Содержание:

ВВЕДЕНИЕ

Средства вычислительной техники возникли и развивались в ответ на потребности человеческого общества в счете сначала в торговле, а затем в религиозной и научной деятельности. Они прошли свой собственный путь развития от простейших счетных приспособлений (кучек однотипных предметов) до сложнейших компьютерных комплексов нашего времени. При этом основным побудительным фактором их прогресса являлись все возраставшие потребности выполнения вычислительных работ, обработки числовой информации. Лишь в исторически недалеком прошлом (30-40 лет назад) вычислительная техника стала использоваться для решения задач обработки текстовой информации, а впоследствии - информации других форм ее представления (видео и аудио). Это привело к широкому использованию средств компьютерной техники в самых разнообразных сферах человеческой деятельности.

В последние годы компьютер и компьютерная техника стали неотъемлемой частью нашей жизни. Ни одна фирма, не представляет свою работу без компьютера и продвинутого программного обеспечения. Двадцать лет назад, компьютер считался роскошью, и увидеть его можно было крайне редко. Компьютерами пользовались только огромные предприятия.

Теперь же компьютер имеется в каждом доме, практически в каждой семье. Даже школьники выполняют свои домашние задания с помощью компьютера.

Можно сказать что ЭВМ – это величайшее достижение человечества.

По словам учёных и исследователей, в ближайшем будущем персональные компьютеры кардинально изменятся, так как уже сегодня ведутся разработки новейших технологий, которые ранее никогда не применялись. Примерно в 2020-2025 годах должны появиться молекулярные компьютеры, квантовые компьютеры, биокомпьютеры и оптические компьютеры. Компьютер будущего должен облегчить и упростить жизнь человека ещё в десятки раз.

В настоящее время развитие персональных компьютеров затрагивает практически все стороны человеческой жизнедеятельности. Оно оказывают глубочайшее воздействие на взаимоотношения человека, общества и природы, на отношения между людьми, на их самосознание. Вот почему вопросы осмысления развития персональных компьютеров как продуктов человеческой цивилизации, перспектив НТП, изучение механизмов его взаимодействия на общество, культуру, человека, весь комплекс проблем, которые ставит сегодня развитие персональных компьютеров, стали неотъемлемой частью современного научного знания.

Благодаря динамичному развитию информационных технологий, современные предприятия индустрии красоты получают шанс выйти на принципиально новый уровень обслуживания клиентов, одновременно совершенствуя системы учёта, контроля и управления. Создание системы автоматизации салона красоты и выпуск контрольно-учётного оборудования нового поколения открывают широкие перспективы для комплексной модернизации салонов красоты, SPA-центров, парикмахерских, солярий - клубов и других профильных коммерческих организаций. Причём, подобные технологические новшества можно внедрять как со старта проекта, так и в уже работающие предприятия, повышая экономическую отдачу от всех звеньев инфраструктуры бизнеса.

Профессиональная автоматизация салона красоты начинается с создания локальной компьютерной сети, в которую интегрируется различное оборудование – контрольно-кассовые машины, считыватели банковских карт, сканеры штрих-кода, принтеры, факсы и другая техника, предназначенная для организации повседневной работы. Таким образом, создаётся эффективная техническая инфраструктура, объединённая в единую систему контроля и управления, подчинённую главной задаче – повышение общей прибыльности предприятия.

Степень разработанности проблемы

Проблемами информатизации и компьютеризации занимались В.Г. Пушкин, А.Д. Урсул, В.П. Котенко, В.Г. Горохов, B.Л. Виноградов, В.И. Данилов-Данильян, А.И. Ракитов, В.М. Розин, Е.А. Шаповалов, О.К. Тихомиров, Ю.А. Шрейдер, С.М. Шалютин, Ш.Г. Адэшвили, Н.Т. Абрамова, Э.П. Семенюк и зарубежные исследователи C. Хессинг, Г. Поппель, Б. Голдстайн, Г. Клаус. Аспектам создания, развития, функционирования вычислительной техники, проблеме представления знаний посвящены работы отечественных исследователей И.Г. Кодряну, Л.А. Растригина, А.Д. Урсула, К.Б. Батораева, Ю.М. Шейнина, В.М. Глушкова, И.С. Ладенко и др., а также зарубежных ученых И. Земана, Х. Дрейфуса и др.

Объект исследования – средства вычислительной техники.

Предмет исследования – история и перспектива развития средств вычислительной техники

Цель исследования – рассмотреть историю развития средств вычислительной техники.

Данная цель конкретизировалась в следующих задачах:

- рассмотреть понятие персонального компьютера;

- выявить этапы развития информационных технологий и ЭВМ;

- рассмотреть общие принципы организации и работы компьютера;

- рассмотреть тенденции и перспективы развития персонального компьютера.

Структура и объем работы. Работа состоит из ведения, двух глав, заключения, списка использованных источников, списка сокращений и приложений.

ГЛАВА 1 ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ИСТОРИИ ПЕРСОНАЛЬНОГО КОМПЬЮТЕРА И ПЕРСПЕКТИВЫ ЕГО РАЗВИТИЯ

Этапы развития ЭВМ

Первая счетная машина, которая использовала электрические реле, была сконструирована в 1888 г. американцем немецкого происхождения Г. Холлеритом и уже в 1890 г. применялась при переписи населения. [15, с. 117] В качестве носителя информации использовались перфокарты.

Первой ЭВМ принято считать машину ENIAC (Electronic Numerical Integrator and Computer - электронный числовой интегратор и вычислитель), разработанную под руководством Дж. Моучли и Дж. Экера в Пенсильванском университете в США. EN1AC содержала 17 000 электронных ламп, 7200 кристаллических диодов, 4100 магнитных элементов и занимала площадь в 300 м2. Она в 1000 раз превосходила по быстродействию релейные вычислительные машины. Первая ЭВМ была построена в 1945 г. [14, с. 64]

Развитие ЭВМ в СССР связано с именем С. А. Лебедева, который начал работу над своей машиной в конце 1948 г. Малая электронная счетная машина (МЭСМ) - так называлось детище С. А. Лебедева и сотрудников его лаборатории - занимала целое крыло двухэтажного здания и состояла из 6000 электронных ламп. После Малой электронной счетной машины была создана и первая Большая - БЭСМ-1. БЭСМ и «Стрела» составили парк созданного в 1955 г. Вычислительного центра АН СССР, на который сразу легла очень большая нагрузка. С его помощью решались самые актуальные задачи научного и прикладного (оборонного) характера. К ним относились задачи ракетостроения, совершенствования ядерных вооружений, разработки и проектирования АЭС и т. п. [11, с. 93]

В 1954 г. оперативная памяти БЭСМ была укомплектована усовершенствованной элементной базой. Быстродействие машины (до 8000 операций в секунду) оказалось на уровне лучших американских ЭВМ и самым высоким в Европе.

В 1958 г. усовершенствованная машина БЭСМ-2 была подготовлена к серийному производству. Объем оперативной памяти БЭСМ-2 составлял около 10 кбайт, в качестве внешней памяти использовались магнитные барабаны и накопители на магнитной ленте.

