краткая характеристика развития вычислительно технике

Основы ПК

Люди всегда испытывали потребности в счете. Для этого они использовали пальцы рук, камешки, которые складывали в кучки или располагали в ряд. Число предметов фиксировалось с помощью черточек, которые проводились по земле, с помощью зарубок на палках и узелков, которые завязывались на веревке.

С увеличением количества подлежащий подсчету предметов, развитием наук и ремесел проявилась необходимость в проведении простейших вычислений. Самым древним инструментов, известным в различных стран, являются счеты (в Древнем Риме они назывались calculi). Они позволяют производить простейшие вычисления над большими числами. Счеты оказались настолько удачным инструментов, что дожили с древних времен почти до наших дней.

Никто не может назвать точное время и место проявления счетов. Историки сходятся во мнении, что их возраст составляет несколько тысяч лет, а их родиной могут быть и Древней Китай, и Древний Египет, и Древняя Греция.

 

краткая характеристика развития вычислительно технике

С развитием точных наук появилась настоятельная необходимость в проведении большого количества точных вычислений. В 1642 г. французский математик Блез Паскаль сконструировал первую механическую счетную машину, известную как суммирующая машина Паскаля (рис. 1.1). Это машина представляла собой комбинацию взаимосвязанных колесиков и приводов. На колесиках были нанесены цифры от 0 до 9. Когда первое колесико (единицы) делало полный оборот, в действие автоматически приводилось второе колесико (десятки); когда и оно достигало цифры 9, начинало вращаться третье колесико и т.д. Машина Паскаля могла только складывать и вычитать.

В 1694 г. немецкий математик Готфрид Вильгельм фон Лейбниц сконструировал более совершенную счетную машину (рис.1.2). Он был убежден, что его изобретение найдет широкое применение не только в науке, но и в быту. В отличие от машины Паскаля Лейбниц использовал цилиндры, а не колесики и приводы. На цилиндры были нанесены цифры. Каждый цилиндр имел девять рядов выступов или зубов. При этом первый ряд содержал 1 выступ, второй – 2 и так вплоть до девятого ряда, который содержал 9 выступов. Цилиндры были подвижными и приводились в определенное положение оператором. Конструкция машины Лейбница была более совершенной: она была способна выполнять не только сложение и вычитание, но и умножение, деление и даже извлечение квадратного корня.

Интересно, что потомки этой конструкции дожили до 70-х годов XX в. в форме механических калькуляторов (арифмометр типа “Феликс”) и широко использовались два различных расчета (рис.1.3). Однако уже в конце XIX в. с изобретением электромагнитного реле появились первые электромеханические счетные устройства. В 1887 г. Герман Голлерит (США) изобрел электромеханический табулятор с вводом чисел с помощью перфокарт. На идею использовать перфокарты его натолкнула пробивка компостером проездных билетов на железнодорожном транспорте.

Разработанная им 80-колонная перфокарта не претерпела существенных изменений и в качестве носителя информации использовалась в первых трех поколениях компьютеров. Табуляторы Голлерита использовались во время 1-й переписи населения в Росси в 1897 г. Сам изобретатель тогда специально приезжал в Санкт-Петербург. С этого времени электромеханические табуляторы и другие подобные им устройства стали широко применяться в бухгалтерском учете.

В начале XIX в. Чарльз Бэббидж сформулировал основные положения, которые должны лежать в основе конструкции вычислительной машины принципиально нового типа.

В такой машине, по его мнению, должны быть “склад” для хранения цифровой информации, специальное устройство, осуществляющее операции над числами, взятые со “склада”. Бэббидж назвал такое устройство “мельницей”. Другое устройство служит для управления последовательностью выполнения операций, передачей чисел со “склада” на “мельницу” и обратно, наконец, в машине должно быть устройства для ввода исходных данных и вывода результатов вычислений. Эта машина так никогда и не была построена – существовали лишь модели (рис.1.4.), но принципы, положенные в ее основу, были позже реализованы в цифровых ЭВМ.

