Дербес компьютерлердің пайда болуы

Жұмыс түрі: Материал
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 23 бет
Таңдаулыға:

Сөж
Тақырыбы: Дербес компьютерлердің пайда болуы. Алғашқы ДК пайда болғанға дейінгі ЕТ даму тарихының кезеңі. Компьютерлердің дамуының негізгі кезеңдері.
Орындаған:Бекмолданова Кенжегуль.
Компьютердің даму тарихы қарапайым есептеулер жүргізу кезеңінен басталады. Есептеулер жүргізуді жеңілдету мақсатында арнайы құралдар жасалды. XVI ғасырда испан монахы Раймунд Луллит логикалық машина жасап шығаруды ұсынды. Бірақ, бұл ұсыныс көптеген жылдардан кейін ғана жүзеге асты.
Қосу мен алу амалдарын орындайтын ең қарапайым есептеу машинасын 1623 жылы астроном Уильям Шикард ойлап шығарды. Ол алты орынды сандармен ғана есептеулер жүргізе алды. Егер нәтиже машинаның мүмкіндігінен асып кетсе, онда арнайы қондырылған қоңырау соғылатын.
1642 жылы француз оқымыстысы Блез Паскаль ең алғашқы арнайы сақталатын программасы бар Паскалин немесе Паскаль дөңгелектерi деп аталатын есептеу машинасын жасады.

Неміс математигі Готфрид Лейбництің 1672 жылы жасаған механикалық машинасы қосу және алу амалдарымен қатар, көбейту және бөлу амалдарын да орындады. 1770 жылы Е.Якобсон 5-орынды санмен жұмыс жасауға қабiлеттi қосу машинасын ұсынса, 1770 жылы Ган астрономиялық есептеулерге негiзделген бiрнеше машинаны құрастырды. 1820 жылы Карл Ксавье Томас алғаш рет арифмометрдi ойлап тапты. Ол әлем бойынша өндiрiс салаларында қолданыла бастады.
1823 жылы ағылшын ғалымы Чарльз Бэббидж программалық басқару машиналарының алғашқы нұсқасы саналатын Аналитикалық машинаны ойлап тапты. Ол 4 бөлiктен: сандарды сақтауға арналған қоймадан, оларға қолданыла-тын амалдарды орындайтын құрылғыдан, басқару құрылғы-сы мен енгiзу-шығару құрылғы-ларынан тұрады.

Бэббидж машинасының барлық қондырғылары механикалық қондырғылар болатын және перфокартаға жазылған кез-келген программаларды орындайтын. Өнертапқышқа алғашқы программист Ада Лавлейс (Ада Августа Кинг) көмектесті. Кейіннен Ада құрметіне Ada программалау тілі аталған.
1828 жылы орыс армиясының генерал-майоры Ф. М. Слободская арнайы кестемен қосу мен көбейту сияқты арифметикалық амалдарды орындайтын есептегiш приборларды ойлап шығарды. 1834 жылы француз академигi, физигi, әрi математигi Андре Мари Ампер кибернетика терминiн алғаш рет қолданған кiтап шығарды. 1847 жылы ағылшын математигi, математикалық логиканың негiзiн қалаушылардың бiрi Джордж Буль Логиканың математикалық талдауы еңбегiнде Буль алгебрасының негiзiн қалады.
1867 жылы Ресей ғылым академиясының вице-президентi Владимир Яковлевич Буняковский орыс шоттарын есептеуге негiзделген есептегiш механизм құрды. 1867 жылы американ топографы К. Шоулз алғаш рет басу машинкасының негiзiн қалады. 1878 жылы орыс математик-механигi П.Л.Чебышев қосу аппаратын ойлап тапты.
1880 жылы Петербург инженерi Т. Однер арифмометр құрылғысын ұсынды. Ол 50-жылдарға дейiн Феликс модификациясымен шық-ты.