Первым персональным компьютером в современном понимании стал компьютер, выпущенный фирмой IBM 12 августа 1981 г. [20, с. 93] В качестве основного микропроцессора компьютера был выбран новейший тогда 16-разрядный микропроцессор Intel-8088. Использование данного микропроцессора позволило значительно расширить возможности компьютера, так как новый микропроцессор позволял работать с 1 Мбайтом памяти (все имевшиеся тогда компьютеры были ограничены 64 кбайтами). Тактовая частота процессора составляла 4,77 МГц, а на выполнение каждой команды процессор затрачивал примерно 12 тактов.

Фирма IBM не сделала свой компьютер единым неразъемным устройством и не стала защищать его конструкцию патентами. Благодаря этой фирме при разработке компьютеров стал господствовать принцип открытой архитектуры. [20, с. 104]

ЭВМ — это сложная система, включающая как технические средства (интегральные микросхемы, печатные платы, кабели, источники питания, печатающие устройства, дисплеи и т. п.), так и программное обеспечение (отладчики, редакторы текста, трансляторы, загрузчики и т. д.).

В таблице 1 (Приложение А) показана эволюция технологий использования компьютерных систем.

Для изучения ЭВМ целесообразно использовать ту или иную степень ее детализации. Представим ЭВМ в виде трех последовательно усложняющихся уровней детализации:

1) аппаратные средства - электронные схемы, из которых строят отдельные устройства ЭВМ;

2) архитектура - состав, характеристики и взаимосвязь устройств ЭВМ (структурная организация ЭВМ), принцип функционирования ЭВМ и ее машинный язык;

3) программное обеспечение ЭВМ.

Рассмотрим с использованием вышеуказанных уровней, как изменились ЭВМ за время их существования. [15, с. 104]

В основу периодизации ЭВМ по положены следующие факторы:

– физико-технологический принцип (поколение машины определяется в зависимости от используемых в ней физических элементов или технологии их изготовления);

– уровень программного обеспечения;

– быстродействие и др.

Как правило, границы поколений четко не определены, так как в один и тот же период выпускались машины разного уровня.

Доэлектронный период. Вопрос облегчения выполнения вычислений всегда волновал умы ученых. Первые счеты появились около пяти тысяч лет назад. Но более серьезные механические устройства появились только после XV века: суммирующая машина, машина Якобсона, счислитель Куммера, счетный механизм, различные арифмометры. Все эти наработки и накопленный веками опыт классификации и индексации информации подготовили почву для создания и повсеместного применения ЭВМ. [20, с. 115]

Первое поколение ЭВМ (1948–1958) создавалось на основе вакуумных электроламп, машина управлялась с пульта и перфокарт с использованием машинных кодов. Эти ЭВМ размещались в нескольких больших металлических шкафах, занимавших целые залы. [11, с. 64]

Элементной базой машин этого поколения были электронные лампы – диоды и триоды. Машины предназначались для решения сравнительно несложных научно-технических задач. К этому поколению ЭВМ можно отнести: МЭСМ, БЭСМ-1, М-1, М-2, М-З, «Стрела», Минск-1, Урал-1, Урал-2, Урал-3, М-20, «Сетунь», БЭСМ-2, «Раздан». [22, с. 107]

ЭВМ первого поколения были значительных размеров, потребляли большую мощность, имели невысокую надежность работы и слабое программное обеспечение. Быстродействие их не превышало 2–3 тысячи операций в секунду, емкость оперативной памяти – 2 кб или 2048 машинных слов (1 кб = 1024) длиной 48 двоичных знаков.

Второе поколение ЭВМ (1959–1967) появилось в 60-е гг. ХХ века. Элементы ЭВМ выполнялись на основе полупроводниковых транзисторов. Эти машины обрабатывали информацию под управлением программ на языке Ассемблер. Ввод данных и программ осуществлялся с перфокарт и перфолент.[9, с. 116]

Элементной базой машин этого поколения были полупроводниковые приборы. Машины предназначались для решения различных трудоемких научно-технических задач, а также для управления технологическими процессами в производстве. Появление полупроводниковых элементов в электронных схемах существенно увеличило емкость оперативной памяти, надежность и быстродействие ЭВМ. Уменьшились размеры, масса и потребляемая мощность. С появлением машин второго поколения значительно расширилась сфера использования электронной вычислительной техники, главным образом за счет развития программного обеспечения.

Третье поколение ЭВМ (1968–1973). Элементная база ЭВМ – малые интегральные схемы (МИС), содержавшие на одной пластинке сотни или тысячи транзисторов. [4, с. 57] Управление работой этих машин происходило с алфавитно-цифровых терминалов. Для управления использовались языки высокого уровня и Ассемблер. Данные и программы вводились как с терминала, так и с перфокарт и перфолент. Машины предназначались для широкого использования в различных областях науки и техники (проведение расчетов, управление производством, подвижными объектами и др.). Благодаря интегральным схемам удалось существенно улучшить технико-эксплуатационные характеристики ЭВМ и резко снизить цены на аппаратное обеспечение. Например, машины третьего поколения по сравнению с машинами второго поколения имеют больший объем оперативной памяти, увеличенное быстродействие, повышенную надежность, а потребляемая мощность, занимаемая площадь и масса уменьшились.

Четвертое поколение ЭВМ (1974–1982). Элементная база ЭВМ – большие интегральные схемы (БИС). Наиболее яркие представители четвертого поколения ЭВМ – персональные компьютеры (ПК). Связь с пользователем осуществлялась посредством цветного графического дисплея с применением языков высокого уровня. [26, с. 88]

Машины предназначались для резкого повышения производительности труда в науке, производстве, управлении, здравоохранении, обслуживании и быту. Высокая степень интеграции способствовала увеличению плотности компоновки электронной аппаратуры, повышению ее надежности, что привело к увеличению быстродействия ЭВМ и снижению ее стоимости. Все это оказывает существенное воздействие на логическую структуру (архитектуру) ЭВМ и на ее программное обеспечение (ПО). Более тесной становится связь структуры машины и ее программного обеспечения, особенно операционной системы (ОС) (или монитора) – набора программ, которые организуют непрерывную работу машины без вмешательства человека.

Пятое поколение ЭВМ (1990 – настоящее время) создано на основе сверхбольших интегральных схем (СБИС), которые отличаются колоссальной плотностью размещения логических элементов на кристалле. [15, с. 208]

Основную концепцию ЭВМ пятого поколения можно сформулировать следующим образом:

– компьютеры на сверхсложных микропроцессорах с параллельно-векторной структурой, одновременно выполняющих десятки последовательных инструкций программы;

– компьютеры с многими сотнями параллельно работающих процессоров, позволяющих строить системы обработки данных и знаний, эффективные сетевые компьютерные системы.

Предполагалось, что к 1991 г. будут созданы принципиально новые компьютеры, ориентированные на решение задач искусственного интеллекта, т. е. для компьютеров пятого поколения не пришлось бы писать программ, а достаточно было бы объяснить на почти «естественном» языке, что от них требуется.