Научные идеи Бэббиджа увлекли дочь известного английского поэта лорда Байрона – графиню Аду Августу Лавлейс. Она заложила первые фундаментальные идеи о взаимодействии различных блоков вычислительной машины и последовательности решения на ней задач. Поэтому Аду Лавлейс по праву считают первым в мире программистом. Многими понятиями, введенными Адой Лавлейс в описания первых в мире программ, широко пользуются современные программисты.

Начало новой эры развития вычислительной техники на базе электромеханических реле стал 1934 г. Американская фирма IBM (International Business Machins) начала выпуск алфавитно-цифровых табуляторов, способных выполнять операции умножения. В середине 30-х годов XXв. на основе табуляторов создается прообраз первой локальной вычислительной сети. В Питсбурге (США) в универмаге была установлена система, состоящая из 250 терминалов, соединенных телефонными линиями с 20 табуляторами и 15 пишущими машинками для расчетов с покупателями. В 1934 – 1936гг. немецкий инженер Конрад Цузе пришел к идее создания универсальной вычислительной машины с программным управлением и хранением информации в запоминающем устройстве. Он сконструировал машину “Z – 3” – это была первая программно – управляемая вычислительная машина – прообраз современных ЭВМ (рис.1.5).

Это была релейная машина, использующая двоичную систему счисления, имеющая память на 64 числа с плавающая запятой. В арифметическом блоке использовалась параллельная арифметика. Команда включала операционную и адресную части. Ввод данных осуществлялся с помощью десятичной клавиатуры, был предусмотрен цифровой вывод, а также автоматическое преобразование десятичных чисел в двоичные и обратно. Скорость выполнения операции сложения - три операции в секунду.

В начале 40-х годов XXв. в лабораториях IBM совместно с ученым Гарвардского университета была начата разработка одной из самых мощных электромеханических вычислительных машин. Она получила название MARK – 1, содержала 760 тыс. компонентов и весила 5 т (рис.1.6).

Последним наиболее крупным проектом в сфере релейной вычислительной техники (ВТ) следует считать построенную в 1957 г. в СССР PBM – 1, которая по целому ряду задач была вполне конкурентоспособна тогдашним ЭВМ. Тем не менее с появлением электронной лампы дни электромеханических устройств оставались сочтены. Электронные компоненты обладали большими превосходством в быстродействии и надежности, что и определило дальнейшую судьбу электромеханических вычислительных машин. Наступила эра электронных вычислительных машин.

Переход к следующему этапу развития средств вычислительной техники и технологии программирования был бы невозможен без основополагающих научных исследований в области передачи и обработки информации. Развитие теории информации связано прежде всего с именем Клода Шеннона. Отцом кибернетики по праву считается Норберт Винер, а создателем теории автоматов является Генрих фон Нейман.

Концепция кибернетики родилась из синтеза многих научных направлений: во-первых, как общий подход к описанию и анализу действий живых организмов и вычислительных машин или иных автоматов; во-вторых, из аналогий между поведением сообществ живых организмов и человеческого общества и возможностью их описания с помощью общей теории управления; и, наконец, из синтеза теории передачи информации и статистической физики, который привел к важнейшему открытию, связывающему количество информации и отрицательную энтропию в системе. Сам термин “кибернетика” происходит от греческого слова, означающего «кормчий”, он впервые был применен Н.Винером в современном смысле в 1947 г. Книга Н.Винера, в которой он сформулировал основные принципы кибернетики, называется “Кибернетика или управление и связь в животном и машине”.

Клод Шеннон – американский инженер и математик, человек, которого называют отцом современной теории информации. Он доказал, что работу переключателей и реле в электрических схемах можно представить посредством алгебры, изобретенной в середине XIX в. английским математиком Джорджем Булем. С тех пор булева алгебра стала основой для анализа логической структуры систем любого уровня сложности.

Шеннон доказал, что всякий зашумленный канал связи характеризуется предельной скоростью передачи информации, называемой пределом Шеннона. При скоростях передачи выше этого предела неизбежны ошибки в предаваемой информации. Однако с помощью соответствующих методов кодирования информации можно получить сколь угодно малую вероятность ошибки при любой зашумленности канала. Его исследования явились фундаментом для разработки систем передачи информации по линиям связи.