1885 жылы американдық ғалым У.Берроуз цифрлар мен оның нәтижелерiн есептеп, баспаға шығаратын машинаны ойлап тапты. Осы елдің ғалымы Г.Холлерит 1888 жылы табулятор деп аталатын құрылғыны ойлап тапты. Онда ақпараттар электр токтарымен кодталатын перфоркарталарға енгiзiледi.
1897 ж. ағылшын физигi Дж.Томсон электронды-сәулелiк түтiкшенiң құрылымын ұсынды. 1918 ж. Ресей ғалымы М.А.Бонч-Бруевич лампалық триггердi ұсынды.
1928 ж. американ математигi Дж. Нейман ойындар теориясының негiзiн ұсынды. Аталған теория машиналық модельдеу практикасында кеңiнен қолданылады.
XX ғасыр үлкен көлемді есептеулер жүргізетін есептеу машиналарын қажет етті. Ағылшын ғалымы Ален Тьюринг 1938 жылы Машина ойлана алады ма (Может ли машина мыслить) мақаласында есептеуіш машина мүмкіндігін арттыратын абстрактылы схема ұсынды. Аталған мақала оқымыстылар арасында үлкен пікірталас тудырды. Тьюринг машинасы - үздiксiз ақпараттарды әмбебап түрлендiрушi құрал, әрi теориялық есептегiш жүйе.
1938 жылы Америка математигi, әрi инженерi Клод Шеннон болашақ ЭЕМ-ның негiзiн қалады. Осы жылы Кондрад Цузе Германияда екілік код негізінде жұмыс істейтін және еске сақтау құрылғысы бар Z1 есептеу машинасын жасап шығарды.
1944 жылы Гарвард университетiнде американдық математик Говард Айкен Марк-1 автоматтандырылған есептегiш машинасын құрастырды. Ол релелiк және механикалық элементтерден құрастырылып, программалық басқару машинасы ретiнде қолданылды. Марк-1 машинасының ұзындығы 17м, салмағы 5 тонна, онда 75000 электронды шам, 3000 механикалық реле қолданылған, ол көбейту амалын 3 секундта, ал бөлу амалын 12 секундта орындайтын.

1945 жылы Джон фон Нейман компьютер құрылғылары өзара байланысының терориялық негізін, яғни компьютердің жұмыс жасау принципін ұсынды. Джон фон Нейман машинасы регистрлер жиынынан құралған жады, арифметикалық-логикалық құрылғы, енгізу-шығару құрылғысы және басқару құрылғысынан тұрады.
Джон фон Нейман принципі бойынша: енгізу құрылғысы программалар мен мәліметтерді арифметикалық-логикалық құрылғыға жібереді, одан компьютердің ішкі жадысына жазылады. Әрбір командада орындалуы қажет операция коды және осы командалар өңдейтін мәліметтер орналасқан ұяшықтардың адресі жазылған. Басқару құрылғысы командалар санауышы деп аталатын арнайы регистрді қамтиды. Программалар мен мәліметтер жүктелгеннен кейін программаның алғашқы командасының адресі жазылады. Басқару құрылғысы командада көрсетілген адреске сәйкес жады ұяшығының ішіндегі мәліметтерді оқиды және оны команда регистріне көшіреді. Командалар регистрі команданы орындалу кезеңінде сақтайды. Басқару құрылғысы команданы орындайды. Әрбір команда үшін басқару құрылғысының өзіндік өңдеу алгоритмі бар. Өз кезегінде әрбір алгоритм микрокомандалар жиынтығын беретін микропрограммалардан құралуы мүмкін. Команда орындалғаннан кейін командалар санауышы программаның келесі командасы орналасқан келесі ұяшыққа сілтейді. Осы процесс программаның орындалуын тоқтататын командаға дейін жалғасады.
1946 жылы американдық инженер Д.П.Эккерт және физик Д.У.Моучли Пенсильван университетiнде алғаш рет 20 мың электрондық лампадан тұратын ЭЕМ ENIAC (Electronic Numerical Integrator and Computer) құрастырды. Электронды шамдармен жұмыс істейтін компьютердің ұзындығы 26м, салмағы 35 тонна болатын. Эниак қосу амалын 15000 сек, бөлу амалын 1300 сек уақытта орындайтын. Онда ондық санау жүйесі қолданылған, басты қиындығы - программаларды енгізу.