В работе проект пятого поколения ЭВМ, опубликованный в начале 80-х гг. ХХ столетия в Японии, рассмотрен более подробно. [26, с. 62]

Основная идея этого проекта – сделать общение конечного пользователя с компьютером максимально простым, подобным общению с любым бытовым прибором. Для решения поставленной задачи предлагались следующие направления:

– разработка простого интерфейса, позволяющего конечному пользователю вести диалог с компьютером для решения своих задач. Подоб­ный интерфейс может быть организован двумя способами: естественно - языковым и графическим. Поддержка естественно-языкового диалога – очень сложная и не решенная пока задача. Реальным является создание графического интерфейса, что и сделано в ряде программных продуктов, например, в ОС Windows’xx. Однако разработка доступных интерфейсов решает проблему только наполовину – позволяет конечному пользователю обращаться к заранее спроектированному программному обеспечению, не принимая участия в его разработке;

– привлечение конечного пользователя к проектированию программных продуктов. Это направление позволило бы включить заказчика непосредственно в процесс создания программ, что в конечном итоге сократило бы время разработки программных продуктов и, возможно, повысило бы их качество. Подобная технология предполагает два этапа проектирования программных продуктов:

- программистом создается «пустая» универсальная программная оболочка, способная наполняться конкретными знаниями и с их использованием решать практические задачи. Например, эту оболочку можно было бы заполнить правилами составления квартальных и иных балансов предприятий, и тогда она могла бы решать задачи бухгалтерского учета;

- конечный пользователь заполняет созданную программистом программную оболочку, вводя в нее знания, носителем которых (в некоторой предметной области) он является. После этого  программный продукт готов к эксплуатации.

Наполненная знаниями конечного пользователя программная оболочка готова к решению тех прикладных задач, правила, решения которых внес в нее конечный пользователь. Таким образом, начинается эксплуатация программного продукта. [26, с. 64]

Предлагаемая технология имеет много серьезных проблем, связанных с представлением и манипулированием знаниями. Тем не менее, с ней связывают прорыв в области проектирования прикладных программных продуктов.

Шестое и последующие поколения ЭВМ. Электронные и оптоэлектронные компьютеры с массовым параллелизмом, нейронной структурой, с распределенной сетью большого числа (десятки тысяч) микропроцессоров, моделирующих архитектуру нейронных биологических систем. [22, с. 108]

В Приложении Б приведены сравнительные параметры классов современных компьютеров.

Таким образом, деление ЭВМ по временным периодам и номерам поколений – достаточно условное. Однако, несмотря на то, что в стратегическую гонку втянулись ученые большинства развитых стран, заявленная цель до сих пор не реализована по причинам финансовым, техническим и целеполагающим: в настоящее время усилия разработчиков в основном переключены на микропроцессорную технику и развитие сетевых технологий.

Понятие персонального компьютера

Электронная вычислительная машина, компьютер – автоматическое устройство для обработки информации с помощью электронных схем, предназначенных для автоматической обработки информации в процессе решения вычислительных и информационных задач.

Компьютер, представляет собой программируемое электронное устройство, которое способно обрабатывать данные и производить вычисления, а также выполнять другие задачи манипулирования символами. [4, с. 86]

Несмотря на сравнительно короткую историю современной вычислительной техники, до настоящего времени было предложено достаточно много подходов к систематизации всего многообразия средств вычислительной техники. Работы в этом направлении продолжаются.

Любая классификация относительна и отражает только ограниченное многообразие свойств классифицируемых объектов или процессов. Но, как показал опыт, нахождение удачной классификации может предопределить успех развития целых научных и технических направлений.

При разработке любой классификации важно понимать, для кого она создается и на решение каких задач направлена. Используемый классификационный признак должен быть измеряемым и позволять относить классифицируемого объекта к единственному классу.

На практике эти требования часто удовлетворяются с допущениями. Примером служат большинство применяемых классификаций ЭВМ и вычислительных систем.

Для классификации компьютеров использовались следующие классификационные признаки [9, с. 74]:

• принцип действия;

• используемая элементная база;

• назначение;

• размеры и вычислительная мощность;

• особенности архитектуры.

1. По принципу действия вычислительные машины делятся на следующие: цифровые, аналоговые и гибридные.

В основу классификации по этому признаку положена форма представления информации, с которой работают вычислительные машины.

2. Классификация ЭВМ по этапам создания. ЭВМ условно делятся на поколения с учетом используемой элементной базы.

3. Классификация ЭВМ по назначению.

По этому признаку вычислительные машины можно разделить на три группы: специализированные, универсальные и проблемно-ориентированные.

Универсальные ЭВМ позволяют решать задачи различных классов: математических, инженерно-технических, экономических, информационных и др. [7, с. 53]

Проблемно-ориентированные ЭВМ предназначены для решения круга задач более узкого: управление технологическими процессами; выполнение расчетов по сравнительно несложным алгоритмам; регистрация, накопление и обработка не очень больших объемов небольших данных. Они имеют более скромные по сравнению с универсальными ЭВМ программные и аппаратные ресурсы. Примером проблемно-ориентированным вычислительных систем могут служить и различные управляющие вычислительные комплексы. Специализированные вычислительные машины предназначены для решения узкого круга задач. [3, с. 69]

Характеристики и архитектура машин этого класса определяются спецификой тех задач, для решения которых они используются. Это обеспечивает их более высокую эффективность в соответствующем применении по сравнению с универсальными ЭВМ. К специализированным ЭВМ относятся контроллеры, управляющие несложными техническими устройствами и процессами и микропроцессоры специального назначения. [5, с. 88]

4. Классификация ЭВМ по размерам и вычислительной мощности.

В соответствии с этой классификации вычислительные машины делятся на суперЭВМ, большие, малые, сверхмалые. Эта классификация потеряла свою актуальность. Можно говорить только о существовании класса суперЭВМ (суперкомпьютеров).

5. Классификация с учетом особенностей архитектуры

В качестве классификационных признаков используются: характеристики системы команд компьютера (количество команд, структура адресной части команд), разрядность машинных слов, организация обработки данных и команд процессором.

Классификация Флинна

Классификация М. Флинна является одной из самых ранних и наиболее известных классификацией архитектур вычислительных систем. В основу классификации положено понятие потока. Поток - это последовательность, под которой понимается последовательность данных или команд, обрабатываемых процессором. Рассматривая число потоков данных и потоков команд, М. Флинн предложил рассматривать следующие классы архитектур: MIMD, SIMD, SISD, MISD. [15, с. 42]

Single Instruction Single Data – «один поток команд, один поток данных», архитектура SISD (ОКОД). Описание архитектуры компьютерной системы, подразумевающее исполнение одним процессором одного потока команд, который обрабатывает данные, хранящиеся в одной памяти (рис. 1.1 а).

Multiple Data stream processing – «один поток команд, много потоков данных», архитектура SIMD (ОКМД). Описание архитектуры параллельной компьютерной системы, подразумевающее исполнение одной текущей команды несколькими процессорами. Эта команда выбирается из памяти центральным контроллером SIMD-системы, но работает она над разными элементами данных (чаще всего - элементами массива). Для этого каждый процессор имеет ассоциированную с ним память, где хранятся массивы однородных данных. В эту категорию попадают, в частности, векторные процессоры (рис. 1.1 б.).

