз превышает быстродействие ЭВМ третьего поколения на интегральных схемах, в 1000 раз - быстродействие ЭВМ второго поколения на транзисторах и в раз - быстродействие ЭВМ первого поколения на электронных лампах. Эксплуатация: Мультипроцессорная обработка. Программное обеспечение ориентировано на пользователя. Основное требование удобство работы пользователя Характерные черты четвёртого поколения

Задание 8. Приведите примеры фотографий, на которых изображены компьютеры четвертого поколения.

1977 Apple-II 1981 IBM PC (personal computer) ЕС-1841 Задание 9. Найдите фотографии следующих компьютеров. iMac (1999) PowerMac G4 Cube (2000)

Задание 10. Найдите фотографии и названия трех разных моделей планшетов.

Какими должны быть компьютеры пятого поколения? Перспективы Развитие идет по пути "интеллектуализации" компьютеров, устранения барьера между человеком и компьютером. В компьютерах пятого поколения произойдёт качественный переход от обработки данных к обработке знаний. Архитектура компьютеров будущего поколения будет содержать два основных блока. Один из них - это традиционный компьютер. Но теперь он лишён связи с пользователем. Эту связь осуществляет блок, называемый термином "интеллектуальный интерфейс". Его задача - понять текст, написанный на естественном языке и содержащий условие задачи, и перевести его в работающую программу для компьютера. Будет также решаться проблема децентрализации вычислений с помощью компьютерных сетей; как больших, находящихся на значительном расстоянии друг от друга, так и миниатюрных компьютеров, размещённых на одном кристалле полупроводника.

1. Чарльз Бэббидж, Сергей Алексеевич Лебедев, Герман Холлерит, Джон Фон Нейман, – Ада Аугуста Лавлейс, – Вильгельм Готфрид Лейбниц, Жозеф Мари Жаккард, Джордж Буль, – Алексей Андреевич Ляпунов, Андрей Петрович Ершов, Домашнее задание. К следующему уроку подготовьте короткое сообщение об одном из представителей ученых, внесших вклад в развитие информатики и вычислительной техники и принесите в электронном виде.