Перспективы развития ПК

Федеральное агентство железнодорожного транспорта

ГОУ ВПО  «Дальневосточный государственный  университет путей сообщения»

Институт  Интегрированных форм обучения 
 
 

Кафедра:  
 
 

Курсовая работа 

По дисциплине: «Информатика»

На тему: «Перспективы и развитие ПК» 
 
 

Выполнила:

                                                                                   Студент 3 курса   Мунгалова  Н.Ю.

Шифр: К09 – Мо – 294(в)  

Проверил:

 Преподаватель     
 
 
 
 
 

Хабаровск 2012

    Содержание 
 

    Введение

    Перспективы и развитие ПК 

  1. История развития ПК, классификация ПК ………….……………...  4
  2. Функциональные и технические характеристики ПК   …………….  9
  3. Современное состояние развития ПК   …………………………….   14
  4. Перспективы развития ПК: квантовый компьютер ……………….   23
 

    Заключение..........................................................................................   26 

    Глоссарий……………………………………………………………… 28 

    Список  литературы…………………………………………………   30 

    Приложение 
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     

       Введение 

       За  последние несколько лет компьютер  становится всё в большей степени неотъемлемой частью большинства людей. Использование ПК не только облегчает интеллектуальный труд и помогает решать сложнейшие задачи всех уровней жизнедеятельности человека, но и способствует развитию информационных технологий науки и техники, коренным образом изменяя наше сознание. В век компьютеров, глобальных сетей и телекоммуникаций каждый человек, столкнувшись с этим миром, постепенно, с большим трудом, методом проб и ошибок становится квалифицированным пользователем, применяя накопленные знания в преодолении каждодневных больших и малых вопросов и проблем.

       Персональные  компьютеры являются наиболее широко используемым видом компьютеров, их мощность постоянно увеличивается, а область применения расширяется. Персональные компьютеры могут объединяться в сети, что позволяет десяткам и сотням пользователей легко обмениваться информацией и одновременно получать доступ к общим базам данных.

       Средства  электронной почты позволяют  пользователям компьютеров с  помощью обычной телефонной сети посылать текстовые и другие сообщения в города и страны и получать информацию из крупных банков данных.

       Однако  возможности персональных компьютеров  по обработке информации все же ограничены. Наиболее часто проявляющиеся ограничения - по объему обрабатываемой информации и по скорости вычислений.

       При обработке больших объемов информации часто оказывается наиболее целесообразным совместное использование компьютеров  разного уровня, где на каждом уровне решаются те задачи, которые соответствуют его возможностям.

       Во  многих задачах оказывается недостаточной вычислительная мощность персональных компьютеров. Например, расчет механической прочности конструкции, состоящей из нескольких сотен тысяч элементов, производство реалистичных видеофильмов, со специальными видеоэффектами.

       В настоящее время индустрия производства персональных компьютеров является одной из наиболее важных сфер экономики стран. Причинами стремительного роста индустрии персональных компьютеров являются:

       - простота использования, обеспеченная  понятным интерфейсом;

       - возможность индивидуального взаимодействия с компьютером без посредников;

       - относительно высокие возможности  по переработке информации;

       - высокая надёжность и простота  ремонта, основанные на интеграции  компонентов компьютера;

       - возможность расширения адаптации к особенностям применения компьютеров;

       - наличие программного обеспечения,  охватывающего практически все  сферы человеческой деятельности.

       Целью данной работы является анализ перспектив развития ПК. Для достижения данной цели необходимо решить следующие задачи:

       - изучить историю развития персональных  компьютеров;

       - рассмотреть их классификации;

       - проанализировать функциональные  и технические характеристики  персональных компьютеров;

       - описать базовые конфигурации  персональных компьютеров;

       - охарактеризовать современное состояние развития ПК. 
 
 
 
 
 
 
 
 

  1. История развития и классификация  ПК
 

       История персональных компьютеров (ПК) начинается 1971 г., когда американская фирма Intel разработала микропроцессор для калькулятора. Он содержал около тысячи транзисторов и мог выполнять 8000 операций в секунду. Вскоре для терминала была выпущена 8-битная версия данного МП, получившая название 8080. Оба МП всерьез восприняты не были, поскольку рассчитывались для конкретных применений. Они относятся к МП первого поколения.