Рисунок 1.1 - Классификация М. Флинна [42]

Multiple Instruction Single Data – «много потоков команд, один поток данных», архитектура MISD (МКОД). Одна из четырёх возможных архитектур параллельного компьютера в классификации М. Флинна. В этой архитектуре данные подаются на набор процессоров, каждый из которых исполняет свою программу их обработки. Подобная архитектура ещё никогда не была реализована (рис. 1.1 в.).

Multiple Instructions - Multiple Data – «много потоков команд, много потоков данных», архитектура MIMD (МКМД). Одна из четырёх возможных архитектур параллельного компьютера. В этой архитектуре набор процессоров независимо выполняет различные наборы команд, обрабатывающих различные наборы данных. Системы в архитектуре MIMD делятся на системы с распределённой памятью (слабо связанные системы), к которым относятся кластеры, и системы с совместно используемой памятью (shared-memory multiprocessors). К последним относятся симметричные мультипроцессорные системы. [9, с. 78]

В класс SISD входят однопроцессорные последовательные компьютеры. Векторно-конвейерные компьютеры также могут быть отнесены к этому классу, если рассматривать вектор как одно неделимое данное для машинной команды.

Классификация Ванга и Бриггса

Эта классификация, по сути, является дополнением к классификации Флинна. В ней сохранены четыре базовых класса (SISD, SIMD,MISD, MIMD), К. Ванг и Ф. Бриггс внесли следующие изменения. [32, с. 34]

В классе MIMD выделяются:

• вычислительные системы со слабо связанными процессорами,

• вычислительные системы с сильно связанными процессорами.

К первой группе относятся системы с распределенной памятью, ко второй - системы с общей памятью.

Класс SISD делится на два подкласса:

• архитектуры, имеющие одно функциональное устройство;

• архитектуры, в состав которых входит несколько функциональных устройств.

Класс SIMD с учетом способа обработки данных делится на два подкласса:

• архитектуры с разрядно-последовательной обработкой данных;

• архитектуры с пословно-последовательной обработкой данных.

Классификация Фенга

Т. Фенг предложил в основу классификации вычислительных систем положить две простые характеристики [26, с. 28]:

• число бит в машинном слове, которые обрабатываются параллель но при выполнении машинных команд;

• числу слов , одновременно обрабатываемых вычислительной системой. Используя эту терминологию работу любого компьютера можно интерпретировать как параллельную обработку n битовых слоев. В каждом слое независимо преобразуются бит. При такой интерпретации, вторую характеристику называют шириной битового слоя.

Используя предельные верхние значения числа бит и числа слов , вычислительную систему можно охарактеризовать двумя числами . Величина определяет интегральную характеристику потенциала параллельности архитектуры. Эта характеристика называется максимальной степенью параллелизма вычислительной системы: . По сути, это значение характеризует пиковую производительность. Рассматривая в качестве классификационного признака вычислительных систем способ обработки информации, заложенный в их архитектуру, введенные понятия позволяют разделить все вычислительные системы на следующие классы.

Эта классификация имеет ограничения. Они связаны со способом вычисления ширины битового слоя .

В соответствии с этой классификацией отсутствуют различия между многопроцессорными системами, векторно-конвейерными компьютерами и процессорными матрицами.

Данная классификация не позволяет понять специфику той или иной высокопроизводительной вычислительной системы.

Достоинством классификации Фенга является введение единой числовой характеристики для всех типов вычислительных систем, которая позволяет сравнивать их между собой.

Из интересных видов классификации можно отметить подход Базу, который строит классификацию по последовательности решений, принимаемых на этапе проектирования архитектуры. Согласно А. Базу, любую параллельную вычислительную систему можно однозначно описать последовательностью решений, принятых на этапе ее проектирования, а сам процесс проектирования представить в виде дерева. [22, с. 97]

В корне «дерева Базу» размещается вычислительная система, последующие ярусы дерева служат для описания иерархии принятия решений при проектировании вычислительной системы. В итоге формируется описание проектируемой системы, представляемое значениями классификационных признаков в системе Базу.

Таким образом, на основе приведенных данных можно утверждать, что ни одна из существующих классификаций не является полной по системе классификационных признаков и, как правило, не дает однозначного ответа на вопрос: «К какому классу относится конкретная вычислительная система?» Классификация Флинна на настоящее время является базовой для остальных классификаций, которые ее детализируют, отражая другие, более узкие отличия в архитектуре. Предполагается, что в ЭВМ будущих поколений будут использованы возможности искусственного интеллекта.

Общие принципы организации и работы компьютера

Основу современных персональных компьютеров положен магистрально-модульный принцип, представленный на рисунке 1.2. Модульный принцип позволяет комплектовать нужную конфигурацию и производить необходимую модернизацию. [26, с. 99] Модульный принцип опирается на шинный принцип обмена информацией между модулями Системная шина или магистраль компьютера включает в себя несколько шин различного назначения. Магистраль включает в себя три много разрядные шины:

- шину данных,

- шину адреса,

- шину управления.

Шина данных используется для передачи различных данных между устройствами компьютера. Особый тип данных – команды процессора, которые также передаются по шине данных. Основная характеристика шины – количество разрядов, скорость передачи по 64- разрядной шине будет в два раза выше, чем по 32- разрядной шине. Передача по шине данных может осуществляться в разных направлениях, например, от процессора к памяти и от памяти к процессору.

Рисунок 1. 2 - Принцип работы современного персонального компьютера [42]

Шина адреса применяется для адресации пересылаемых данных, то есть для определения их местоположения в памяти или в устройствах ввода/вывода. При получении (чтении) данных процессор устанавливает на шине адреса тот номер ячейки памяти, где хранятся требуемые данные, а при необходимости сохранить данные – номер той ячейки, где данные будут храниться. Количество всех возможных адресов определяется как 2n, где n- количество разрядов шины адреса. Например, 32-разрядная шина адреса позволяет адресовать 232 или 4 294 967 296 ячеек памяти.

Шина управления включает в себя управляющие сигналы, которые служат для временного согласования работы различных устройств компьютера, для определения направления передачи данных, для определения форматов передаваемых данных и т.д. Одним словом, это служебная информация.

Помимо этих трех шин существует также шина питания, по которой к устройствам компьютера подаются питающие напряжения (обычно это +5В, +12В,-5В, и –12В), а также общие провода («земля») с нулевым потенциалом.

При рассмотрении компьютерных устройств принято различать их архитектуру и структуру. [36, с. 208]

Архитектурой компьютера называется его описание на некотором общем уровне, включающее описание пользовательских возможностей программирования, системы команд, системы адресации, организации памяти и т.д. Архитектура определяет принципы действия, информационные связи и взаимное соединение основных логических узлов компьютера: процессора, оперативного ЗУ, внешних ЗУ и периферийных устройств. Общность архитектуры разных компьютеров обеспечивает их совместимость с точки зрения пользователя.

Структура компьютера — это совокупность его функциональных элементов и связей между ними. Элементами могут быть самые различные устройства — от основных логических узлов компьютера до простейших схем. Структура компьютера графически представляется в виде структурных схем, с помощью которых можно дать описание компьютера на любом уровне детализации.

