Аудиторне заняття №1

Загальна інформація про комп'ютери

Сучасним комп'ютерам передували пристрої оброблення інформа­ції, побудовані на механічних, електромеханічних та електронних принципах. Ера ЕОМ почалася у 1945 р. з розробленням обчислюваль­ної системи ЕНІАК (СІЛА). Це був перший цифровий комп'ютер у світі і в ньому було застосовано принципи, які використовуються в сучасних ЕОМ. Персональні комп'ютери (ПК) з'явилися як розвиток однієї з гілок мікрокомп'ютерів. У 1974 р. фірма МІТ8 почала виробництво комп'ютера АИаіг 8800, який став першим персональним комп'ютером. Однією з причин успіху цього комп'ютера була простота архітектури. З того часу і по цей день головними перевагами ПК є низька вартість, невеликі габарити, відносно високі можливості щодо збереження та оброблення інформації. Термін «персональний» даний тип комп'ютерів отримав завдяки орієнтації на роботу під управлінням одного користувача.

Класифікація сучасних комп'ютерів

З 50-х рр. XX ст. почалася еволюція ЕОМ—послідовно змінювалися елементна база комп'ютерів, принципи їх побудови, технічні характе­ристики та сфери застосування.

Класифікація за поколіннями розвитку елементної бази

Перше покоління має в основі системи елементів електронні лам­пи, що визначало як переваги, так і недоліки таких систем.

Друге покоління базується на напівпровідникових елементах — транзисторах, що визначило менші розміри комп'ютерів, меншу елек­тричну потужність пристроїв і відповідне поліпшення інших характе­ристик відносно комп'ютерів першого покоління.

Третє покоління побудоване з використанням інтегральних схем, що дозволило різко зменшити розміри напівпровідникових схем і знизити споживану потужність комп'ютерів. На основі інтегральних схем будувалися міні-ЕОМ.

Четверте покоління має своєю основою мікропроцесори — надве­ликі інтегральні мікросхеми, що виконують роботу функціональних блоків комп'ютера. На базі спеціалізованих мікропроцесорів будують сучасні ПК.

Класифікація за сферами застосування

Мікропроцесори — це надвеликі програмовані інтегральні схеми, що мають значення як основний вузол будь-якої інтелектуальної техніки.

Мікрокомп'ютери (мікро-ЕОМ) — компактні комп'ютери універсального призначення, побудовані на основі мікропроцесорів, що мають необхідні пристрої для введення-виведення, зберігання й об­роблення даних. Персональні комп'ютери належать до цієї групи.

Міні-комп'ютери (міні-ЕОМ) — це комп'ютери, призначені для цілей управління складними процесами. Мають розвинену систему введення-виведення даних для контролю над великою кількістю параметрів контрольованих процесів, передбачають роботу в режимі реального часу.

Універсальні комп'ютери — це комп'ютери, що мають універсаль­ну архітектуру для повнофункціонального багатоаспектного оброблен­ня даних.

Сервери — комп'ютери, які надають свої ресурси іншим користува­чам. Мають пристрої для обслуговування значної кількості клієнтів.

Суперкомп'ютери (суперЕОМ, мейнфрейми) — комп'ютери, що побудовані на розподіленій архітектурі, мають значну кількість про­цесорів і призначені для вирішення найскладніших задач.

Г.Класифікація персональних комп 'ютерів

З 1999 р. існує міжнародний стандарт «Специфікації РС99», який визначає класифікацію та вимоги до апаратних і програмних засобів персональних комп'ютерів. За цим стандартом введено п'ять категорій персональних комп'ютерів:

домашній, масовий (consumer PC) — для роботи в домашніх умовах;

офісний, діловий (office PC) — для виконання канцелярської роботи в умовах мережі підприємства чи організації; мобільний, переносний (mobile PC) — для фахівців із мобільних характером роботи, коли використання офісних комп'ютерів неможливе;

робоча станція (workstation PC) — для вирішення прикладних задач; термін «робоча станція» передбачає, що згаданий комп'ютер обов'язково працює у складі комп'ютерної мережі;

ігровий, комп'ютер для розваг (entertainment PC) — для ігор, а також для якісної роботи зі звуком та відеоінформацією.

Першу і другу категорії часто об'єднують у групу настільних (desk­top) систем, а у категорії мобільних виділилися ноутбуки (notebook), нетбуки (netbook), планшетні (tablet PC), надолонні (palm), кишенькові (pocket) системи, комунікатори і смартфони (smartfon).

Останніми роками надзвичайно популярними стали нетбуки (netbook) — комп'ютери, спеціально призначені для мережевої роботи. Назву «нетбук» запропонувала фірма IBM для позначення класу мініатюрних ноутбуків із мінімальним оснащенням, які здатні ефек­тивно працювати з інтернет-додатками (електронна пошта, веб-браузер, ICQ тощо). Нетбуки працюють повільніше і мають менше можливо­стей, чим ноутбуки і субноутбуки, але прийнятна ціна (~ $400), підвищена ємність акумуляторної батареї та невелика вага (до 1,3 кг) роблять їх популярними.

Таким чином, із технічної точки зору персональний комп'ютер — це єдина обчислювальна система, представлена набором змінних компонентів, з'єднаних між собою стандартними інтерфейсами, при­значена для особистого використання при вирішенні широкого кола домашніх та офісних завдань як автономно, так і у складі комп'ютерних мереж.

Перспективи розвитку комп'ютерної техніки

У сучасних умовах при розробленні комп'ютерів та спорідненої техніки стійкий пріоритет мають мініатюрні комп'ютери та суперкомп'ютері системи. В елементній базі перевагу віддають нанотехнологічним процесам, що серйозно поліпшує швидкісні показ­ники сучасних пристроїв при значному зменшенні їх розмірів. Ство­рюються перспективні комп'ютери, які базуватимуться на нейронній архітектурі, — так звані нейрокомп'ютери, а також оптичні та молеку­лярні комп'ютери.

Нейрокомп'ютери оброблюють інформацію на основі принципів роботи природних нейронних систем. У них використовуються принципи роботи відповідно до теорії штучних нейронних мереж. їх пам'ять розподілена у зв'язках між дуже простими процесорами, які часто можуть бути описані як формальні нейрони або блоки нейронів. Основне навантаження на виконання конкретних функцій лягає на архітектуру системи, деталі якої, у свою чергу, визначаються міжнейронними зв'язками. Завдяки цьому забезпечується високий природний паралелізм обчислень.

Оптичний комп'ютер — комп'ютер, заснований на використанні оптичних процесорів. В оптичних комп'ютерах операції виконуються шляхом маніпуляції потоками оптичного випромінювання, що дозволяє досягти більшої продуктивності обчислень. В експериментальних зразках такий процесор здатний виконувати до 8*10¹² операцій за се­кунду.

Молекулярні комп'ютери — обчислювальні системи, що викорис­товують окремі молекули (переважно органічні) як елементи комп'ютера. їх основна ідея полягає у використанні обчислювальних можливостей розташування атомів у просторі. Зокрема, молекулярний комп'ютер може представляти логічні електричні ланцюги, складені з окремих молекул; транзистори, керовані однією молекулою, і т. п. Це дає неабияку високу щільність розташування елементів, надвисоку швидкодію і набагато більші обсяги пам'яті комп'ютерів.