       В конце 1973 г. фирма Intel разработала однокристальный 8-разрядный МП 8080, рассчитанный для многоцелевых применений. Он был сразу замечен компьютерной промышленностью и быстро стал «стандартным». По стоимости он был доступен даже для «любителей». Одни фирмы начали выпускать МП 8080 по лицензиям, другие предложили его улучшенные варианты. Так, группа инженеров фирмы Intel, образовав собственную фирму Zilog, в 1976 г. выпустила МП Z80, сохраняющий базовую архитектуру 8080. Фирма Motorola разработала собственный 8-разрядный МП М6800, нашедший впоследствии широкое применение и развитие.

       Сама  фирма Intel усовершенствовала свой МП, выпустив его модификацию 8085, отличающуюся повышенным быстродействием, встроенным генератором и системным контроллером, дополнительным последовательным вводом- выводом и улучшенной системой прерываний.

       Для программируемых контроллеров, решающих несложные задачи, стали разрабатываться  однокристальные микроЭВМ, объединяющие в одном корпусе МП подсистему ввода-вывода и память (8048   фирмы Intel и др). Описанные 8-разрядные МП относятся ко второму поколению микропроцессоров.

       ЭВМ на основе 8-разрядных МП получили широкое  распространение и работали под  управлением операционной системы (ОС) СР/М (Control Programm/Microcomputers). В 1978 г. Фирма Intel начинает выпуск 16-разрядного МП 8086. Вскоре фирмы Motorola и Zilog отвечают созданием 16-разрядных МП М68000 и Z8000. Перечисленные МП относятся к микропроцессорам третьего поколения.

       Однако  рынок уже был наполнен 8-разрядными компонентами и периферийными устройствами. С целью преемственности в 1979 г. фирмой Intel выпускается компромиссный вариант – микропроцессор 8088. Повторяя внутри МП 8086, новый МП имел 8-разрядную шину данных, что, хотя несколько и снижало производительность, позволяло легко использовать его с имевшейся в достатке 8-батной периферией.

       Осенью 1981 г. фирма IBM объявила о создании ЭВМ IBM РС, основой которой был МП 8088. Разработка имела колоссальный успех, объясняемый отчасти использованием новой операционной системы MS-DOS. К началу 1988г. в мире было выпущено более 60 млн. персональных ЭВМ, в том числе 25 млн. IBM РС – совместимых. Из них более 15 млн. было произведено самой фирмой IBM.

       Спрос на ПК намного превысил предложение, особенно после появления компактных компьютеров класса Laptop («накопленный»). Так, фирма Compaq Computer в конце 1982 г. выпустила компьютер Compaq Portable весом 12 кг, программно совместимый с IBM РС.

       Весной 1983 г. фирма IBM выпускает модель РС XT с жестким диском. Осенью этого же года фирма Compaq отвечает появлением совместимого ПК Compaq Mus. Кроме того, фирма Intel начинает выпуск усовершенствованных модификаций прежнего МП-микропроцессоров 80186 и 80188, а также объявляет о создании нового поколения микропроцессоров – 80286.

       В 1984 г. фирма IBM выпускает упрощенную, «домашнюю», версию ПК под названием РСjr или Junior. Вопреки ожиданиям, модель оказалась неудачной, и в 1985 г. ее выпуск был прекращен. Во многом это было обусловлено успехом нового компьютера IBM РС АТ (Advanced Technologies), построенного на основе МП 80286. Компьютеры этой серии быстро завоевали весь мир и несколько лет оставались наиболее популярными.

       В апреле 1987 г. фирма IBM объявляет о создании нового семейства компьютеров PS/2 (Personal Systems), а в конце года для него появляется многозадачная операционная система OS/2. На разработки возлагались очень большие надежды, оправдавшиеся не в полной мере, поскольку лишь немногие производители совместимого оборудования поддержали новые стандарты, оставив фирму IBM практически в одиночестве.