Наиболее распространены следующие архитектурные решения:

Классическая архитектура (архитектура фон Неймана) — одно арифметико-логическое устройство (АЛУ), через которое проходит поток данных, и одно устройство управления (УУ), через которое проходит поток команд — программа. Это однопроцессорный компьютер. К этому типу архитектуры относится и архитектура персонального компьютера с общей шиной. Все функциональные блоки в данной архитектуре связаны между собой общей шиной, называемой также системной магистралью. [38, с. 114]

Физически магистраль представляет собой многопроводную линию с гнездами для подключения электронных схем. Совокупность проводов магистрали разделяется на отдельные группы: шину адреса, шину данных и шину управления.

Периферийные устройства (принтер и др.) подключаются к аппаратуре компьютера через специальные контроллеры — устройства управления периферийными устройствами.

Многопроцессорная архитектура. Наличие в компьютере нескольких процессоров означает, что параллельно может быть организовано много потоков данных и много потоков команд. Таким образом, параллельно могут выполняться несколько фрагментов одной задачи.

Архитектура многопроцессорного компьютера [32, с. 167]:

Многомашинная вычислительная система. Здесь несколько процессоров, входящих в вычислительную систему, не имеют общей оперативной памяти, а имеют каждый свою (локальную). Каждый компьютер в многомашинной системе имеет классическую архитектуру, и такая система применяется достаточно широко. Однако эффект от применения такой вычислительной системы может быть получен только при решении задач, имеющих очень специальную структуру: она должна разбиваться на столько слабо связанных подзадач, сколько компьютеров в системе.

Преимущество в быстродействии многопроцессорных и многомашинных вычислительных систем перед однопроцессорными очевидно.

Архитектура с параллельными процессорами. Здесь несколько АЛУ работают под управлением одного УУ. Это означает, что множество данных может обрабатываться по одной программе — то есть по одному потоку команд. Высокое быстродействие такой архитектуры можно получить только на задачах, в которых одинаковые вычислительные операции выполняются одновременно на различных однотипных наборах данных.

Архитектура с параллельным процессором

В современных машинах часто присутствуют элементы различных типов архитектурных решений.

Основные электронные компоненты, определяющие архитектуру процессора, размещаются на основной плате компьютера, которая называется системной или материнской. А контроллеры и адаптеры дополнительных устройств, либо сами эти устройства, выполняются в виде плат расширения (DаughterBoard — дочерняя плата) и подключаются к шине с помощью разъёмов расширения, называемых также слотам.

В компьютере существует три основных режима работы (или режима обмена информацией):

Программный режим обмена.

Обмен в режиме прерывания (interrupt).

Обмен в режиме прямого доступа к памяти (ПДП, DMA-Direct Memory Access).

Программный режим обмена наиболее простой. В этом случае весь обмен происходит под непосредственным управлением процессора, в процесс которого никто и ничто не вмешивается. Процессор последовательно выбирает (читает) из памяти команды и выполняет их, читая данные из памяти, обрабатывая их, записывая данные в память. Путь процессора по программе может быть линейным, цикличным, но он всегда непрерывен. При этом процессор ни на какие внешние команды не реагирует. [32, с. 184]

Обмен по прерываниям используется тогда, когда необходима реакция на какое-то внешнее событие. Например, оператор компьютера нажал на клавишу клавиатуры, или по локальной сети поступил пакет данных. Компьютер должен реагировать на это соответственно выводом символа на экран или же чтением и обработкой принятого по сети пакета.

Организовать реакцию на внешнее событие можно различными путями:

- с помощью постоянного программного контроля факта наступления события (так называемый метод опроса флага или polling);

- с помощью прерывания, то есть насильственного перевода процессора с выполнения текущей программы на выполнение экстренно необходимой программы;

- с помощью прямого доступа к памяти, то есть без участия процессора при его отключении от шины.

Рассмотрим логическую схему функционирования компьютера. Структурно компьютер состоит из четырех основных устройств согласно тем задачам, которые он решает при обработке данных (рис. 1.3): Устройства ввода, Устройства вывода, запоминающее устройство (ЗУ), управляющее устройство (УУ).

Рисунок 1.3 - Логическая схема функционирования компьютера

[32, с. 188]

Устройства ввода предназначены для ввода (накопления) информации и управления работой компьютера пользователем. К этим устройствам относят: клавиатуру, мышь, сканер, джойстик.

Устройства вывода предназначены для вывода информации с целью визуального наблюдения за работой компьютера и создания твердых копий документов. К ним относятся монитор, принтер, плоттер.

Для сохранения информации компьютер должен иметь запоминающее устройство (ЗУ), в который можно записывать информацию в двоичных кодах и считывать ее.

Для пользователя работа с данными в двоичных кодах неудобна и непривычна. Поэтому нужны устройства, которые обеспечивали бы ввод данных в компьютер в обычной форме с последующим превращением их в двоичные коды и наоборот преобразования данных из двоичных кодов в привычный для нас вид и их выведение. Эти функции выполняют устройства ввода и вывода информации (УВВ, УВыВ). [36, с. 164]

Запоминающие устройства предназначены для хранения информации, как длительного, так и временного, на время их обработки компьютером.

Память делят на внутреннюю и внешнюю. Внутренняя память предназначена для сохранения информации во время работы компьютера. Сюда относят оперативную, или еще говорят кэш память. Содержимое данной памяти, как правило, сохраняется только при включенном питании. Внешняя память предназначена для длительного хранения информации независимо от того, есть ли питание. Среди внешней памяти различают устройства памяти, или говорят накопители (винчестеры) и носители данных (гибкие магнитные диски (дискеты), оптические лазерные диски, (CD - DVD -устройства) и т.д.). Устройство обработки информации осуществляет ее переработку и общее управление работой всех других устройств.

Главным устройством компьютера является центральный процессор. Он и выполняет основные операции по обработке данных и управления работой других устройств.

В основе функционирования любого компьютера лежит принцип программного управления.

Для решения любой задачи на компьютере разрабатывается программа, которая вместе с данными записывается в запоминающее устройство (ЗУ).

Программа — это упорядоченный набор команд. В команде содержится указание, какую операцию необходимо выполнить, над какими данными выполнить эту операцию и куда поместить полученный результат. [27, с. 10]

После того как программа будет размещена в запоминающем устройстве, она запускается на выполнение. В управляющее устройство (УУ) поступают коды операций, а в арифметически-логическое устройство (АЛУ) — данные над которыми выполняется операция. Управляющее устройство вырабатывает сигналы, поступающие в другие устройства, которые и обеспечивают выполнение данной операции.

Затем с запоминающего устройства выбирается следующая команда и организуется ее выполнение. Этот процесс продолжается до окончания всей программы.

Таким образом, на основании этих принципов можно утверждать, что современный компьютер — техническое устройство, которое после ввода в память начальных данных в виде цифровых кодов и программы их обработки, выраженной также цифровыми кодами, способен автоматически осуществить вычислительный процесс, заданный программой, и выдать готовые результаты решения задачи в форме, пригодной для восприятия человеком.