В 1946 г. блестящий американский математик венгерского происхождения Генрих фон Нейман сформулировал основную концепцию хранения команд компьютера в его собственной внутренней памяти, что послужило огромным толчком к развитию электронно-вычислительной технике.

Во времена Второй мировой войны он служил консультантом в атомном центре в Лос-Аламосе, где занимался расчетами взрывной детонации ядерной бомбы и участвовал в разработке водородной бомбы.

Нейману принадлежат работы, связанные с логической организацией компьютеров, проблемами функционирования машиной памяти, самовоспроизводящихся систем и др. Он принимал участие в создании первой электронной вычислительной машины ENIAC, предложенная им архитектура компьютера была положена в основу всех последующих моделей и до сих пор так и называется – “фон-неймановской”.

I поколение компьютеров. В 1946 г. в США были закончены работы по созданию ENIAC – первой вычислительной машины на электронных компонентах (рис.1.7). Новая машина имела впечатляющие параметры: в ней использовались 18 тыс. электронных ламп, она занимала помещение площадью 300 м², имела массу 30 т, энергопотребление – 150 кВт. Машина работала с тактовой частотой 100 кГц и выполняла операцию сложения за 0,2 мс, а умножение – за 2,8 мс, что было на три порядка быстрее, чем это могли делать релейные машины. Быстро обнаружились и недостатки новой машины. По своей структуре ЭВМ ENIAC напоминала механические вычислительные машины: использовалась десятичная система; программа набиралась вручную на 40 наборных полях; на перенастройку коммуникационных полей уходили недели. При пробной эксплуатации выяснилось, что надежность этой машины очень низка: поиск неисправностей занимал до нескольких суток. Для ввода и вывода данных использовались перфоленты и перфокарты, магнитные ленты и печатающие устройства. В компьютерах I поколения была реализована концепция хранимой программы. Компьютеры I поколения использовались для прогнозирования погоды, решения энергетических задач, задач военного характера и в других важных областях.

II поколение компьютеров. Одним из самых важных достижений, которые привели к революции в конструировании ЭВМ и в конечном счете к созданию персональных компьютеров, было изобретение транзистора в 1948 г. Транзистор, который является твердотельным электронным переключательным элементом (вентилем), занимает гораздо меньше места и потребляется значительно меньше энергии, выполняя ту же работу, что и лампа. Вычислительные системы, построенные на транзисторах, были намного компактнее, экономичнее и гораздо эффективней ламповых. Переход на транзисторы положил начало миниатюризации, которая сделала возможным появление современных персональных ЭВМ (как, впрочем, и других радиотехнических устройств – радиоприемников, магнитофонов, телевизоров и т.д.). Для машин II поколения встала задача автоматизации программирования, поскольку увеличивался разрыв между временем на разработку программ и непосредственно временем счета. Второй этап развития вычислительной технике конца 50-х – начало 60-х годов XX в. характеризуется созданием различных языков программирования (алгол, фортран, кобол) и освоением процесса автоматизации управления потоком задач с помощью самой ЭВМ, т.е. разработкой операционной системы.

В 1959 г. IBM выпустила коммерческую машину на транзисторах IBM 1401. Она была поставлена более чем в 10 тыс. экземплярах. В том же году IBM создала свой первый большой компьютер (мэйнфрейм) модели IBM 7090, полностью выполненный на базе транзисторов, с быстродействием 229 тыс. операций в секунду, а в 1961 г. разработала модель IBM 7030 для ядерной лаборатории США в Лос-Аламосе.

Ярким представлением отечественных ЭВМ II второго поколения стала большая электронная суммирующая машина БЭСМ-6, разработана С.А.Лебедевым и его коллегами (рис. 1.8.). Для компьютеров этого поколения характерно использование языков программирования высокого уровня, которые получили свое развитие в компьютерах следующего поколения. Транзисторные машины II поколения заняли всего лишь пять лет в биографии ЭВМ.