       Первые 32 - разрядные микропроцессоры появились  на мировом рынке в 1983-1984 гг., но их широкое использование в высокопроизводительных ПК началось с 1985 г. после выпуска фирмами Intel и Motorola микропроцессоров 80386 и М68020 соответственно. Эти БИС открыли новое микропроцессорное поколение, реализующее обработку данных на уровне "больших" ЭВМ.

       В 1989 г. был начат выпуск более мощного  МП 80486 с быстродействием более 50 млн. операций в секунду. Необходимо заметить, что фирма Intel называет свои процессоры - iAPX186, iAPX286, iAPX386, iAPX486, хотя вне ее их называют 80186, 80286, 80386, 80486. В марте 1993 г. фирма Intel продолжает ряд 80x86 выпуском микропроцессора Р5 "Pentium" с 64-разрядной архитектурой. Возможность использования имеющихся  программ  обеспечила новым разработкам большой коммерческий успех.

       Помимо  традиционных компьютеров с полным набором команд (Comple Instruction Set Computer - CISC) развивается относительно новое направление компьютеров с сокращенным набором команд (Reduced Instruction Set Computer RISC). Так, фирма Intel в 1989 г. выпустила 64-разрядный RlSC-микропроцессор 80860.

       В 1990 г. фирма IBM создала RISC - процессор POWER PC (Performance Optimization With Enhanced RISC). Обладая примерно равной производительностью с процессором Pentium, он потребляет меньшую мощность и в несколько раз дешевле. ПК RS/6000 стал первым компьютером с микропроцессором POWER PC. В сентябре 1993 г. был изготовлен процессор POWER 2. Новые МП активно поддержала фирма Apple, выпустив ряд компьютеров POWER Macintosh  (до этого ПК серии Macintosh использовали МП 680x0 фирмы Motorola).

       Серьезным конкурентом разработчикам мощных ПК стала фирма SUN Microsystems. Ее компьютеры с открытой архитектурой SPARC (Scalable Processor Architecture), используя RISC - процессоры серий MicroSPARC и SuperSPARC, показывают очень высокую производительность при малых аппаратных затратах. Эти компьютеры, оснащенные высококачественной графической видеосистемой, используются для САПР, систем мультимедиа, а также в качестве мощных файл- серверов в разнородных вычислительных сетях.

       Снижение  цены высокопроизводительных МП привело  к тому, что за рубежом практически прекращен выпуск ПК с процессором, ниже Pentium - II.

       По  показателям транспортабельности  ПК можно классифицировать следующим образом:

    • настольные стационарные - требуют специальной упаковки для транспортировки. Представляют собой достаточно мощные профессиональные системы высокого класса;
    • транспортируемые   (перевозимые)   -   габаритные   размеры   чемодана средней величины;
    • носимые - габаритные размеры среднего "дипломата". Вес 2-9 кг. Питание от батарей или от сети;
    • компактные наколенные (класса Laptop) - габаритные размеры и вес портативной пишущей машинки. Питание от батарей;
    • блокнотные (класса Notebook или Subnotebook) - габариты и вес большого калькулятора. Питание от батарей;
    • карманные (Pocket) или ручные (Handlhend) - габариты и вес книги средних размеров, то есть можно положить в карман, но носить там неудобно.

       По  функциональному назначению ПК можно классифицировать следующим образом:

    • серверы баз данных - мощные системы с большим объемом памяти и высокой скоростью передачи данных в вычислительную сеть;
    • графические станции - компьютеры, ориентированные на обработку изображений. Обладают качественной видеосистемой, высоким быстродействием и большими объемами оперативной и дисковой памяти;
    • системы мультимедиа - мощные компьютеры, способные осуществлять обработку звука и "живых" изображений. Предполагают высокое быстродействие, поддерживаемое видео и звуковыми спецпроцессорами;
    • системы для научных исследований - предназначены для решения задач моделирования и расчетов, связанных с большим объемом числовой обработки с плавающей точкой. Предполагают высокую производительность, поддерживаемую мощными математическими сопроцессорами;
    • автоматизированные рабочие места (АРМ) - компьютеры, автоматизирующие труд какого - либо специалиста (например, конструктора, книгоиздателя, врача). Имеют набор соответствующих периферийных устройств для ввода и вывода информации: сканеры, графопостроители, датчики и т.п.;
    • компьютеры для бизнесменов - малогабаритные ПК, предназначенные для работы в дороге, представительской деятельности и т.п.;
    • бытовые ПК предназначены в основном для игровых программ с использованием в качестве монитора бытового телевизора. Данный класс ПК постепенно отмирает.