ГЛАВА 2 ТЕНДЕНЦИИ И ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ ПЕРСОНАЛЬНОГО КОМПЬЮТЕРА

Перспективы развития ЭВМ в первую очередь заложено обязательное уменьшение размеров компьютеров, неуклонное увеличение их быстродействия и объема памяти. Также согласно сегодняшней тенденции, уровень глобальных сетей будет увеличиваться, в связи с этим будут разрабатываться новые методы хранения, обработки, представления информации. Будут совершенствоваться способы передачи информации с учетом скорости, безопасности и качества. [41]

Виртуальная реальность остаётся одним из самых интересных и загадочных понятий компьютерной индустрии. Виртуальная реальность — это образ искусственного мира, моделируемый техническими средствами и передаваемый человеку через ощущения. В данный момент технологии виртуальной реальности широко применяются в различных областях человеческой деятельности.

Корпорация Microsoft, к примеру, уверенно обещает, что компьютеры не только перестанут зависать, но и обретут способность к самоисцелению. По прогнозам Стивена Гугенхейма, одного из директоров Microsoft, уже через пять-шесть лет появятся машины, которые вообще не придется перезагружать. Через десять лет таких машин станет большинство, а информация в них будет вводиться в основном жестами и речью. [39]

Нанотехнологические разработки Intel и IBM показывают, что возможности создания логических элементов микросхем путем манипулирования отдельными атомами продлят прогресс кремниевых чипов еще, по меньшей мере, на десятилетие, а то и больше. В Intel идет разработка и медленных процессоров с малым энергопотреблением, наиболее подходящих для встроенных приложений. [33, с. 300]

Потенциал современных технологий изготовления жестких магнитных дисков позволяет уверенно прогнозировать, что эти устройства останутся важным элементом персонального компьютера на протяжении всего грядущего десятилетия. Попутно идет и создание накопителей на основе более авангардных технологий, таких как, скажем, millipede («многоножка»), которая разрабатывается в Алмейденском исследовательском центре IBM. В этом устройстве массив сверхминиатюрных волосков-пробников «чувствует» наличие отдельных атомов, благодаря чему «многоножка» позволяет достигать плотности записи в 400 Гбайт/кв. дюйм. С одной стороны, это почти на порядок больше, чем наивысшая плотность 60 Гбайт/кв. дюйм в жестких магнитных дисках, с другой же - скорость считывания/записи у нового устройства пока заметно ниже, чем у традиционных устройств.

В области отображения информации наиболее смелые и впечатляющие технологические прогнозы строятся сейчас вокруг дисплеев на тонкой и гибкой основе. Такие дисплеи, изготовляемые печатным способом, можно развешивать, к примеру, на стенах или вообще использовать вместо обоев.

Нанотехнологии и логические элементы размером с молекулу обещают сделать процессоры по сути дела невидимыми. Беспроводные сети микроскопических и повсеместно расположенных «умных сенсоров» фактически ликвидируют такое понятие, как устройство ввода, а интерфейсом между человеком и компьютером становится окружающий нас мир вещей: куртка или джинсы, обои на стенах, лист бумаги или чашка кофе на столе. [39]

Одна из ключевых идей, вдохновляющих ученых-разработчиков при работе над концепциями «умных домов» и «мыслящих предметов», - полностью перевернуть принцип общения с машиной. Не пользователь осваивает технологию управления и набор необходимых команд, а сама техника изучает «правила игры» и подстраивается под стиль жизни и манеры поведения конкретного человека. Итогом же столь революционных концепций и разработок неизбежно должно стать полное растворение персонального компьютера в предметах быта, домашнего или офисного обихода. Важно подчеркнуть, что подобные исследовательские проекты вовсе не являются чем-то абстрактным, оторванным от жизни. Множество крупнейших компаний, таких как Hewlett-Packard, IBM, Intel, Motorola или 3Com, ежегодно вкладывают в разработки Media Laboratory десятки миллионов долларов, обладают правами на результаты исследований массачусетского центра и на созданную его сотрудниками интеллектуальную собственность. [40]

По мнению Джона Прайела, вице-президента подразделения IBM Pervasive Computing, в недалекой перспективе ПК как товар потребления будет вынужден уступить дорогу узкоспециализированным и более простым в использовании цифровым устройствам, тотально подключенным к глобальной сети. [41]

Но далеко не все согласны с подобной точкой зрения. Например, совсем иначе высказываются руководители компании Apple. По словам Стива Джобса, еще слишком «рано говорить о том, что обычные персональные компьютеры будут вытеснены цифровыми устройствами, такими как телеприставки или карманные компьютеры; потрясающая универсальность персональных компьютеров позволяет им адаптироваться, изменяться, расти и развиваться… и в будущем именно компьютеры станут центром «цифрового стиля жизни», объединяя вокруг себя все прочие устройства». [48]

В словах Джобса хочется обратить внимание на такую важнейшую черту ПК, как «потрясающая универсальность». По иронии судьбы с некоторых пор этот, безусловно, позитивный фактор стал угрожать самому существованию персонального компьютера. Столь неожиданный поворот событий вызван все более активной ролью, которую начинает играть в мире ИТ мощная и чрезвычайно влиятельная индустрия развлечений. Эта сила видит в гибком и универсальном персональном компьютере опаснейшего врага, с помощью которого люди бесконтрольно и в любых количествах делают цифровые копии музыкальных и видеофайлов, подрывая основы бизнеса развлечений. А потому главнейшая забота развлекательной индустрии - запретить копирование цифровых файлов, дабы потребители могли слушать или смотреть контент на компьютере, но не имели возможности его копировать или распространять. [46]

Свое собственное видение будущего ПК корпорация Intel формирует уже более трех лет. Благодаря сотрудничеству с несколькими дизайнерскими фирмами появился еще целый ряд моделей нестандартных очертаний. Плодом сотрудничества Intel с Microsoft стала совместная инициатива Easy PC («простой ПК»), направленная на ускоренное создание максимально простых в употреблении бытовых компьютеров. [40]

Свои концепт-модели представила компания Compaq. Ее разработчики главным образом экспериментируют с форм-фактором ПК, пытаясь максимально его уменьшить, ищут более эргономичный дизайн и пытаются создать новые категории продуктов. Результатом такой стратегии стали три основные прогнозные модели: Dual Worlds - комбинация ноутбука и настольной системы; Tablet PC - тонкий цифровой блокнот-ПК и Slice - сверхмалый desktop/mini-tower. Представляя свои концепты на ближайшее будущее, в Compaq любят подчеркивать, что соавторами всех проектов следует назвать и потребителей, поскольку многие новаторские решения реализуются с их подачи. [47]

Концепт Slice (что можно перевести как «пластина») представляет собой системный блок минимальных размеров, в котором проблема расширения функциональных возможностей решается путем подключения дополнительных внешних модулей. Такая конструкция позволяет не только радикально снизить энергопотребление и цену устройства, но и заметно упрощает модернизацию ПК, сводя ее к тривиальной замене процессора. Созвучное решение, к слову сказать, реализовано и в концепте IBM под названием MetaPad, где модуль размером с КПК содержит ядро компьютера (микропроцессор, графический контроллер, жесткий диск и память), а все остальное становится «аксессуарами», подключаемыми через докинг - станцию. Этот вариант, правда, больше ориентирован на мобильное использование. [41]