III поколение компьютеров. В 1959 г. инженеры фирмы Texas Instruments разработали способ размещения нескольких транзисторов и других элементов на одной основе (или подложке) и соединения этих транзисторов без использования проводников. Так родилась интегральная схема (ИС, или чип). Первая интегральная схема содержала всего шесть транзисторов. Теперь компьютеры проектировались на основе интегральных схем малой степени интеграции. Появились операционные системы, которые стали брать на себя задачи управления памятью, устройствами ввода-вывода и другими ресурсами.

В апреле 1964 г. IBM анонсировала System 360 – первое семейство универсальных программно-совместимых компьютеров и периферийного оборудования. Элементной базой семейством System 360 были выбраны гибридные микросхемы, благодаря чему новые модели стали считать машинами III поколения (рис.1.9). При создании семейства System 360 IBM в последний раз позволила себе роскошь выпускать компьютеры, несовместимые с предыдущими. Экономичность, универсальность и небольшие габариты компьютеров этого поколения быстро расширила сферу их применения – управление, передача данных, автоматизация научных экспериментов и т.д. В рамках этого поколения в 1971 г. был разработан первый микропроцессор как неожиданный результат работы фирмы Intel над созданием микрокалькуляторов. (Заметим, кстати, что микрокалькуляторы и в наше время прекрасно уживаются со своими “братьями по крови” – персональными компьютерами.)

IV поколение компьютеров. Этот этап в развитии вычислительной технике связан с разработкой больших и сверхбольших интегральных микросхем. В компьютерах IV поколения стали использоваться быстродействующие системы памяти на интегральных схемах емкостью несколько мегабайт.

Четырехразрядный микропроцессор Intel 8004 был разработан в 1971 г. В следующим году был выпущен восьмиразрядный процессор, а в 1973 г. фирма Intel выпустила процессор 8080, который был в 10 раз быстрее, чем 8008, и мог адресовать 64 Кбайт памяти. Это был один из самых серьезных шагов по пути к созданию современных персональных компьютеров. Фирма IBM выпустила свой первый компьютер в 1975 г. Модель 5100 имела 16 Кбайт памяти, встроенный интерпретатор языка BASIC и встроенным кассетный лентопротяжный механизм, который использовался в качестве запоминающего устройства. Дебют IBM PC состоялся в 1981 г. В этот день новый стандарт занял свое место в компьютерной индустрии. Для этого семейства было написано большое количество различных программ. Новая модификация получила название “расширенного” (IBM PC – XT) (рис.1.10).

Производители отказались от использовании магнитофона в качестве накопителя информации, добавили второй привод для гибких дисков, а в качестве основного устройства для хранения данных и программ использовался жесткий диск емкостью 20 МБ. Модель базировалась на использовании микропроцессора – Intel 8088. Вследствие естественного прогресса в области разработки и производства микропроцессорной техники фирма Intel – постоянный партнер IBM – освоила выпуск новой серии процессоров – Intel 80286. Соответственно, появилась и новая модель IBM PC. Она получила название IBM PC-AT. Следующий этап – разработки микропроцессоров Intel 80386 и Intel 80486, которые еще можно встретить и в наши дни. Затем были разработаны процессоры Pentium, которые и являются самыми популярными процессорами на сегодняшний день.

V поколение компьютеров. В 90-х XX в. огромное внимание стало уделяться не столько повышению технических характеристик компьютеров, сколько их “интеллектуальности”, открытой архитектуре и возможностям объединения сети. Внимание акцентируется на разработке баз знаний, дружественного интерфейса с пользователем, графических средств представлений информации разработке средств макропрограммирования. Четких определений этого этапа развития средств ВТ нет, поскольку элементная база, на которой основывается данная классификация, осталась прежней – ясно, что все компьютеры, выпускаемые в настоящее время, можно отнести к V поколению.

 

Классификация компьютеров

Компьютеры могут быть классифицированы по ряду признаков, в частности по принципу действия, назначению, способам организации вычислительного процесса, размерам и вычислительной мощности, функциональным возможностям и др.

По принципу действия компьютеры можно разделить на две большие категории: аналоговые и цифровые.

