Развитие компьютерной техники

     Содержание

1. Введение.
2. Краткое развитие компьютерной техники
3. Устройство компьютера
4. Сочетание клавиш для работы с компьютером
5. Заключение
6. Список литературы

Введение

     В о все времена людям нужно  было считать. В туманном доисторическом прошлом они считали на пальцах  или делали насечки на костях. Примерно около 4000 лет назад, на заре человеческой цивилизации, были изобретены уже довольно сложные системы счисления, позволявшие  осуществлять торговые сделки, рассчитывать астрономические циклы, проводить  другие вычисления. Несколько тысячелетий  спустя появились первые ручные вычислительные инструменты. А в наши дни сложнейшие вычислительные задачи, как и множество  других операций, казалось бы, не связанных  с числами, решаются при помощи “электронного  мозга” —компьютера.

1. Краткое развитие компьютерной техники

     В Высшем техническом училище Пенсильванского университета был создан вспомогательный вычислительный центр. Училище располагало дифференциальным анализатором. Двое сотрудников вычислительного центра, Джон У. Мочли (был главным консультантом проекта) и Дж. Преспер Экерт (главным инструктором проекта) работали над проектом, предусматривающим создание компьютера “Эниак”.

       Конструкция машины выглядела  фантастически сложной—предполагалось, что она будет содержать 17 468 ламп. Такое обилие ламп отчасти  объяснялось тем, что “Эниак”  должен был работать с десятичными  числами. Мочли предпочитал десятичную  систему счисления, ибо хотел,  чтобы “машина была понятна  человеку”. Однако столь большое  количество ламп, которые, перегреваясь, выходили из строя, приводило  к частым поломкам. При 17000 ламп, одновременно работающих с частотой 100000 имп./с, ежесекундно возникало  1,7 млрд. ситуаций, в которых хотя  бы одна из ламп могла не  сработать. Экерт решил эту  проблему, позаимствовав прием, который  широко использовался при эксплуатации  больших электроорганов в концертных  залах: на лампы стали подавать  несколько меньшее напряжение, и  количество аварий снизилось  до одной-двух в неделю.

       В конце 1945 г., когда “Эниак”  был наконец собран и готов  к проведению первого официального испытании.

       “Эниак” успешно выдержал испытания,  обработав около миллиона префокарт  фирмы IBM. Спустя два месяца  машину продемонстрировали представителям  прессы. По своим размерам (около  6 м в высоту и 26 м в длину)  этот компьютер более чем вдвое  превосходил “Марк-1” Говарда  Эйкена. “Эниак” работал “быстрее  мысли”.

     Главным недостатком компьютера “Эниак”  были трудности, возникавшие при  изменении вводимых в него инструкций, т. е. программы. Объема внутренней памяти машины едва хватало для хранения числовых данных используемых в расчетах. Это означало, что программы приходилось буквально впаивать в электронные схемы машины.

       Если требовалось перейти от  вычислений баллистических таблиц  к расчету параметров аэродинамической  трубы, то приходилось бегать  по комнате, подсоединяя и отсоединяя  сотни контактов, как на ручном  телефонном коммутаторе. В зависимости  от сложности программы такая  работа занимала от нескольких  часов до двух дней. Это было  достаточно веским аргументом, чтобы  отказаться от попыток использовать  “Эниак” в качестве универсального  компьютера.

       Следующая модель—машина “Эдвак”  (EDVAC, от Electronic Discrete Automatic Variable Computer—электронный дискретный переменный компьютер)—была уже более гибкой. Ее более вместительная внутренняя память содержала не только данные, но и программу. Инструкции теперь не “впаивались” в схемы аппаратуры, а записывались электронным образом в специальных устройствах, о которых Экерт узнал работая над созданием радара: это заполненные ртутью трубки, называемые линиями задержки.

       Кристаллы, помещенные в трубку, генерировали импульсы, которые,  распространяясь по трубке, сохраняли  информацию, как ущелье “хранит”  эхо.

       Существенно и то, что “Эдвак”  кодировал данные уже не в  десятичной системе, а в двоичной, что позволило значительно сократить  количество электронных ламп.

       В 1949 г. Морис Уилкс (на два года раньше, чем построили машину “Эдвак”) завершил сооружение первого в мире компьютера с программами, хранимыми в памяти. Компьютер получил название “Эдсак” (EDSAC, от Electronic Delay Storage Automatic Calculator—электронный автоматический калькулятор с памятью на линиях задержки).

       Это первое успешное воплощение  принципа хранения программы  в памяти явилось завершающим этапом.

     В июле 1958 г. сотрудник “Тексас инструментс” Джек Килби создал первую в мире интегральную схему (ИС). Она представляла собой тонкую германиевую пластинку  длиной 1 см. Это устройство еще не отличалось особым изяществом. Пять компонентов  схемы (транзисторов, резисторов и конденсаторов) были изолированы друг от друга благодаря  своей форме в виде букв U, L и  т. п. Крошечные проволочки, соединяющие  компоненты схемы друг с другом и  с источником питания, просто припаивались. Вся конструкция скреплялась  воском. Тем не менее схема работала.

     Первая  ИС для компьютерной памяти была разработана в 1968г. компанией “Интел” (Intel, integrated electronics—интегральная электроника), способную хранить целый килобит информации. (Килобит равен 1024 битам, двоичным элементам информации, что эквивалентно приблизительно 25 пятибуквенным словам.)

     Но  в это время 34-летний инженер фирмы  “Интел” Хофф работал над еще  более замечательным проектом. Выпущенный в конце 1970 г. микропроцессор получил  наименование 4004. Хотя он и не совсем точно соответствовал своему описанию, в котором фирма охарактеризовала его как “компьютер в одном  кристалле”, но был недалек от этого. Он выполнял все функции центрального процессорного устройства универсального компьютера. И в сочетании еще  с четырьма микросхемами—памяти, блока  управления и интерфейса ввода и  вывода—представлял собой микрокомпютер—машину, не уступавшую по мощности большим  ЭВМ середины 50-х годов.

       К 1981г., фирма “Хьюлетт-Паккард”  смогла выпустить микропроцессор, превосходящий по мощности центральные процессоры многих больших ЭВМ того времени. Вся структура помещалась на кремниевом кристалле площадью порядка 1 см 2 и занимала меньше места, чем один транзистор времен, предшествующих изобретению интегральных схем.

     В период 1975—1981 гг. появились первые микро-ЭВМ. Машина “Альтаир” имела очень небольшую оперативную память—всего 256 байт. Более того, машина не имела ни клавиатуры, ни экрана. Пользователи вводили программы и данные в двоичной форме, щелкая набором маленьких ключей, которые могли занимать два положения—вверх и вниз; результаты считывались также в двоичных кодах—по светящимся и темным лампочкам.

       Другие энтузиасты вычислительной  техники, вдохновленные успехом “Альтаира”, также стали превращать свои разработки в коммерческий продукт, который в изобилии пошел на рынок, неожиданно открытый Робертсом. Пол Аллен, молодой программист из Бостона, написал программу, реализующую для “Альтаира” популярный язык Бейсик (BASIC—Beginners All-Purpose Symbolic Instruction Code—символический универсальный язык программирования для начинающих).Впоследствии Бил Гейтс и Аллен основали собственную фирму Microsoft, ставшую одной из самых преуспевающих компаний по программному обеспечению в области персональных компьютеров.

     Персональные  компьютеры, разумеется, претерпели существенные изменения за время своего победного  шествия по планете, но они изменили и сам мир.

     Устройство компьютера

     Компьютер является модульным прибором. Он состоит  из различных устройств (модулей), каждое из которых выполняет свои задачи. Поскольку компьютер предназначен для получения, обработки, хранения, передачи и использования информации, то у него должны быть блоки, предназначенные  для каждой из этих задач.