       По  программной совместимости выделяются следующие наиболее известные группы ПК:

    • IBM PC - совместимые ПК, работающие под управлением операционной системы MS - DOS или аналогичной;
    • ПК направления фирмы DEC, работающие под управлением ОС типа RT- 11 или Unix;
    • ПК серии Macintosh - собственная, достаточно популярная разработка фирмы Apple;
    • RISC направление, представленное, в частности, рабочими станциями SPARC фирмы SUN Microsystems.
 

       2. Функциональные и технические характеристики ПК

       Персональные  компьютеры выпускаются в следующих  конструктивных исполнениях: стационарные (настольные) и переносные. Наиболее распространенными являются настольные ПК, которые позволяют легко изменять конфигурацию. Рассмотрим IBM - совместимый настольный персональный компьютер. Состав ПК принято называть конфигурацией. Поскольку современные компьютеры имеют блочно - модульную конструкцию, то необходимую аппаратную конфигурацию, можно реализовать из готовых узлов и блоков (модулей), изготовляемых различными производителями.

       Совместимость устройств является основополагающим принципом открытой архитектуры, которую предложила компания IBM. Это послужило толчком к массовому производству, как отдельных узлов, так и компьютеров.

       К базовой конфигурации относятся  устройства, без которых не может работать современный ПК:

       •  системный блок;

       •  клавиатура, которая обеспечивает ввод информации в компьютер;

       • манипулятор мышь, облегчающий ввод информации в компьютер;

       • монитор, предназначенный для изображения текстовой и графической информации.

       Системный блок.

       В персональных компьютерах, выпускаемых  в портативном варианте, системный блок, монитор и клавиатура объединяются в один корпус. Системный блок представляет собой металлическую коробку со съемной крышкой, в которой размещены различные устройства компьютера.

       По  форме корпуса бывают:

       • Desktop - плоские корпуса (горизонтальное расположение), их обычно располагают на столе и используют в качестве подставки для монитора

       • Tower - вытянутые в виде башен (вертикальное расположение), обычно располагаются на полу.

       Корпуса различаются по размерам, указанные  приставки Super, Big, Midi, Micro, Tiny, Flex, Mini, Slim обозначают размеры корпусов. На передней стенке корпуса размещены кнопки "Power" - Пуск, "Reset" - Перезапуск, индикаторы питания и хода работы ПК.

       Порты (каналы ввода - вывода)

       На  задней стенке корпуса современных  ПК размещены (точнее могут размещаться) следующие порты:

    • Game - для игровых устройств (для подключения джойстика)
    • VGA - интегрированный в материнскую плату VGA - контроллер для подключения монитора для офисного или делового ПК
    • СОМ - асинхронные последовательные (обозначаемые СОМ1- COM3), через них обычно подсоединяются мышь, модем и т.д.
    • PS/2 - асинхронные последовательные порты для подключения клавиатуры и манипулятора мышь
    • LPT - параллельные (обозначаемые LPT1 - LPT4), к ним обычно подключаются принтеры
    • USB - универсальный интерфейс для подключения 127 устройств (этот интерфейс может располагаться на передней или боковой стенке корпуса)
    • IEEE - 1394 (FireWire) - интерфейс для передачи больших объемов видео информации в реальном времени (для подключения цифровых видеокамер, внешних жестких дисков, сканеров и другого высокоскоростного оборудования), интерфейсом Fire Wire оснащены все видеокамеры, работающие в цифровом формате. Может использоваться и для создания локальных сетей.
    • IRDA - инфракрасные порты, предназначеные для беспроводного подключения карманных или блокнотных ПК или сотового телефона к настольному компьютеру. Связь обеспечивается при условии прямой видимости, дальность передачи данных не более 1м. Если в ПК нет встроенного iRDA адаптера, то он может быть выполнен в виде дополнительного внешнего устройства (USB iRDA адаптера), подключаемого через USВ - порт.
    • Bluetooth ("блютус") - высокоскоростной микроволновый стандарт, позволяющий передавать данные на расстояниях до 10 метров. Если нет встроенного bluetooth адаптера, то он может быть выполнен в виде дополнительного внешнего устройства (USB bluetooth адаптера), подключаемого через USB - порт. USB bluetooth адаптеры предназначены для беспроводного подключения карманных или блокнотных ПК, или сотового телефона к настольному компьютеру.
    • Разъемы звуковой карты: для подключения колонок, микрофона и т.д.

       Необходимо отметить, что наличие или отсутствие в ПК перечисленных порогов зависит от его стоимости и уровня современности.

       В системном блоке расположены  основные узлы компьютера:

       • системная или материнская плата (motherboard), на которой установлены дочерние платы (контроллеры устройств, адаптеры или карты) и другие электронные устройства;

       • блок питания, преобразующий электропитание сети в постоянный ток низкого  напряжения, для электронных схем компьютера;

       • накопитель на жестком магнитном  диске, предназначенный для чтения а записи на несъемный жесткий магнитный диск (винчестер);

       • накопители на оптических дисках (типа DVD - RW или CD - RW). предназначенные для чтения и записи на компакт - диски;

       • накопители (или дисководы) для гибких магнитных дисков, используемые для чтения и записи на дискеты;

       •  устройства охлаждения.

       Клавиатура

       Клавиатура - устройство, предназначенное для  ввода пользователем информации в компьютер. Стандартная клавиатура имеет более 100 клавиш. Клавиши клавиатуры разделяются на 6 групп:

    • Клавиши пишущей машинки;
    • Цифровые  клавиши  (переключение режима работы  осуществляется клавишей NumLock);
    • Клавиши редактирования (Home, End, Page Up, Page Down, Insert, Delete, Back Space);
    • Специальные клавиши (Ctrl, Alt, Esc, Num Lock, Scroll Lock, Pause);
    • Функциональные клавиши Fl - F12 (расположены в верхней части клавиатуры и предназначены для вызова наиболее часто использующихся команд).

       Расположение  английских букв на клавишах соответствует  английской пишущей машинке, а букв кириллицы - как на русской пишущей машинке. Для ввода прописных букв и других символов, располагающихся на верхнем peгистре клавиатуры, имеется клавиша [Shift]. Например, чтобы ввести прописную букву, надо нажать клавишу [Shift] и, не отпуская ее, нажать клавишу с требуемы символом. Клавиша [Caps Lock] служит для фиксации режима прописных бую Клавиша [Space] служит для создания пробела между символами. Клавиша [Enter] означает окончание ввода команды или другой информации и обращение к компьютеру.

       Переключение  языка клавиатуры (русский - английский) можно осуществить с помощью переключателя клавиатуры, расположенного на панели задач, либо с помощью сочетаний клавиш (Shift + Ctrl или Shift + Alt).

         Манипулятор мышь

       Манипулятор мышь - устройство управления манипуляторного  типа. Небольшая коробочка с клавишами (1,2 или 3 клавиши). Перемещение мыши по плоской поверхности (например, коврика) синхронизировано с перемещением указателя мыши на экране монитора.

       Ввод  информации осуществляется перемещением курсора в определенную область экрана и кратковременным нажатием кнопок манипулятора или щелчками (одинарными или двойными). По принципу работы манипуляторы делятся на механические, оптомеханические и оптические.

       В портативных ПК в качестве мыши используются трекболы и пойнтеры. Комбинация монитора и мыши обеспечивают диалоговый режим работы пользователя с компьютером, это наиболее удобный и современный тип интерфейса пользователя.

       Корпорация  Microsoft выпустила новый набор из клавиатуры и мыши, предназначенный для настольных ПК. Продукт получил название Natural Ergonomic Desktop 7000, в нем используется беспроводная технология.

       Мониторы.