Аналоговые компьютеры (аналоговые вычислительные машины – АВМ) – вычислительные машины непрерывного действия (рис.1.11). Они работают с информацией, представленной в аналоговой форме, т.е. в виде непрерывного ряда значений какой-либо физической величины. Существуют устройства, в которых вычислительные операции выполняются с помощью гидравлических и пневматических элементов. Однако наибольшее распространение получили электронные АВМ, в которых машинными переменными служат электрические напряжения и точки.

Работа АВМ основана на общности законов, описывающих процессы различной природы. Например, колебания маятника подчиняются тем же законам, что и изменения напряженности электрического поля в колебательном контуре. И вместо того чтобы изучать реальный маятник, можно изучать его поведение на модели, реализованной на аналоговой вычислительной машине. Мало того, на этой модели можно изучать и некоторые биологические и химические процессы, подчиняющиеся тем же законам.

Основными элементами таких машин являются усилители, резисторы, конденсаторы и катушки индуктивности, между которыми могут устанавливаться соединения, отражающие условия той или иной задачи. Программирование задач осуществляется путем набора элементов на набранном поле. На АВМ наиболее эффективно решаются математические задачи, содержащие дифференциальные уравнения, не требующие сложной логики. Результаты решения выводятся в виде зависимостей электрических напряжений в функции времени на экран осциллографа или фиксируются измерительными приборами.

В 40 – 50-х годах XX в. электронные аналоговые вычислительные машины создали серьезную конкуренцию только что появившимся компьютерам. Основными их достоинствами являлись высокое быстродействие (соизмеримое со скоростью прохождения электрического сигнала по цепи), наглядность представления результатов моделирования.

Среди недостатков можно отметить невысокую точность вычислений, ограниченность круга решаемых задач, ручную установку параметров задачи. В настоящее время АВМ используются лишь в очень ограниченных целей, научных исследований. В практики повседневной жизни они не используются.

Цифровые компьютеры (электронные вычислительные машины – ЭВМ) основаны на дискетной логике “да-нет”, “ноль-единица”. Все операции производятся компьютером в соответствии с заранее составленной программой. Скорость вычислений определяется тактовой частотой системы.

По этапам создания и элементной базе цифровые компьютеры условно подразделяются на пять поколений:

I поколение (1950-е гг.) – ЭВМ на электронных вакуумных лампах;

II поколение (1960-е гг.) – ЭВМ на полупроводниковых элементах (транзисторах);

III поколение (1970-е гг.) – ЭВМ на полупроводниковых интегральных схемах с малой и средней степенями интеграции (десятки и сотни транзисторов в одном корпусе);

IV поколение (1980-е гг.) – ЭВМ на больших и сверхбольших интегральных схемах – микропроцессорах (миллионы транзисторов в одном кристалле);

V поколение (1990-е гг. – по настоящее время) – суперкомпьютеры с тысячами параллельно работающих микропроцессоров, позволяющих строить эффективные системы обработки огромных массивов информации; персональные ЭВМ на сверхсложных микропроцессорах и дружественных интерфейсах с пользователем, что определяет их внедрение практически во все сферы деятельности человека. Сетевые технологии позволяют объединить пользователей ЭВМ в единое информационное общество.

По вычислительной мощности в 70 – 80-х XX в. сложилась следующая систематика ЭВМ.

Суперкомпьютеры – это ЭВМ, обладающие максимальными возможностями в плане быстродействия и объема вычислений. Используется для решения задач национального и общечеловеческого масштабов – национальная безопасность, исследования в области биологии и медицины, моделирование поведения больших систем, прогноз погоды и т.д. (рис.1.12).

Большие ЭВМ (мэйнфреймы) – компьютеры, которые используются в крупных научных центрах и университетах для проведения исследований, в корпоративных системах – банках, страховых, торговых учреждениях, на транспорте, в информационных агентствах и издательствах. Мэифреймы объединяются в крупные вычислительные сети и обслуживают сотни и тысячи терминалов – машин, на которых непосредственно работают пользователи и клиенты.

Мини-компьютерные – это специализированные ЭВМ, которые используются для выполнения определенного вида работ, требующих относительно больших вычислительных мощностей: графика, инженерные расчеты, работа с видео, верстка полиграфических изданий и т.п.