     Устройства  компьютера бывают основные и дополнительные. Основными  являются:

• системный блок (это, собственно, и есть компьютер или его «мозг»);
• монитор (осуществляет вывод информации на экран);
• клавиатура (служит для ввода символов и команд);
• манипулятор типа «мышь» (предназначен для ввода команд).

     Рассмотрим  основные устройства компьютера. Монитор  внешне напоминает телевизор. ЭЛТ-телевизоры выглядят так же, как и ЭЛТ-мониторы (с электронно-лучевой трубкой). ЖК-телевизоры как близнецы-братья похожи на ЖК-мониторы  (жидкокристаллические мониторы).

     Размеры мониторов, так же как и размеры  экрана у телевизоров, определяются длиной диагонали экрана в дюймах – 14, 15, 17, 19, 21 дюйм. Один дюйм равен 2,54 сантиметра. Соответственно, монитор с диагональю 15 дюймов – это ничто иное, как  монитор с диагональю 38 сантиметров (если 15 дюймов умножить на 2,54 сантиметра, получится 38 сантиметров).

     Монитор подключается к компьютеру через  видеокарту. В настоящее время  наиболее распространены 17-дюймовые мониторы. Для постоянной работы с графикой, чертежами, большими таблицами (в общем, везде, где много мелких деталей) лучше приобретать мониторы бОльших  размеров.

     Монитор (как с ЭЛТ, так и ЖК) может  использоваться не только в составе  компьютера, но и как телевизор  при подключении к нему дополнительного  устройства (ТВ-тюнера). Поэтому старый монитор можно использовать в  качестве телевизора, например, на даче.

     Современная клавиатура является воплощением мечты  любой машинистки. Мышка появилась  значительно позднее клавиатуры. Можно обойтись и без мышки, используя  сочетания (комбинации) клавиш. Однако есть множество вещей, которые мышкой делать удобнее и быстрее.

     Сейчас  очень много разных мышей: от простой  двухкнопочной до пятикнопочной  с колесом прокрутки. Мышки могут  быть с проводкой или без нее. Иногда нужен специальный коврик для мышки, иногда нет. На спинке у  мышки может быть колесо прокрутки (может его и не быть), есть две  или больше кнопок.

     Скоро появятся манипуляторы типа мышь, которые  надеваются на руку как перчатки. С  такой мышкой можно без лишних движений переключаться между использованием манипулятора и печатью на клавиатуре.

     Кроме мышки к средствам манипулирования  можно отнести различные джойстики, рули с педалями, штурвалы, но они  предназначены в основном для  управления игровым процессом.

     Если  основных устройств недостаточно, то для выполнения специальных задач  к компьютеру подключают дополнительное оборудование, о котором поговорим  в отдельной статье.

     Устройства  ввода - это устройства, которые переводят информацию с языка человека на машинный язык.

     К устройствам ввода относятся: 

• Клавиатура – клавишное устройство для ввода числовой и текстовой информации;

      Стандартная клавиатура содержит:

1) набор  алфавитно-цифровых клавиш;

2) дополнительно  управляющие и функциональные  клавиши;

3) клавиши  управления курсором;

4) малую  цифровую клавиатуру.

• Координатные устройства ввода - манипуляторы для управления работой курсора (Мышь, Трекбол, Тачпад, Джойстик).

            У мыши и трекбола вращение металлического шара, покрытого  резиной, передается двум пластмассовым  валам, положение которых рассчитывается инфракрасными оптопарами и затем  преобразуется в электрический  сигнал, управляющий движением указателя  мыши на экране. Тачпад  - манипулятор для портативных компьютеров, встроен в ПК, перемещение курсора осуществляется путем прикосновения к тачпаду пальцев. Джойстик – манипулятор для управления электронными играми.

• Сканер – устройство ввода и преобразования в цифровую форму изображений и текстов. Существуют планшетные и ручные сканеры;
• Цифровые камеры  – формируют любые изображения сразу в компьютерном формате;
• Микрофон – ввод звуковой информации. Звуковая карта преобразует  звук из аналоговой формы в цифровую;
• Сенсорные устройства ввода :

Сенсорный экран -  чувствительный экран.  Общение с компьютером осуществляется путем прикосновения пальцем к определенному месту экрана.  Им оборудуют места операторов и диспетчеров, используют в информационно-справочных системах

Дигитайзер – устройство преобразования готовых (бумажных) документов цифровую форму

Световое перо – светочувствительный элемент. Если перемещать перо по экрану, то можно им рисовать. Обычно применяют в карманных компьютерах, системах проектирования и дизайна.

     Устройства  вывода  - это устройства, которые переводят информацию с машинного языка в формы, доступные для человеческого восприятия.

     К устройствам вывода относятся:

• Монитор (дисплей) - универсальное устройство визуального отображения всех видов информации.

            Различают алфавитно-цифровые и графические мониторы, а также  монохромные мониторы и мониторы цветного изображения - активно-матричные и пассивно-матричные жкм. 

            Разрешающая способность  выражается количеством элементов  изображения по горизонтали и  вертикали. Элементами графического изображения  считаются точки – пиксели (picture element). Элементами текстового режима также  являются символы. Современные видеоадаптеры (SuperVGA) обеспечивают высокие разрешения и отображают 16536 цветов при max разрешении.

            Существуют: 1) мониторы на базе электронно-лучевой трубки (CRT).

2) жидкокристаллические  мониторы (LCD) на базе жидких кристаллов. Жидкие кристаллы – особое  состояние некоторых органических  веществ, в котором они обладают  текучестью и свойством образовывать  пространственные структуры, подобные  кристаллическим. Жидкие кристаллы  могут изменять свою структуру  и светооптические свойства под  воздействием электрического напряжения.

• Принтер – устройство для вывода информации в виде печатных копий текста или графики. Существуют:

Лазерный принтер – печать формируется за счет эффектов ксерографии

Струйный принтер – печать формируется за счет микро капель специальных чернил.

Матричный принтер – формирует знаки несколькими иголками, расположенными в головке принтера. Бумага втягивается с помощью вала, а между бумагой и головкой принтера располагается красящая лента.

• Плоттер (графопостроитель) – устройство, которое чертит графики, рисунки и диаграммы под управлением компьютера. Изображение получается с помощью пера. Используется для получения сложных конструкторских чертежей, архитектурных планов, географических и метеорологических карт, деловых схем;
• Акустические колонки и наушники – устройство для вывода звуковой информации.

     Внешняя память - это память, предназначенная для длительного хранения программ и данных. Целостность содержимого ВЗУ не зависит от того, включен или выключен компьютер.

     Дисковод  (накопитель) - устройство записи/считывания информации. Накопители имеют собственное имя – буква латинского алфавита, за которой следует двоеточие. Для подключения к компьютеру  одного или несколько дисководов и управления их работой нужен Дисковый контроллер.

     Носитель  информации (носитель записи) – материальный объект, способный хранить информацию. Информация записывается на носитель посредством изменения физических, химических и механических свойств запоминающей среды.

     По  типу доступа к  информации внешнюю память делят на два класса:

Устройства  прямого (произвольного) доступа –  время обращения к информации не зависит от места её расположения на носителе.

Устройство  последовательного доступа –  такая зависимость существует

     В состав внешней памяти входят:  1) накопители на жестких магнитных дисках (НЖМД);  2) накопители на гибких магнитных дисках (НГМД);  3) накопители на магнитооптических компакт дисках;  4) накопители на оптических дисках (CD-ROM);  5) накопители на магнитной ленте и др.

            Оптические (лазерные) CD и DVD диски:

- Предназначены  для хранения любого вида информации;

- Информацию  на CD записывается с помощью лазерного  луча;

- Следует  оберегать от царапин и загрязнения  поверхности;

- Это  носители прямого (произвольного)  доступа к информации;

- Объем  (ёмкость) CD составляет сотни Мбайт; DVD -более 1Гбайта;

- Более  долговечны и надежны, чем магнитные  диски.

            CD – Compact Disk. Изготовляют  из органических материалов с  напылением на поверхность тонкого  алюминиевого слоя. Лазерный диск  имеет одну дорожку в виде  спирали. Информация записывается  отдельными секторами мощным лазерным лучом, выжигающим на поверхности диска углубления, и представляет собой чередование впадин и выпуклостей. При считывании информации выступы отражают свет слабого лазерного луча и воспринимаются как «1», впадины поглощают луч и, воспринимаются как «0». Это бесконтактный способ считывания информации.  Срок хранения 50-100лет

            DVD – Digital Video Disk. Имеет  те же размеры, что и CD. Объем  - Гбайт. Может быть односторонним  или двухсторонним, а на каждой  стороне может быть 1 или 2 рабочих  слоя.

     Накопители  на магнитных лентах (НМЛ)

- Используют  для резервного (относительно медленного) копирования  и хранения больших объемов информации (архивы)

- Устройство  для записи и считывания магнитных  лент называется стример

- Это  устройство последовательного доступа  к информации

Внутренняя  память

            Оперативная память (ОП) предназначена для  временного хранения выполняемых программ и данных, обрабатываемых этими программами. Это энергозависимая память. Физически реализуется в модулях ОЗУ (оперативных запоминающих устройствах) различного типа. При выключении электропитания вся информация в оперативной памяти исчезает.

            Объём хранящейся информации в ОЗУ составляет от 32 до 512 Мбайт  и более. Занесение информации в  память и её извлечение, производится по адресам. Каждый байт ОП имеет свой индивидуальный адрес (порядковый номер). Адрес – число, которое  идентифицирует ячейки памяти (регистры). ОП состоит из большого количества ячеек, в каждой из которых хранится определенный объем информации. ОП непосредственно связана с процессором. Возможности ПК во многом зависят от объёма ОП.

            Кеш память - очень быстрая память малого объема служит для увеличения производительности компьютера, согласования работы устройств различной скорости.

            Специальная - постоянная, Fiash, видеопамять и тд.

                  Постоянное  запоминающее устройство (ПЗУ) – энергонезависимая память для хранения программ управления работой и  тестирования устройств ПК. Важнейшая микросхема ПЗУ – модуль BIOS (Basic Input/Output System – базовая система ввода/вывода), в котором хранятся программы автоматического тестирования устройств после включения компьютера и загрузки ОС в оперативную память. Это Неразрушимая память, которая не изменяется при выключении питания.

                  Перепрограммируемая постоянная память (Flash Memory) – энергонезависимая память, допускающая многократную перезапись своего содержимого.

                  CMOS  RAM (Complementary Metal-Oxide Semiconductor) - память с невысоким быстродействием и минимальным энергопотреблением от батарейки. Используется для хранения информации о конфигурации и  составе оборудования компьютера, о режимах его работы. Содержимое изменяется программой, находящейся в  BIOS (Basic Input Output System).

                  Видеопамять – запоминающее устройство, расположенное на плате управления дисплеем и предназначенное для хранения текстовой и графической информации, отображаемой на экране. Содержимое этой памяти сразу доступно двум устройствам – процессору и дисплею, что позволяет изменять изображение на экране одновременно с обновлением видеоданных в памяти.

                  Сочетание клавиш для работы с компьютером

     Клавиши-модификаторы. На клавиатуре аналогом этих клавиш являются клавиши   Ctrl ,   Alt ,   ⇧ Shift  и клавиша   Windows . Их часто называют клавиши-модификаторы. В сочетаниях можно зажимать не только одну из этих клавиш, а несколько одновременно.