1947 - 48 жылдары академик С.А.Лебедев кiшi электрондық есептегiш машинаны (КЭЕМ) жасақтау жұмысын бастады. 1949 жылы Кембридж университетiнде профессор М.Уилктің жетекшiлiгiмен программаларды сақтайтын ЭДСАК есептеуiш машина негiзi қаланды. Осы жылы Джон фон Нейманның жетекшiлiгiмен MANIAC (Mathematical Analyzer Numerical Integrator Antand Computer) компьютерi жасақталды.
1952 жылы С.А.Лебедевтiң жетекшiлiгiмен секундына өте үлкен жылдамдықпен 10 мың амал орындайтын үлкен электронды есептеуiш машинаны (ҮЭЕМ) жасақтау жұмысы аяқталды.

Ал, 1958 жылы ССРО-да секундына өте тез жылдам-дықпен 20 мың амал орын-дайтын М-20 ЭЕМ машинасы жасақталып, ұсынылды. 1963 жылы алғаш рет тышқан құрылғысы жасалды.

1972 жылы АҚШ-та шыққан ILLIAC-IV ма-шинасында секундына 20 млн. операция орындайтын көппроцессорлық жүйе орнатылған. 1976 жылғы Cray-1 машинасы секундына 166 млн. операция орындайды, векторлық есептеулер жүргізеді, жады көлемі 8 Мбайт.

1965 жылы АҚШ-та IBM360 деп аталатын 3-буын машинасы шықты. 1971 жылғы ЕС-1020 машинасы секундына 20000 операция орындайтын, жады көлемі 256 Кбайт. 1977 жылғы ЕС-1060 машинасы секундына 1 млн. операция орындайтын, жады көлемі 8 Мбайт. 1984 жылғы ЕС-1066 машинасы секундына 5,5 млн. операция орындайтын, жады көлемі 16 Мбайт.

1980 жылы КСРО-да құрастырылған Эльбрус-1 машинасы секундына 15 млн. операция орындайды, жады көлемі 64 Мбайт.
1984 жылы Apple Computer корпорациясы Macintosh компьютерiн шығарды. Ол қолданушының операциялық жүйемен жұмыс жасауына тиiмдi құрал болып табылды. 1985 жылы секундына 125 млн. операция орындайтын 8 процессорлы, жады көлемі 144 Мбайт, сумен салқындататын Эльбрус-2 машинасы жасақталды. 1985 жылғы Cray-2 машинасы секундына 2 млрд. операция, 1989 жылғы Cray-3 машинасы секундына 5 млрд. операция орындайды.