Согласно еще одной точке зрения, выразителем которой является, к примеру, председатель правления Intel Энди Гроув, будущее ПК лежит, прежде всего, в расширении его коммуникационных возможностей. А поскольку они ассоциируются с беспроводной связью и мобильностью, то конечным результатом трансформаций настольного компьютера может стать и такое устройство, как «портативный мобильный коммуникатор» Origami. Это концептуальное устройство на базе ОС Embedded XP комбинирует в себе восемь бытовых электронных приборов: КПК и беспроводной телефон, видео-конференц-связь и аудио MP3-плейер, терминал для Интернет - доступа и электронной почты, цифровую камеру и видеокамкодер. [45]

Прогнозируя обозримое будущее персональных компьютеров, невозможно обойти вниманием и тот многообещающий потенциал, что несут в себе биомолекулярные и квантовые вычислители. Пока нельзя сказать, что нынешние достижения ученых обещают скорое появление в наших домах удобных и полезных процессоров на основе ДНК или кубитных регистров. Однако заметный прогресс исследований в этих областях очевиден. В последние месяцы появились сообщения о реализации в Израиле простейшей машины Тьюринга с помощью синтезированных биомолекул и о первой факторизации в IBM двузначного числа с помощью квантового вычислителя.

По словам учёных и исследователей, в ближайшем будущем персональные компьютеры кардинально изменятся. Примерно в 2020-2025 годах должны появиться молекулярные компьютеры, квантовые компьютеры, биокомпьютеры и оптические компьютеры. Компьютер будущего должен облегчить и упростить жизнь человека ещё в десятки раз. [27, с. 118]

Одна из указанных вероятностных альтернатив замены современных компьютеров является создание оптических ЭВМ, носителем информации в которых будет световой сгусток. Проникновение оптических способов в вычислительную технику ведется по трем фронтам. Первое основано на использовании аналоговых интерференционных оптических вычислений для решения отдельных особых задач, связанных с необходимостью быстрого выполнения интегральных преобразований. Второе направление связно с созданием чисто оптических или гибридных соединений, обладающих большей надежностью, чем электрические. И третье направление – создание компьютера, полностью состоящего из оптических устройств обработки информации. [39]

Именно поэтому все больший интерес, как у пользователей, так и у разработчиков IT-технологий, вызывают оптические компьютеры, которые, по словам ученых, будут превосходить современные процессоры настолько, насколько же рядовой ПК отличает от старого калькулятора.

Оптические компьютеры не только снизят потребление электричества и позволят уменьшить размеры элементов схем, что приведет к минимизации всех устройств, но и в разы улучшит производительность компьютеров.

Первый оптический компьютер был создан компанией Bell Labs еще в 1990 году. О более высокой его мощности, по сравнению с традиционными ПК, говорит уже один факт, что его процессор при поиске слова в заданном тексте был способен обрабатывать до 80 тысяч страниц текста за секунду.

Коммерческий оптический процессор сегодня существует только один. Ядро EnLight256 от компании Lenslet полностью основано на оптических технологиях, электронными являются только все входы и выходы. Его возможность обработки 15 видеоканалов стандарта HDTV в режиме реального времени является перспективой создания нового направления в голографическом телевидении. [12, с. 208]

В настоящее время инженера и ученые множества стран работает над созданием пилотного образца оптического компьютера, предназначенного для продажи обычным пользователям. Предполагается, что стоимость производства такого оборудования будет во много раз дешевле изготовления традиционных ПК, так как КПД голографических пластин достигает 60%, у полупроводниковых процессоров он не превышает 20%. Не исключено, что первые подобные компьютеры появятся в продаже уже через три-четыре года. [39]

Другие виды компьютеров – молекулярные. Молекулярные компьютеры – это ЭВМ, использующие вычислительные возможности молекул преимущественно биологических, также используется идея вычислительных возможностей расположения атомов в пространстве. Квантовый компьютер – ЭВМ, которое путем выполнения квантовых алгоритмов существенно использует при работе эффекты, такие как квантовый параллелизм и квантовая запутанность. Нанокомпьютеры – вычислительные устройства на основе электронных технологий с размерами логических элементов порядка нескольких нанометров. Сам компьютер также имеет микроскопические размеры. Другое направление связано с разработками биокомпьютеров – клеточные и ДНК-компьютеры.

Однако квантовые компьютеры, биокомпьютеры, нанокомпьютеры и другие направления – все это на сегодняшний момент всего лишь гипотетические вычислительные устройства, которые под собой не имеют логических решений.

Высокие технологии – это будущее и это успех всего человечества. Ежедневно выпускаются новые и более совершенны модели ЭВМ. И на этом процесс развития не остановлен.

Одной из инновационных технологий является область развития облачных вычислений (cloud computing) и облачных технологий.

Облачные вычисления – это технология, обеспечивающая пользователю (оборудованию) сетевой доступ к общему пулу ресурсов. Это могут быть как непосредственно вычислительные мощности, так и хранилища данных, различные сервисы, программное обеспечение, и даже сети передачи данных. При этом данные ресурсы становятся доступны оперативно, и с резко сниженными эксплуатационными затратами. [42]

С точки зрения простого пользователя, на практике, это выглядит так: данные или приложение, с которыми ведётся работа, находятся не на компьютере пользователя, а на удалённом сервере. В результате у пользователя отсутствует необходимость в высокопроизводительном оборудовании и устройствах хранения данных большого объёма. Однако разумеется, это лишь самое простое применение облачной технологии.

Основные принципы, заложенные в концепцию облачных вычислений, таковы [39]:

- пользователь выбирает вычислительные потребности по собственному усмотрению;

- ресурсы объединяются в единый пул, с возможностью их оперативного перераспределения;

- доступ по сети передачи данных является универсальным;

- услуги могут предоставляться, расширяться или сужаться в автоматическом режиме, практически без затрат времени;

- также автоматически подсчитываются потреблённые ресурсы.

Иначе выразить суть облачных технологий можно так: они призваны предоставлять вычислительные мощности, программное обеспечение, платформы – как услугу. Именно по этому принципу названы базовые бизнес-модели облачных вычислений: Software as a Service (SaaS), Platform as a Service (PaaS), Infrastructure as a Service (IaaS), Desktops as a Service (DaaS), и другие. Каждая из них, разумеется, ориентирована на разные категории пользователей (а, следовательно – сегменты рынка). [39]

К 2016 году прогнозируется рост российского рынка облачных технологий до отметки в 5 миллиардов долларов. Однако пока Россия по показателю внедрения облачных технологий занимает в мире лишь 34-е место. Тому есть много причин, кроме нетехнических, о которых речь пойдёт ниже. К примеру, территория РФ пока недостаточно покрыта высокоскоростным интернетом – непременным условием полноценного пользования облачными технологиями. Многие эксперты отмечают также особенности менталитета российского бизнеса – а именно, склонность неохотно доверять новым, не проверенным долгой практикой техническим решениям. [12, с. 248]

Сегодня использование облачных технологий в любых сферах, от хранения документов простыми пользователями, до систем крупного бизнеса – это некий компромисс между широкими возможностями с одной стороны, и определёнными рисками с другой. Разумеется, именно так на облачные вычисления смотрят и с экономической точки зрения: баланс между их очевидной инвестиционной привлекательностью и финансовыми рисками подобных вложений пока не найден.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Подводя итог выполненной работе, хочется еще раз отметить быстрое развитие компьютеров и областей, связанных с ними. Сейчас невозможно представить современного человека без знания персонального компьютера, хотя бы на самом низком уровне. Персональный компьютер появился почти в каждом доме, современным детям трудно влиться в общество, не имея знакомства с ПК.

