2) Створення і розвиток комп’ютерів івм рс, принцип відкритої архітектури.

Комп’ютери 40-50 років були дуже великими і дорогими пристроями. Тому в боротьбі за клієнта фірми-виробники ПК і комплектуючих намагалися зробити свою продукцію швидше, компактніше і дешевше.

Перший крок – винайдення в 1948 р. транзисторів і заміна ними електронних ламп, а в 1959 р. – створення чіпів – інтегральних мікросхем, які на одній пластині поєднували транзистори і необхідні з’єднання між ними. В 1970 р. фірма Intel випустила мікропроцесор Intel-4004, що був аналогічний за своїми функціями центральному процесору (ЦП) великої ЕОМ. А в 1974 р. вийшла нова версія процесора – Intel-8080, який до кінця 70 років став стандартом для мікропроцесорної індустрії.

Зниження попиту на великі і міні-ЕОМ в кінці 70-х рр. стало предметом серйозного занепокоєння фірми ІВМ (International Business Machines Corporation) – ведучого виробника великих ЕОМ. І в 1979 р. ІВМ вирішила спробувати свої сили на ринку персональних комп’ютерів. Був створений комп’ютер на основі найновішого на той час процесора Intel-8088, а в серпні 1981 був представлений новий комп’ютер ІВМ РС, який згодом набув великої популярності у користувачів.

Ця популярність була обумовлена так званим принципом відкритої архітектури – ІВМ зробила ПК не єдиним нерознімним з’єднанням, а забезпечила можливість його зборки із незалежно виготовлених запчастин (аналогічно дитячому конструктору), а також можливістю удосконалення окремих компонент. При цьому методи з’єднання пристроїв ПК не тільки не трималися в секреті, а були доступні всім бажаючим.

Найбільшу вигоду від відкритості архітектури IBM PC отримали, природно, користувачі, оскільки конкуренція між виробниками комплектуючих призвела до зниження цін на них; користувачі могли самостійно розширювати можливості своїх ПК (купляючи відповідні пристрої та приєднуючи їх у вільні роз’єми на системній платі).

В 1983 р. був випущений ПК ІВМ РС ХТ, який мав вбудований жорсткий диск, а в 1985 р. – ІВМ РС АТ на основі нового процесора Intel80286, що працював в 3-4 рази швидше ІВМ РС ХТ.

Однак дуже скоро інші виробники перестали задовольнятися тільки роллю виробників комплектуючих і почали самі створювати готові ПК, які були сумісні з IBM PC. Так, перші ПК на основі процесора Intel-80386 були випущені вже не IBM. Найбільший вплив на розвиток ПК типу IBM PC тепер виявляє не IBM, а фірма Intel, найпотужніший виробник процесорів, які є "мозком" ПК та фірма Microsoft – найбільший виробник операційних систем (будуть розглянуті в наступних розділах) та багатьох інших програм для ПК.

§1.2. Структура обчислювальної системи.

1) Загальна характеристика складових апаратної частини.

Персональний комп’ютер складається із апаратної частини і програмного забезпечення. Апаратна частина (англ. Hardware – "тверда" частина) складається із з’єднаних між собою різноманітних пристроїв, що можна побачити й торкнутися. Програмне забезпечення (Software, "м’яка" частина) складається із програм операційної системи, яка робить комп’ютер (ПК) працездатним, і програм для виконання великого переліку робіт. Взагалі ПК мають схожу структуру і звичайно складаються з таких основних частин:

• с истемного блока (1);

• монітора (2);

• клавіатури (3).

Крім цього можуть бути ще такі пристрої: миша (4), принтер (5), джойстик, сканер, модем, звукові колонки (6) і т.д., які можуть бути підключені до системного блоку ПК через спеціальні роз’єми.

В системному блоці (корпусі) розташовані основні вузли ПК:

• с истемні пристрої (електронні схеми), що управляють роботою комп’ютера (системна плата, процесор, оперативна пам’ять, контролери пристроїв і т. д.);

• блок живлення низької напруги;

• накопичувачі (дисководи) для гнучких магнітних дисків;

• накопичувачі на жорстких магнітних дисках (вінчестери);

• мультимедіа обладнання (CD-ROM дисковод, аудіоплата);

• засоби комп’ютерного зв’язку (модем, сітковий адаптер).

С истемні пристрої служать для обробки інформації, забезпечення взаємодії всіх інших пристроїв комп’ютера, керування їхньою роботою. До системних пристроїв належать: мікропроцесор (процесор); оперативна пам’ять, постійна пам’ять; тактовий генератор; таймер та інші.

М ікропроцесор. Самим головним елементом в комп’ютері є мікропроцесор – невелика, в декілька см, електронна мікросхема, що виконує обчислення і обробку інформації. Процесори відрізняються один від одного такими характеристиками як: моделлю (поколінням), модифікацією (в межах однієї моделі), способом підключення, тактовою частотою, фірмою-виробником та ін.

Однією з найбільш важливих харктеристик процесора є тактова частота, яку вимірюють в мегагерцах (1 МГц = 1000000 Гц). Тактова частота вказує, скільки елементарних операцій (тактів) виконує процесор за 1 секунду, тобто тактова частота процесора в більшості випадків характеризує швидкодію комп’ютера – чим вона вище, тим, як правило, швидше працює комп’ютер.

Пам’ять. Внутрішня пам’ять ПК складається з постійної (ROM – Read Only Memory – пам’ять тільки для читання) та оперативної (RAM – Random Access Memory – пам’ять довільного доступу).