Микрокомпьютеры - это самый многочисленный и многоликий класс ЭВМ, основу которого составляют персональные компьютеры, в настоящее время использующиеся практически во всех отраслях человеческой деятельности. Миллионы людей используются их в своей профессиональной деятельности для взаимодействия через Интернет, развлечения и отдыха.

В последние годы сложилась систематика, отражающая разнообразие и особенности большого класса компьютеров, на которых работают непосредственные пользователи. Эти компьютеры различаются вычислительной мощью, системным и прикладным программным обеспечением, набором периферийных устройств, интерфейсом с пользователем и, как следствие. Размерами и ценой. Однако все они построены на общих принципах и единой элементарной базе, обладают высокой степенью совместимости, общими интерфейсами и протоколами обмена данными между собой и сетями. Основу этого класса машин составляют персональные компьютеры, которые в приведенной выше систематике составляют классу микроЭВМ.

Такая систематика, как и любая другая, достаточно условна; поскольку четкой границы между различными классами компьютеров провести невозможно, появляются модели, которые трудно отнести к определенному классу. И тем не менее она в общих чертах отражает существующее в настоящее время разнообразие вычислительных устройств.

Серверы (от англ. server – “обслуживать”, “управлять”) – многопользовательские мощные ЭВМ, обеспечивающие функционирование вычислительных сетей (рис.1.13). Они служат для обработки запросов от всех рабочих станций, подключенных к сети. Сервер предоставляет доступ к общим сетевым ресурсам – вычислительным мощностям, базам данных, библиотекам программ, принтерам, факсам – и распределяет эти ресурсы между пользователями. В любом учреждении персональные компьютеры объединяются в локальную сеть – это позволяет обеспечить обмен данными между компьютерами конечных пользователей и рационально использовать системные и аппаратные ресурсы. Дело в том, что подготовка документа на компьютеры (будь то счет на товар или научный отчет) занимает значительно больше времени, чем его печатать. Гораздо выгоднее иметь один мощный сетевой принтер на несколько компьютеров, а распределением очереди на печать будет заниматься сервер. Если компьютеры объединены в локальную сеть, удобно иметь на сервере единую базу данных – прайс-лист всех товаров магазина, план работы научного учреждения и т.д. кроме того, сервер обеспечивает общий выход в Интернет для всех рабочих станций, разграничивает доступ к информации различных категорий пользователей, устанавливает приоритеты доступа к общим сетевым ресурсам, ведет статистику пользования Интернетом, контроль за работой конечных пользователей и т.д.

Персональный компьютер (PC – Personal computer) - это наиболее распространенный класс компьютеров, способных решать задачи различного уровня – от составления бухгалтерской отчетности до инженерных расчетов. Он рассчитан в основном на индивидуальное использование (отсюда название класса, к которому он относится). Персональный компьютер (ПК) имеет специальные средства, позволяющие включать его в состав локальных и глобальных сетей. Основное содержание этой книги будет посвящено описанию аппаратных и программных средств именного этого класса компьютеров.

Ноутбук (от англ. notebook – “записная книжка”) – этот устоявшийся термин совершенно неправильно отражает особенности этого класса персональных компьютеров (рис.1.14). Его размеры и масса больше соответствует большой книге, а функциональные возможности и технические характеристики полностью соответствуют обычному настольному (desktop) ПК. Другое дело, что эти устройства более компактные, легкие и, самое главное, потребляют значительно меньше электроэнергии, что позволяет работать от аккумуляторов. Программное обеспечение этого класса ПК, начинает от операционной системы и закачивания прикладными программами, абсолютно ничем не отличается от настольных компьютеров. В недавнем прошлом этот класс ПК определялся как Laptop – “наколенник”. Это название значительно более точно отражало их особенности, но оно почему-то так и не прижилось.

Итак, основная особенность персональных компьютеров класса ноутбуков – мобильность. Небольшие габаритные размеры и масса. Моноблочное исполнение позволяют легко размещать его в любом месте рабочего пространства, переносимость с одного места на другое в специальном чехле или чемоданчике типа “дипломата”, а питание от аккумулятора – позволяет использовать даже в дороге (машине или самолете).