1995 жылы Жапонияда шыққан GRAPE-4 машинасы секундына 1,08 трлн. операция орындайды.
2002 жылы Earth Simulator (NEC) 5120 процессорлы, секундына 36 трлн. операция орындайтын машина жасалса, 2007 жылы шыққан BlueGeneL (IBM) 212992 процессорлы машинасы секундына 596 трлн. операцияға дейін орындайды.
Информатиктер компьютер дамуының 4 кезеңін (ұрпағын) атап көрсетеді. Енді соларға тоқтала кетейік.
1) Алғашқы кезеңі (ұрпағы) - электрондық шамдар. 1945-1955 жылдар аралығында электронды есептеуіш машиналар электрондық шамдар негізінде құрылды. Мысалы: Минск-1, Урал-1, БЭСМ-1 есептеуіш машиналары. Электрондық шамдар, электромагниттік релемен салыстырғанда, логикалық элементтерді қосуды жылдам жүзеге асырды және олар әжептәуір ұзақ қызмет етті. Бірақ, электрондық шамдар энергияны өте көп жұмсайтын және олардың өлшемдері өте үлкен еді. Электрондық шамдар негізінде жұмыс жасайтын ЭЕМ-лардың жұмыс жасау жылдамдығы секундына бірнеше жүзден бірнеше мың операцияға дейін ауытқиды.
2) ЭЕМ дамуының екінші кезеңі (ұрпағы) - транзисторлар. 1955-1965 жылдар аралығы. Мысалы: Минск-21, Урал-14, Наири есептеуіш машиналары. Негізінен, жартылай өткізгіш құрал - транзистор 1948 жылы ойлап табылған. Олардың электрондық шамдарға қарағанда өлшемі кіші, тұтыну қуаты аз. ЭЕМ-лардың жұмыс жасау жылдамдығы секундына бірнеше мың операциядан тіпті бірнеше миллион операцияға дейін артты.
3) ЭЕМ дамуының үшінші кезеңі (ұрпағы) - интегралдық схемалар. 1965-1980 жылдар аралығы. Мысалы: IBM360 және IBM370, ЕС(Единая Система) есептеуіш машиналары. Интегралдық схема металдан немесе пластмассадан жасалған қорапқа салынған жартылай өткізгішті кристаллдардан тұрады. 1958 жылы ғалымдар кремнийден жасалған бір жартылай өткізгіштік кристаллға бір функциональдық тораптың барлық компоненттерін орналастырып көрді. Осының нәтижесінде интегралдық схемалар пайда болды. Олар жартылай өткізгіштердің көлемін кішірейтті және тұтыну қуатын жүз ваттқа дейін азайтты. ЭЕМ-лардың жұмыс жасау жылдамдығы секундына он миллион операцияға дейін артты.
4) ЭЕМ дамуының төртінші кезеңі (ұрпағы) - үлкен интегралдық схемалар. 1980 жылдан басталады. Физика, химия және т.б. ғылымдардың дамуымен байланысты өлшемі бірнеше шаршы миллиметр кристаллға алдымен жүз, кейіннен мың, тіпті миллион транзисторлар орналастыру мүмкіндігі туды. Мұны үлкен интегралдық схемалар деп атады. Осының нәтижесінде әлемде ең алғашқы дербес компьютерлер пайда болды.
50-ші жылдар соңына Фортран программалау тілі, 60-шы жылдары Кобол және Алгол программалау тілдері және ең алғашқы модем және тышқан құрылғылары пайда болды. 1964 жылы Бейсик программалау тілі, ал 1969 жылы Unix операциялық жүйесінің алғашқы нұсқасы пайда болды. Паскаль программалау тілі 1971 жылы ұсынылды. 1972 жылы Intel 8008 процессоры, 1978 жылы Intel 8086 процессоры пайда болды. Си программалау тілі және Intel 8080 процессоры 1974 жылы пайда болған. Принтер дамуы 1977 жылдан басталды. Алғашқы дербес компьютерлер 1980 жылы пайда болса, 1990-92 жылдары Интернет желісі, сканер, дыбыстық стереоплата, Ява программалау тілі пайда болған.
XX ғасыр соңғы онжылдығы DVD стандартын, Pentium және Celeron процессорларын, әртүрлі жинақтауыштар, Windows операциялық жүйесінің әртүрлі нұсқаларын ұсынды. USB шиналары, AGP порттары қолданыла бастады. Қазіргі уақытта компьютер дамуы, адамзат қызметінің ажырамас бөлшегі ретінде, қарқынды жүзеге асуда.
Компьютерлерді суперкомпьютерлер, үлкен компьютерлер, орташа ЭЕМ-лар, микро-компьютерлер, мини-компьютерлер, дербес компьютерлер, тасымалданатын компьютерлер және т.б. жіктеуге болады. Суперкомпьютер - өте қуатты, жұмыс істеу жылдамдығы мен өнімділігі жоғары есептеуіш машиналар. Оларға Cray және IBM SP2 машиналары жатады. Суперкомпьютерлар үлкен көлемді, күрделі есептеулер жүргізу үшін аэродинамикада, ауа райын анықтау мекемелерінде, физикада және қаржы саласында қолданылады.
Үлкен компьютерлер немесе мейнфреймдер бір уақытта бірнеше пайдаланушылар жұмыс жасап, көптеген операциялар орындауға мүмкіндік береді. Мұндай компьютерлер күрделі математикалық есептеулер жүргізуге арналған. Үлкен компьютерлер аймақтық есептеу орталықтарында, автоматтандырылған жобалау жүйелерінде және т.б. қолданылады. Орташа ЭЕМ-лар күрделі техникалық, өндірістік процесстерді басқаруға арналған.
Микро-компьютер дегеніміз орталық процессор ретінде микропроцессор қолданылатын компьютер. Мини-компьютер - орталық процессордың кейбір қызметтерін орындай алатын шағын компьютер. Оның бір мезгілде бірнеше терминалмен жұмыс істеу мүмкіндігі бар. Олар автомобильдерде, самолеттерде, станоктарды басқару үшін заводтарда және т.б. қолданылады.
Дербес компьютер - жеке пайдаланушыға арналған әмбебап компьютер. Тасымалданатын компьютерге өлшемдері ықшам, әрі тасымалдауға ыңғайлы ноутбук жатады.
Жүйелік блок қорабын кейс (ағылшынша case) деп атайды және оны металл немесе пластмассадан жасайды. Жүйелік блок қорабының екі түрі бар: tower(тік) және desktop(жатық). Жүйелік блокта қоректендіру блогы, аналық тақша, желілік тақша, дыбыстық тақша, жедел жады, CD-DVD дискжетектері, иілгіш дискке арналған дискжетек, порттар, индикаторлар, желдеткіш және т.б. құрылғылар орналасады. Жүйелік блоктағы Power батырмасы компьютерді іске қосуға және өшіруге арналса, Reset батырмасы компьютерді қайтадан жүктеуге арналған.
Қоректендіру блогы - кернеуі, жиілігі, қуаты белгілі электр энергиясымен компьютерді жасақтайтын құрылғы. Әдетте, компьютерлер 5 немесе 12 вольттық төменгі кернеуді пайдаланады. Қоректендіру блогтарының айырмашылықтары олардың қуаттылығында және кернеуді тұрақтандыруында. Қуаттылығы 150 ваттан 320 ваттқа дейін.

Қоректендіру блогында желдеткіш орналасады. Ол қоректендіру блогын ғана емес, жүйелік блокта орналасқан барлық құрылғыларды салқындатады. Желдеткіштің екі түрі бар: айналу жылдамдығы тұрақты желдеткіштер және термореттеуші желдеткіштер.
Үзбей қоректендіру көзі(UPS) - компьютерге қосылған және қоректендіру кернеуі болмай қалған жағдайда қолданылатын қоректендіру көзі. Оның құрамында батареялар бар. Қоректендіру көзінің ақаулары кезінде аккумуляторлық батереялар энергиясы қолданылып, белгілі бір уақыт аралығында компьютердің жұмыс жасау қабілеті сақталады.

Аналық тақша - процессор, сопроцессор, жедел жады микросхемалары, шина және басқа да құрылғылар орналасқан дербес компьютердің негізгі тақшасы. Аналық тақша кез-келген компьютердің құрамдас бөлігі. Аналық тақшаны кейде бас немесе жүйелік тақша деп атайды.

Аналық тақшаның негізгі сипаттамалары: оның өлшемі, BIOS, процессор типі(жасап шығарған компания атауы және жиілігі), чипсет типі, желілік шина жиілігі, кэш-жады өлшемі, жедел жады типі(слоттар саны мен жедел жадының ең үлкен көлемі), контроллерлер, қатқыл дискінің типі және т.б. Қазіргі уақытта өлшемдері әртүрлі ATX(212x305, 190x305, 192x304, 268x304, 180x305, 203x305, 204x305, 210x305 және т.б.), NLX 34, Baby, ATX Baby AT, Micro ATX, AT типті аналық тақшалар қолданылады.
Компьютер құрылғылары арасындағы электрлік сигналдарды басқаратын және солар арқылы мәліметтер жеткізуді жүзеге асыратын жалғастыру арналары шина деп аталады. Шинаның негізгі үш түрі бар: мәліметтер шинасы, адрестік шина және командалық шина. Мәліметтер шинасы - мәліметтердің екілік разрядтарын компьютер құрылғыларының арасында параллель жеткізуге арналған жалпы шинаның бөлігі. Жад адресін жеткізуге арналған жалпы шинаның бөлігі немесе енгізу-шығару портын адрестік шина деп атайды. Шинаның түрлері: ISA, MCA, EISA, SCSI, VLB, PCI, AGP, USB және т.б.
Аналық тақшада орналасқан компьютердің негізгі құрылғыларының бірі BIOS болып саналады. Жұқа кремнийлік тақтайша негізінде жасалған микросхемаларды көбінесе чип деп атайды. BIOS микросхемасы жүйе параметрлерін орнатуға арналған. Енгізу-шығарудың базалық жүйесі BIOS мынадай қызметтер атқарады:
- Компьютерді іске қосқанда автоматты тестілеуді (POST) орындайды;
- Аппараттық құралдардың параметрлерін баптайды;
- Операциялық жүйені дискіден орнатады;
- Жүйелік, аппараттық үзілулердің қызметін қамтамасыз етеді.
Чипсет (Chipset) - ұқсас міндет атқаратын микросхемалар жиыны. Орталық процессордың шалғай құрылғылармен мәліметтер алмастыру жұмысын жасақтайтын, аналық тақшада орналасқан микросхемалар жиынтығы чипсет деп аталады.
Процессор дегеніміз көптеген жартылай өткізгішті элементтерден тұратын және компьютерде барлық есептеулер мен ақпарат өңдеу жұмыстарын жүргізетін электрондық микросхема. Жартылай өткізгішті кристалл өте таза кремнийден жасалады. Оны жасауда вакуумдық бүрку, қоспаларды иондық түрде енгізу, фотолитография және т.б. жоғары сапалы технологиялар қолданылады.