П остійна пам’ять представляє собою мікросхему, що вбудована в центральну (системну) плату комп’ютера. Вміст її як правило не змінюється на протязі всього строку служби комп’ютера. Постійна пам’ять (BIOS – Basic Input-Output System – базова система вводу-виводу) містить програми для перевірки обладнання ПК і приведення його в робочий стан, які починають працювати одразу після увімкнення комп’ютера.

О перативна пам’ять (ОП) є одним із найважливіших елементів ПК. В ОП знаходяться програми, що виконуються в даний момент на комп’ютері, з ОП процесор бере вихідні дані для обробки та записує в неї отримані результати. Оперативна пам’ять – це полігон, на якому комп’ютер виконує всі свої операції. Звичайно, чим цей полігон “ширше”, тим краще.

Свою назву "оперативна" ця пам’ять отримала тому, що вона працює дуже швидко, так що процесору практично не потрібно чекати при читанні даних із пам’яті або запису в пам’ять. Однак дані, що містяться в оперативній пам’яті, зберігаються тільки до тих пір, поки комп’ютер увімкнений, при вимкненні комп’ютера вміст оперативної пам’яті витирається. Однією з основних характеристик пам’яті є її ємність, яку вимірюють в бітах. Біт – це один двійковий розряд, в який може записуватись 0 або 1. Вісім бітів отримали назву байт (byte).

Реально пам’ять вимірюють в таких одиницях:

1 Kb (Кб - кілобайт) = 2¹⁰ байт = 1024 байт

1 Mb (Мб - мегабайт) = 2¹⁰ Кбайт = 1024 Кбайт = 1048576 байт

1 Gb (Гб - гігабайт) = 2¹⁰ Мбайт = 1024 Мбайт = 1070596096 байт і т.д.

Приклад: в 1 Мбайті можна записати інформацію, розміщену на 500 сторінках, що приблизно рівно 1 книзі.

Представлення інформації в комп’ютері.

Інформація – сукупність відомостей (даних), які сприймають із навколишнього середовища (вхідна інформація), видають у навколишнє середовище (вихідна інформація) або зберігають всередині певної системи.

Комп’ютер може обробляти тільки інформацію, представлену в числовій формі. Будь-яка інша інформація – звуки, зображення, текст, відео, покази приладів і т. д. для обробки на комп’ютері повинна бути перетворена в числову форму. В комп’ютері носіями інформації є електричні, магнітні або оптичні сигнали, які можуть мати два стійких значення: 0 – вимкнуто (немає струму, розмагнічено, відсутній світловий сигнал) або 1 – увімкнуто (є струм, намагнічено, є світловий промінь). За допомогою таких 0 і 1 кодують будь-яку інформацію, яку обробляє комп’ютер.

Якщо застосувати даний метод, то цифр 0 і 1 вистачить лише на позначення двох символів. Якщо ж взяти комбінацію з двох знаків (00, 01, 10, 11), то це дозволить закодувати вже 4 символи. Тризначний код дає 8 комбінацій, чотиризначний – 16. Цього мало для зображення літер різних національних алфавітів, цифр і розділових знаків. Для кодування інформації в комп’ютерах використовується восьмизначний двійковий код.

Кількість комбінацій двійкових значень в байтах рівне 2⁸ = 256. Кожній двійковій комбінації в байті присвоюють певний знак (літеру, цифру, функцію і т.д.). Кодування символів 8-бітовими числами називають ASCII кодами.

Контролери і шина. Щоб комп’ютер міг працювати, необхідно, щоб в його ОП знаходилася програма і дані. А попадають вони туди із різних пристроїв ПК – клавіатури, дисків та інших зовнішніх пристроїв. Результати виконання програм також виводяться на зовнішні пристрої – монітор, принтер, диски і т. д.

Таким чином, для роботи ПК необхідний обмін інформацією між ОП і зовнішніми пристроями (ЗП) . Такий обмін називають вводом-виводом. При цьому між ОП і будь-яким ЗП є ще дві проміжні ланки:

1. Д ля кожного ЗП в ПК є електронна схема, яка ним керує. Ця схема називається контролером або адаптером.

2. Всі контролери і адаптери взаємодіють з мікропроцесором і ОП через системну магістраль передачі даних, яку звичайно називають шиною. Системна шина – група електричних з’єднань (провідників) для обміну даними та сигналами між різними агрегатами ПК – виконує функцію зв’язку між процесором, внутрішньою пам’яттю та зовнішніми пристроями. У системній шині виділяють адресну шину та шину даних. Адресна виконує зв’язок процесора з пам’яттю, а шина даних для зв’язку процесора з пристроями вводу-виводу.

В ПК може бути декілька шин. Наприклад, одна шина може використовуватися для обміну з низькошвидкісними пристроями (клавіатурою, мишею, дисководами для дискет та ін.), а інші – з високошвидкісними (відеоконтролером, жорсткими та оптичними дисками та ін.).

Е лектронні плати. Для спрощення підключення пристроїв електронні схеми складаються з декількох модулів – електронних плат. На основній платі – системній –, яка несе на собі головні компоненти комп’ютерної системи, розташовані: процесор, внутрішня пам’ять, шина, контролери клавіатури та портів (як правило, одного паралельного та двох послідовних). Адаптери інших пристроїв знаходяться, як правило, на окремих платах, що встановлюються в уніфіковані роз’єми – слоти на системній платі. Через ці роз’єми адаптери пристроїв підключаються безпосередньо до шини. Таким чином, наявність вільних роз’ємів на системній платі дає можливість додавання до комп’ютера нових пристроїв.