Все модели ноутбуков можно условно подразделить на три класса: универсальные, для бизнеса и компактные (субноутбуки). Универсальные ноутбуки являются полноценной заменой настольного ПК, поэтому они имеют относительно большие размеры и массу, но вместе с тем отличаются большим размером экрана и удобной клавиатурой, аналогичной настольному ПК, поэтому они имеют относительно больше размеры и массу, но вместе с тем отличаются размером экрана и удобной клавиатурой, аналогичному настольному ПК. Имеют обычные встроенные накопители:CD-ROM (R, RW, DVD), винчестер и флоппи – дисковод. Такая конструкция практически исключает возможность использовать его как “дорожный” ПК. Зарядка аккумулятора хватает только на 2 – 3 ч работы.

Ноутбуки бизнес - класса предназначены для использования в офисе, дома, в дороге. Они имеют существенно меньшие габаритные размеры и массу, минимальный состав встроенных устройств, но расширенные средства для подключения дополнительных устройств. ПК этого класса служат скорее дополнением для офисного или домашнего десктопа, а не их заменой.

Компактные ноутбуки (субноутбуки) являются воплощением самых передовых достижений компьютерной технологии. Они имеют самую высокую степень интеграции различных устройств (в материнскую плату встроены такие компоненты, как поддержка звука, видео, локальной сети). Ноутбуки этого класса обычно снабжаются беспроводными интерфейсами устройств ввода (дополнительная клавиатура, мышь), имеют встроенный радиомодем для связи с Интернетом, в качестве накопителей информации используются компактные смарт-карты и т.д. При этом масса таких устройств не превышает 1 кг, а толщина – около 1 дюйма (2,4 см). Зарядка аккумуляторов хватает на несколько часов работы, однако и стоят такие компьютеры в два-три раза дороже обычных ПК.

Карманный персональный компьютер (КПК) (PC – Pocket) – состоит из тех же частей, что и настольный компьютер: процессора, памяти, звуковой и видеосистемы, экрана, слотов расширения, с помощью которых можно увеличить память или добавить другие устройства. Батарейное питание обеспечивает работу в течение двух месяцев. Все эти составляющие очень компактны и тесно интегрированы, благодаря чему аппарат весит 100, 200 г и помещается на ладони, в нагрудном кармане рубашки или дамской сумочке (рис.1.15). Недаром эти устройства называют еще “наладонниками” (Palmtop).

Однако функциональные возможности КПК сильно отличаются от настольного компьютера или ноутбука. Прежде всего, у него относительно небольшой экран, как правило, нет клавиатуры и мыши, поэтому взаимодействие с пользователем организованно иначе: для этого используется экран КПК – он чувствителен к нажатию, для чего пользуются специальной палочкой, которая называется «стилус». Для набора текста на КПК применяется так называемая виртуальная клавиатура – ее клавиши отображаются прямо на экране, а текст набирается стилусом. Другое важное отличие – отсутствие винчестера, поэтому объемы хранимой информации относительно невелики. Основным хранилищем программ и данных является встроенная память объемом до 64 Мбайт, а роль дисков выполняют карточки флэш – памяти. На этих карточках хранятся программы и данные, которые не обязательно размещать в памяти быстрого доступа (фотоальбомы, музыка в формате MP3, электронные книги и др.). Из-за этих особенностей КПК часто используют в паре с настольным ПК, для чего существуют специальные интерфейсные кабели.

Ноутбук и КПК предназначены для совершенно разных задач, построены на разных принципах и лишь дополняют друг друга, но никак не заменяют. С ноутбуком работают точно так же, как с настольным компьютером, а КПК включают по несколько раз на дню. Загрузка программ и выключение происходит практически мгновенно.

По техническим характеристикам современные КПК вполне сравнимы с настольными компьютерами, которые выпускались всего несколько лет назад. Этого вполне достаточно для качественного воспроизведения текстовой информации, например при работе с электронной почтой или текстовым редактором. Современные КПК снабжаются также встроенным микрофоном, динамиками и гнездами для подключения наушников. Связь с настольным ПК и другими периферийными устройствами осуществляется через порт USB, инфракрасный порт (IrDA) или Bluetooth (современные беспроводной интерфейс).