Бір кристалл көлемінде жүз мыңнан астам өзара байланысқан электрондық молекулалар орналасып, күрделі ақпаратты түрлендіру жұмыстарын орындайды.
Процессор разрядтылығы оның бір тактіде өз регистрлерінде қанша деректер битін қабылдап, өңдейтінін көрсетеді. Процессордың ең қарапайым элементар ішкі операцияларының орындалуы тактілік жиілікпен өлшенеді. Жиіліктің өлшем бірлігі - Герц.
Процессордың түрлері: Intel 8088, 80286, 80386, 80486, Pentium, Pentium Pro, Pentium MMX, Pentium II, Pentium III, Pentium IV, Pentium D, Celeron, Intel Core Duo, AMD және т.б. Процессорлардың айырмашылығы бір тактіде өңделетін және алмасатын мәліметтердің санымен сипатталады. Процессордың тактілік жиілігі неғұрлым үлкен болса, оның жылдамдығы да үлкен. Процессорларды бірядролы және екіядролы деп бөледі. Екіядролы құрылым процессордың өнімділігін арттырады. Pentium III, Pentium IV - бірядролы, ал Pentium D, Intel Core Duo - екіядролы процессорлар.
Алғаш пайда болған компьютерлердің микросхемалары өте үлкен агрегаттар болатын. Олар тұтас бір шкафтарды, тіпті бөлмелерді алып жататын. 70-жылдардың басында пайда болған өте күрделі технологияның арқасында орталық процессордың құрамына енетін барлық компоненттерді жартылай өткізгіш құрылғының ішіне сыйғызу мүмкін болды. Оларды үлкен және аса үлкен интегралды схемалар (ҮИС және АҮИС) деп атады.
Үлкен интегралды схема деген сөз тіркесі микросхеманың өлшеміне қатысты айтылмаған. Керісінше үлкен интегралды схема деп өлшемі 20х20 мм-ге жуық кішкене жалпақ пластинаны айтады. Үлкен интегралды схема деп оны құрайтын элементтердің саны өте үлкен болғандықтан айтылады.
Қазіргі заманғы жоғарғы технологиялар үлкен интегралды схемада миллиондаған функционалды элементтерді орналастыруға мүмкіндік береді. Олардың өлшемі 0,13 микрон (1 микрон = м) шамасында.

Мысалы, кэш-жады 4 МБ Intel Core 2 Duo процессорында олардың саны 291 миллионға жетеді.
Процессорлар үлкен жылдамдықпен жұмыс жасап, көп жылу бөлетін миллиондаған транзисторлардан құралған. Сондықтан, процессорларға желдеткіш орнатылады. Егер желдеткіш орнатылмаса немесе бұзылып қалса, онда процессор қызып кетіп, балқуы мүмкін.
Микропроцессор - барлық арифметикалық және логикалық операцияларды орындауға, ақпаратты өңдеуге және машинаның барлық блоктарының жұмыс істеуін программа арқылы басқаруға арналған құрылғы. Ол бір немесе бірнеше үлкен ... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.