6. Содержание дисциплины

   1. Перечень основных разделов и тем дисциплины

1. Этапы развития вычислительной техники.

2. Классификация и структура ЭВМ.

3. Состав вычислительной системы.

4. Аппаратная конфигурация ЭВМ.

5. Программная конфигурация ЭВМ.

6. Сетевые архитектуры.

7. Сетевые модели.

8. Сетевые протоколы.

9. Физическая среда передачи данных.

10. Методы передачи данных.

11. Организация межсетевого взаимодействия.

12. Глобальные сети.

13. Применение вычислительной техники на предприятиях автомобильного транспорта.

14. Перспективы развития вычислительной техники и компьютерных сетей.

2. Краткое описание содержания теоретической части разделов и тем дисциплины

Тема 1. Этапы развития вычислительной техники

Появление электронно-вычислительной машины (ЭВМ) — универсальной машины для обработки информации послужило началом революции в области накопления, передачи и обработки информации.

В 17 веке был создан целый ряд вычислительных аппаратов — арифмометров. Числа в этих аппаратах задавались поворотами наборных колес, вращение ручки приводило в движение различные шестерни и валики, в итоге специальные колеса с цифрами приобретали положение, соответствующее результату выполнения одной из простейших арифметических операций — сложения, вычитания, умножения или деления. При этом только лучшие из арифмометров позволяли выполнять умножение и деление.

Среди изобретателей арифмометров были в частности Блез Паскаль и Готфрид Вильгельм Лейбниц — выдающиеся ученые 17 века, обладающие широчайшим кругом научных интересов.

В 19 веке английский математик Чарльз Беббидж, занимавшийся составлением таблиц для навигации, разработал проект вычислительной машины (названной им «аналитической машиной»), в основе которого лежал принцип, имеющий громадное значение и для современной вычислительной техники — принцип программного управления работой вычислительной машины. Беббидж хотел построить свой компьютер (от английского computer — вычислитель) как механическое устройство, а программы собирался задавать посредством перфокарт — карт из плотной бумаги с информацией, наносимой с помощью отверстий (они в то время уже широко употреблялись в ткацких станках).

Новаторская мысль Беббиджа была подхвачена и развита его ученицей Адой Лавлейс, дочерью поэта Джорджа Байрона. Однако практическая реализация идеи Беббиджа была в то время невозможной, так как эта идея существенно опережала технические возможности своего века.

В 40-х годах 20 века сразу несколько групп исследователей повторили попытку Беббиджа на основе техники 20 века — электромеханических реле.

Первым из них был немецкий инженер Кондрад Цузе, который в 1941 году построил небольшой компьютер на основе нескольких электромеханических реле. А в 1943 году в США на одном из предприятий фирмы IBM американец Говард Эйкен создал более мощный компьютер под названием «Марк — 1».

Однако электромеханические реле работают весьма медленно и недостаточно надежно. Коренной переворот в вычислительной технике произошел тогда, когда появились вычислительные машины, в которых стали использоваться электронные элементы. Этими элементами первоначально были электронные лампы (радиолампы).

Первой действующей электронной вычислительной машиной (ЭВМ) была машина ENIAC (Electronic Numerical Integrator And Calculator), изготовленная в США в конце 1945 года. Авторами проекта были Джон Мочли и Преспер Экерт.

В СССР первая вычислительная машина МЭСМ (Малая Электронная Счетная Машина) была создана в 1951 году под руководством академика Сергея Александровича Лебедева.

В 40-х и 50-х годах 20 века ЭВМ создавались на основе электронных ламп. Эти ЭВМ были очень большими (занимали огромные залы), дорогими (стоимость составляла несколько миллионов долларов), ненадежными (электронные лампы часто перегорают).

В 1948 году были изобретены транзисторы — миниатюрные и недорогие электронные приборы, которые смогли заменить электронные лампы. Это привело к уменьшению размеров компьютеров в сотни раз и повышению их надежности.

Первые компьютеры на основе транзисторов появились в конце 50-х годов 20 века. В 1965 году фирма Digital Equipment выпустила первый мини-компьютер PDP–8 размером с холодильник и стоимостью всего 20 тысяч долларов.

После появления транзисторов наиболее трудоемкой операцией при производстве компьютеров было соединение и спайка транзисторов для создания электронных схем.

В 1959 году Роберт Нойс (основатель фирмы Intel) изобрел способ, позволяющий создавать на одной пластине кремния несколько транзисторов и все необходимые соединения между ними. Полученные электронные схемы стали называться интегральными схемами или чипами.

В 1968 году фирма Burroughs выпустила первый компьютер на интегральных схемах.

В дальнейшем количество транзисторов, которое удавалось разместить на единицу площади интегральной схемы, увеличивалось приблизительно вдвое каждый год, что обеспечивало постоянное уменьшение размеров и стоимости компьютеров, а также повышение их быстродействия.

В 1970 году был сделан важный шаг на пути к персональному компьютеру — Маршиан Эдвард Хофф, из фирмы Intel, сконструировал микросхему, аналогичную по своим функциям центральному процессору большого компьютера. Так появился первый микропроцессор Intel–4004, размером менее 3см.

В 1974 году несколько фирм объявили о создании на основе микропроцессора Intel–8008 персонального компьютера, т.е. устройства выполняющего те же функции, что и большой компьютер, но рассчитанного на одного пользователя.

В начале 1975 года появился первый коммерчески распространяемый персональный компьютер Альтаир–8800 на основе микропроцессора Intel–8080. Возможности его были ограничены — оперативная память составляла всего 256 байт, клавиатура и монитор отсутствовали. Этот компьютер продавался по цене около 500 долларов, покупатели снабжали этот компьютер дополнительными устройствами: монитором, клавиатурой, блоками расширения памяти и т.п.

В 1979 году фирма IBM (International Business Machines Corporation) — ведущая компания по производству больших компьютеров приступила к разработке персонального компьютера.

В августе 1981 года компьютер под названием IBM PC был официально представлен публике и фактически стал стандартом персонального компьютера.

Фирма IBM не стала защищать конструкцию своего компьютера патентами. Принципы конструкции IBM PC были доступны всем желающим.

Этот подход, называемый принципом открытой архитектуры, обеспечил успех компьютеру IBM PC.

Многие фирмы перестали довольствоваться ролью производителей комплектующих для IBM PC и начали сами собирать компьютеры, совместимые с IBM PC.

Конкуренция между производителями привела к удешевлению IBM–совместимых компьютеров и стремительному улучшению их характеристик.

В настоящее время IBM-совместимые компьютеры превратились в мощные высокопроизводительные устройства. По всем показателям они в сотни раз превосходят первоначальную модель IBM PC.

Персональные IBM–совместимые компьютеры являются в настоящее время наиболее широко используемым видом компьютеров, их мощность постоянно увеличивается, а область применения расширяется.