Кроме специальной операционной системы КПК обычно снабжаются встроенными приложениями, в состав которых входит текстовый редактор, табличный редактор, планировщик, браузер для работы в Интернете, набор диагностических программ и т.д. В последнее время компьютеры класса Pocket PC стали снабжаться встроенными средствами связи с Интернета (в качестве внешнего модема может использоваться и обычный сотовый телефон).

Благодаря своим возможностям карманные персональные компьютеры можно рассматривать не просто как упрощенный ПК с урезанными возможностями, а как совершенно равноправный член компьютерного сообщества, имеющий свои неоспоримые преимущества даже по сравнению с самыми продвинутыми моделями персональных компьютеров.

Электронные секретари (PDA – Personal Digital Assistant) – имеют формат карманного компьютера (массой не более 0,5 кг), но используются для других целей (рис. 1.16). Они ориентированы на использование электронных справочников, хранящих имена, адреса и номера телефонов, информацию о распорядке дня и встреч, списки текущих дел, записки расходов и т.п. Электронный секретарь может иметь встроенный текстовый и графические редакторы, электронные таблицы и другие офисные приложения.

Большинство PDA имеют модемы и могут обмениваться информацией с другими ПК, а при подключении к вычислительной сети могут получать и отправлять электронную почту и факсы. Некоторые PDA для дистанционного беспроводного обмена информацией с другими компьютерами оборудованы радиомодемами и инфракрасными портами. Электронные секретари имеют небольшой жидкокристаллический дисплей, обычно размещенный в откидной крышке компьютера. Ручной ввод информации возможен с миниатюрной клавиатуры или с использованием сенсорного экрана, как у КПК. Компьютеры PDA можно назвать лишь с большими оговорками: иногда эти устройства относят к категории сверхпортативных компьютеров, иногда к категории «интеллектуальных» калькуляторов, другие считают, что это, скорее, органайзер с расширенными возможностями.

Электронные записные книжки (от англ. organizer – «организатор») – относятся к «легчайшей категории» портативных компьютеров (масса их не превышает 200 г). Органайзеры имеют вместительную память, в которую можно записать необходимую информацию и отредактировать ее с помощью встроенного текстового редактора; в память можно хранить деловые письма, тексты соглашений, контрактов, распорядок дня и деловых встреч. В органайзер внутренний таймер, который напоминает о важных событиях. Доступ к информации может быть защищен паролем. Органайзеры часто оснащают встроенным переводчиком, имеющим несколько словарей.

Вывод информации осуществляется на небольшой монохромный жидкокристаллический дисплей. Благодаря низкому потреблению мощности питание от аккумулятора обеспечивает без подзарядки хранение информации до пяти лет.

Смартфон (англ. smartphone) – компактное устройство, сочетающий в себе функции сотового телефона, электронной записной книжки и цифровой фотокинокамеры с мобильным доступов в Интернет (рис.1.17). Смартфон имеет микропроцессор, оперативную память, постоянное запоминающие устройство; выход в Интернет осуществляется по каналам сотовой связи. Качество фотоснимков невысокое, но достаточно для использование в Интернете и пересылки по электронной почте. Время видеозаписи – порядка 15 с. Имеет встроенный накопитель для смарт-карт. Зарядка батареи хватает до 100 ч работы. Масса 150 г. Очень удобное и полезное устройство, однако его стоимость соизмерима с ценой хорошего настольного компьютера.

 

Контрольные вопросы

1. Перечислите в хронологическом порядке и дайте краткую характеристику устройствам, которые предшествовали появлению электронно-вычислительной технике.

2. Имена каких ученых неразрывно связанны с историей вычислительной технике?

3. Какое устройство явилось базой для создания электромеханических вычислительных машин?

4. Как называлась первая электронно-вычислительная машина?

5. Назовите основные области применения первых вычислительных машин.

6. Кратко охарактеризуйте этапы развития электронно-вычислительной технике.

7. Какова элементная база I, II, III и IV поколений ЭВМ?

8. По каким основаниям можно проводит классификацию ЭВМ?

9. Перечислите основные характеристики мобильного компьютера. Какие другие мобильные уст

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: