1.2 Требования к выполнению самостоятельной работы

В соответствии с типовой программой и тематическим планом студенты первого курса всех специальностей при изучении информатики выполняют самостоятельные работы в объеме 45 часов. Предусматриваются различные виды самостоятельной учебной деятельности: подготовка устных сообщений (докладов на заданную тему), решение задач определенной тематики, изучение тем по учебникам и конспекту, составление алгоритмов различного типа в словесной и графической форме, разработка эскизов электронной формы Windows-приложения по индивидуальным заданиям, рефератов по темам изучаемой дисциплины.

Цель самостоятельной работы студентов – развитие познавательных способностей, самостоятельного мышления и творческой активности студентов.

Перед выполнением заданий студент должен руководствоваться следующим:

1. Самостоятельную работу необходимо сдавать на проверку в срок, установленный преподавателем.

2. Перед выполнением самостоятельной работы студенту следует изучить конспект, соответствующие разделы учебной литературы.

3. При затруднениях, возникших при выполнении самостоятельной работы, студент может получить консультацию преподавателя.

4. Самостоятельную работу необходимо оформлять в виде отчета, который должен содержать:

• Титульный лист

• Название и цель работы

• Выполненные задания

• Ответы на контрольные вопросы

2.Основные понятия архитектуры эвм

2.1 Обзор и история архитектуры компьютеров

Термин «архитектура » используется в литературе по вычислительной технике довольно часто, но определение этого понятия и его содержание у разных авторов различаются.

Слово «архитектура» в изначальном своем смысле используется в градостроении. Используя аналогию с градостроительством, естественно понимать под архитектурой ЭВМ ту совокупность их характеристик, которая необходима пользователю. Это – основные устройства и блоки ЭВМ, а также структура связей между ними. И действительно, если посмотреть в «Толковый словарь по вычислительным системам», то вы прочтете там, что термин «архитектура ЭВМ используется для описания принципа действия, конфигурации и взаимного соединения основных логических узлов ЭВМ».

Однако описание внутренней структуры ЭВМ  не является самоцелью: с точки зрения архитектуры интерес представляют лишь те связи и принципы, которые являются общими, присущими многим конкретным  реализациям вычислительных машин. Часто говорят даже о семействах ЭВМ, т.е. группах моделей, совместимых между собой. Именно то общее, что есть в строении ЭВМ, и относят к понятию архитектуры. Важно отметить, что целью такой общности является стремление: чтобы все машины одного семейства, независимо от устройства и фирмы - производителя, могли выполнять одну и ту же программу

Вычислительная техника началась с разработки электронных компьютеров; первыми были машины на электронных лампах (первое поколение ЭВМ). Лампы работают быстрее и более надежны, чем реле. Ламповые компьютеры преобладали примерно с 1944 по 1958 годы.

Второе поколение компьютеров эволюционировало в течение нескольких лет после изобретения транзистора (1947г.). Транзисторы миниатюрнее, надежнее и расходуют значительно меньше энергии, чем электронные лампы. Первые транзисторные компьютеры работали не намного быстрее, чем ламповые, но имели другие преимущества.

Третье поколение компьютеров началось с введения многотранзисторной формы – интегральной схемы. В интегральной схеме на кусочек подложки (как правило, кремния) помещается максимально возможное количество схемных элементов. Каждая интегральная схема начала 1960-х годов содержала четыре или пять логических вентилей. В начале 1970-х годов появились первые большие интегральные схемы (БИС). В 1980-х годах упор делался на сверхбольшие интегральные схемы (СБИС) и сверхскоростные интегральные схемы. В 1990-х годах фирма «Интел» создала чип i860XP- высокопроизводительный микропроцессор, содержащий 2,5 млн. транзисторов; этот чип одновременно обрабатывает 64 бит со скоростью 100 млн. операций в секунду. Число компонентов на чипе в среднем удваивалось каждый год, начиная с 1966, и до конца века этот темп сохранился.

Интегральная схема имеет немало преимуществ перед дискретным транзистором: она работает быстрее, более надежна, потребляет меньше энергии и имеет значительно меньшие размеры. Упомянутый выше чип фирмы «Интел» представляет собой прямоугольник размером приблизительно 10ҙ15 мм, а соединения на нем имеют ширину 0,8 мкм. Для прорисовки этих исключительно тонких линий применяется электронный луч. Малые размеры элементов позволяют также повысить быстродействие интегральных схем. Компьютеры на электронных лампах имели быстродействие 50 000 операций в секунду. Во втором и третьем поколениях машин схемы работали в наносекундном диапазоне. Машины четвертого поколения, называемые также суперкомпьютерами, выполняют десятки или сотни миллионов операций в секунду. В машине «Крей-2», например, проблема быстродействия решается приданием ей цилиндрической формы, что позволяет минимизировать длину проводников, соединяющих ее элементы.

Следующим шагом в попытках увеличить быстродействие компьютеров становится создание оптических микроэлектронных схем. Оптические схемы, в которых данные передаются световыми импульсами, используют то преимущество, что световые волны в стеклянных волокнах распространяются с меньшими задержками и искажениями, чем электронные импульсы в проводах. Применение этих методов позволит малым компьютерам иметь быстродействие и возможности современных суперкомпьютеров.

Характерные черты ЭВМ пятого поколения:

• Элементной базой являются сверхбольшие интегральные схемы (СБИС) с использованием оптоэлектронных принципов (лазеры, голография);

• искусственный интеллект, т.е. автоматизация процессов решения задач, получение выводов, манипулирования знаниями;

• общение на «естественном» языке, использование устройств распознавания речи и изображения и многое другое.

Таблица 2.1.1 – Поколения ЭВМ

Характеристика	Поколения
	Первое	Второе	Третье	Четвёртое
Годы применения	1946- 1960	1960- 1964	1964-1973	1974-1980
Основной элемент	электронная лампа	транзистор	интегральная схема	Б И С
Количество ЭВМ в мире	сотни	тысячи	десятки тысяч	миллионы
Размеры	очень большие	значительно меньше	мини- компьютеры	микро- компьютеры
Быстродействие	1(условно)	10	1 000	10 000
Носитель информации	-	магнитная лента	диск	гибкий диск