       Мониторы - устройства, которые служат для  обеспечения диалогового режима работы пользователя с компьютером, путем вывода на экран символьной информации. В графическом режиме экран состоит из точек (пикселей -англ. pixel - picture element, элемент картинки), полученных разбиением экрана на столбцы и строки.

       Количество  пикселей на экране называется разрешающей  способностью монитopa в данном режиме. В настоящее время мониторы ПК могут работать в следующих режимах: 480x640, 600x800, 768x1024, 864x1152, 1024x1280 (количество пикселей по вертикали и горизонтали).

       Разрешающая способность зависит от типа монитора и видеоадаптера. Каждый пиксел может быть окрашен в один из возможных цветов. Стандарты отображения цвета: 16, 256, 64К, 16М цветовых оттенков каждого пиксела.

       По  принципу действия все современные  мониторы разделяются на:

       •        Мониторы на базе электронно - лучевой  трубки (CRT)

       •        Жидкокристаллические дисплеи (LCD)

       •        Плазменные мониторы

       Наиболее  распространенными являются мониторы с жидкокристаллическими дисплеями (экранами), а на электронно-лучевых трубках мониторы уже отходят, самое высокое качество изображения имеют современные плазменные дисплеи. Стандартные мониторы имеют длину диагонали 14, 15, 17, 19, 20, 21 и 22 дюйма. В мониторах CRT изображение формируется электронно-лучевой трубкой. При настройке монитора необходимо устанавливать такие параметры разрешающей способности и режима отображения цвета, чтобы частота обновления кадров не превышала 85 Гц.

       В мониторах LCD изображение формируется с помощью матрицы пикселей, каждый пиксел формируется свечением одного элемента экрана, поэтому каждый монитор имеет свое максимальное физическое разрешение. Так, например, для мониторов 19 дюймов разрешающая способность 1280x1024.

       Для того чтобы исключить искажения  изображений на экране рекомендуется  использовать мониторы LCD в режимах его максимального разрешения. Для мониторов LCD частота смены кадров не является критичной.

       В плазменные мониторах изображение  формируется с помощью матрицы  пикселей, как и в мониторах  LCD. Принцип работы плазменной панели состоит в управляемом холодном разряде разряженного газа (ксенона или неона), находящегося в ионизированном состоянии (холодная плазма).

       Пиксел  формирует группа из трех подпикселов, ответственных за три основных цвета, которые представляют собой микрокамеры, на стенках которых находится флюоресцирующее вещество одного из основных цветов. Это одна из наиболее перспективных технологий плоских дисплеев.

       Достоинства плазменных мониторов заключаются  в том, что в них отсутствует мерцание изображения, картинка имеет высокую контрастность и четкость по всему дисплею, имеют хорошую обзорность под любым углом и малую толщину панели. К недостаткам следует отнести - большая потребляемая мощность. 

       3. Современное состояние развития ПК

       Самым значимым событием 2005 года в области  микропроцессоров стало появление в продаже CPU с двумя ядрами. Причем появление в продаже двухъядерных процессоров произошло очень быстро, и без особых трудностей. Самым большим достоинством новых продуктов явилось то, что переход к двухъядерной системе не требовал смены платформы. Фактически любой пользователь современного компьютера мог прийти в магазин и поменять один только процессор без смены материнской платы и остального "железа". При этом уже установленная операционная система моментально обнаруживала второе ядро (в списке оборудования появлялся второй процессор), и никакой специфической настройки программного обеспечения не требовалось (не говоря уже о полной переустановке ОС).

       Идея  появления подобных процессоров  лежит на поверхности. Дело в том, что производители CPU практически достигли потолка наращивания производительности своих продуктов. В частности AMD уперлась в частоту 2.4 Ггц при массовом производстве процессоров Athlon 64. Справедливости ради отметим, что лучшие экземпляры способны работать на частотах 2,6-2,8Ггц, но их тщательно отбирают и выпускают в продажу под маркой Athlon FX (соответственно модель с частотой 2,6 Ггц имеет маркировку FX-55, а 2,8 Ггц - маркировку FX-57). Однако выход столь удачных кристаллов очень мал (это легко проверить запустив 5-10 процессоров). Следующий скачек в тактовой частоте возможен при переходе на более тонкий техпроцесс.