     То  есть при использовании 3-х клавиш-модификаторов  на одну обычную клавишу можно  «повесить» до восьми (8 = 2³; 2 - поскольку клавиша имеет 2 состояния - "нажата" и "не нажата") различных команд:

1. нажатие обычной клавиши без модификаторов - для примера   Delete ;
2. Ctrl + клавиша —   Ctrl  +  Delete 
3. Alt + клавиша —   Alt  +  Delete 
4. Shift + клавиша —   ⇧ Shift  +  Delete 
5. Ctrl + Shift + клавиша —   Ctrl  +  ⇧ Shift  +  Delete 
6. Ctrl + Alt + клавиша —   Ctrl  +  Alt  +  Delete 
7. Alt + Shift + клавиша —   Alt  +  ⇧ Shift  +  Delete 
8. Ctrl + Alt + Shift + клавиша —   Ctrl  +  Alt  +  ⇧ Shift  +  Delete 

     В качестве примера рассмотрим сочетание  клавиш   Ctrl  +  Alt  +  Delete . Нажимать клавиши нужно не по очереди (как в калькуляторах) и не одновременно (как на пианино аккордом). Сначала следует зажать клавиши   Ctrl  и   Alt , и, не отпуская их, нажать клавишу   Delete . Зажатые в момент нажатия   Delete  клавиши   Ctrl  и   Alt  модифицируют действие клавиши   Delete . То есть при нажатии клавиши   Delete  выполнится не основное действие (удаление символа справа или выделенного объекта), а одно из «вторичных» (в Windows XP — вызов приложения «Диспетчер задач» (taskmgr.exe.))

     Сочетания клавиш делятся на:

• Локальные (перехватываемые программой только, если окно программы активно);
• Глобальные для программы (перехватываемые определённой программой из любого окна);
• Глобальные для операционной системы (перехватываемые ОС из любого окна).

Сочетание клавиш   Ctrl  +  Alt  +  Delete  является глобальным для Windows, то есть оно срабатывает из любого окна и перехватывается операционной системой.

В разных программах разный набор сочетаний  клавиш. Разработчик программы сам  решает, каким командам назначить  сочетания клавиш и какие именно сочетания.

Многие  программы позволяют пользователю самостоятельно настроить сочетания  клавиш в программе под себя и  сохранить в виде схемы. Это очень  удобно, так как можно пользоваться одними и теми же сочетаниями в  разных программах.

Однако  это может привести к конфликту глобальных сочетаний клавиш разных программ. Если две программы будут использовать одно и то же глобальное сочетание клавиш, выполнится команда только для одной из этих программ.

     Мультимедийная  компьютерная клавиатура с функциями  управления громкостью звука и сетевым  поведением компьютера.

     Часто современные клавиатуры имеют дополнительный набор нестандартных кнопок для  изменения громкости, управления окнами, вызова определённых программ («Калькулятор», «Word») и т. д. Их часто называют мультимедийные клавиатуры. Как правило, эти клавиши можно программировать. В некоторых таких клавиатурах сочетания клавиш могут работать некорректно или вообще не работать.

     Назначение  некоторых клавиш

  F1  —   F12  — функциональные клавиши, в разных программах работают по-разному, также используются в сочетаниях клавиш;  

• ⇧ Shift  + «буква/цифра из ряда над буквами» — изменить регистр буквы (в зависимости от состояния   Caps Lock ); для цифры - использовать символ, размещенный на клавише с цифрой;  
• Caps Lock  — включение режима «больших букв» (загорается индикатор);   
• Num Lock  — включение цифровой клавиатуры справа (загорается индикатор);  
• Scroll Lock  — практически нигде не работает (загорается индикатор). В MS-DOS использовалась для переключения между режимами прокрутки окна и перемещения текстового курсора (аналог скроллинга). Excel — одна из немногих программ, где эта клавиша работает, причём так же;  
• Tab ⇆  — переключение на другой элемент управления с клавиатуры;   
• Esc  — закрытие диалоговых окон, меню, отмена действий;   
• Pause/Break  — приостановить работу компьютера (в DOS работало везде, в современных ОС — только во время загрузки компьютера);