Стремительное развитие компьютера обусловлено его повсеместным проникновением во все сферы жизни общества, поэтому неудивительным будет тот факт, что уже через десять-пятнадцать лет ПК станет совсем другим - научится вычислять в десятки раз быстрее наших современников, потреблять ничтожное количество электроэнергии, и, наконец, сможет уместиться на нашей ладони.

В процессе работы над данной курсовой работой были рассмотрены современные тенденции развития персонального компьютера, технологии, которые могут стать реальностью уже «завтра». Также были рассмотрены краткая история компьютера, появление персонального компьютера.

После изучения данной темы можно сделать следующий вывод - информационные технологии и компьютерная техника, в том числе и персональные компьютеры, являются еще относительно молодыми объектами в истории общества и науки. Обилие гипотез, теорий и прототипов различных архитектур построения ПК позволяет предположить, что современная картина еще не раз изменится.

Перспектива развития персональных компьютеров заключается в том, что доля портативных ПК и дальше будет расти. Это будет происходить за счет выпуска все более функциональных планшетных компьютеров, причем большие перспективы есть и у разного рода гибридных девайсов или компьютеров-трансформеров типа Asus PadFone или Motorola Atrix + Lapdock. Пользователи смогут пользоваться одним устройством в различных целях и всегда иметь под рукой все необходимые файлы.

Второй способ носить все свое с собой в этом плане - использование облачных сервисов типа DropBox. Наиболее вероятно, что в будущем такие сервисы станут неотъемлемой частью операционной системы. Сейчас уже можно отметить Linux ubuntu и встроенный сервис для хранения данных в удаленном облаке Ubutnu One, а также соответствующую систему для iOS под названием iCloud. Там можно будет хранить и резервную копию всей системы, чтобы потом легко вернуть свой компьютер в рабочее состояние после вирусной атаки или сбоя.

Дальнейшее наращивание вычислительной мощности и производительности каждого отдельного ПК в ближайшее время будет нецелесообразным. Фактически, с неким технологическим насыщением мы столкнулись уже сейчас: всем понятно, что выпускать домашние ПК с 8 или еще большим количеством ядер центрального процессора и терабайтом оперативной памяти - тупиковый путь.

Поэтому в будущем все больше персональных компьютеров будет превращаться, по сути, на терминалы для доступа к удаленным вычислительным мощностям. Больше не будет смысла покупать программы (или скачивать пиратские их версии с торрентов) - можно будет арендовать необходимое программное обеспечение ровно на такой промежуток времени, который необходим для выполнения поставленной задачи. Весь базовый функционал будет бесплатным (например Google Docs), а доплачивать придется только за расширенные функции.

Интернет будет становиться все быстрее и передача больших объемов данных не будет проблемой. Чуть позже сотрется разница между различными операционными системами, поскольку от них потребуются только наличие драйверов для оборудования и браузера. Фактически не будет смысла в разработке программного обеспечения под конкретную ОС - все программы мигрируют в «облака» и не будет редкостью, когда один пользователь, например, будет занимать у друзей какую-то программу на время (это уже можно делать с цифровыми книгами, приобретенными в Amazon) , причем для этого достаточно будет просто "перетащить" иконку программы с экрана одного устройства на другое.

Что касается интерфейса обмена между человеком и машиной, то развитие будет двигаться в сторону все большей интуитивности. Уже сейчас компьютеры способны понимать жесты человека, распознавать устную речь и письмо; в будущем эта технология разовьется еще больше.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

	Учебные издания
1	Артемьев А. Работаем на ноутбуке в Windows7: самоучитель / А. Артемьев. - СПб. : Питер, 2010. – 547 с. - ISBN 978-5-49807-574-7
2	Беладжио Д. Стратегия да управления конфигурацией программного обеспечения IBM Rational ClearCase [Текст]: руководство / Д.Беладжио, Т. Милиган. М.: ДМК Пресс, 2009. – 384 с. - ISBN: 5-94074-358-7
3	Воройский Ф. С. Информатика: систематизированный еще толковый словарь-справочник (Введение в современные информационные и телекоммуникационные технологии он в да терминах и фактах) / Ф.С. Воройский. - М.: ФИЗМАТЛИТ, 2009. - 760 с. - ISBN 5-9221-0426-8
4	Глушаков С.В. Персональный компьютер [Текст]: учебник / С.В. Глушаков. - М.: АСТ, 2008. – 344 с. - ISBN: 978-5-17-048944-2
5	Гаврилов, М.В. Информатика и информационные технологии: Учебник для прикладного бакалавриата / М.В. Гаврилов, В.А. Климов. - Люберцы: Юрайт, 2016. - 383 c.
6	Гольцман В. Работаем на ноутбуке: учеб. пособие / В. Гольцман.- СПб. : Питер, 2010. – 355 с. - ISBN: 978-5-49807-577-8
7	Додд А.З. Мир телекоммуникаций. Обзор технологий и отрасли: учеб. пособие / А.З. Додд. - М.: Олимп-Бизнес, 2016. - 400 с. - ISBN 5-901028-33-X
8	Домарев В. Безопасность информационных технологий. Методология создания систем защиты: учеб. пособие / В. Домарев. – Москва. : DiaSoft, 2012. – 248 с. - ISBN 966-7992-02-0
9	Заморин А. П. Вычислительные машины, системы, комплексы: учеб. пособие / А.П. Заморин, А.А. Мячев, Ю.П. Селиванов. - М.: Энергоатомиздат, 2010. - 264с. - ISBN 5-200-00234-6
10	Квинт И. Работаем на нетбуке [Текст]: самоучитель / И. Квинт.- СПб.: Лидер, 2010 – 289 с. - ISBN 978-5-49807-592-1
11	Ллойд С. Программируя Вселенную: Квантовый компьютер и будущее науки: учеб. пособие / С. Ллойд. – М.: Альпина нон-фикшн, 2013/ - 256 c. - ISBN 978-5-91671-270-4
12	Лоцгботтом Р. Надежность вычислительных систем: учеб. пособие / Р. Лоцгботтом. - М.: Энергоатомиздат, 2015. – 314 с. - ISBN 5-06-000139-3
13	Ляхович В. Ф. Основы информатики: учебник / В. Ф. Ляхович, С.О. Крамаров. - М. : Юнити - Дана, 2011. – 284 с. – ISBN 5-222-07650-4
14	Мелехин В.Ф. Вычислительные машины, системы и сети: учебник / В.Ф. Мелехин, Е.Г. Павловский. - М.: Академия, 2012. - 557 с. - ISBN 978-5-7695-4485-9
15	Моисеенков И. Американская классификация и принципы оценивания безопасности компьютерных систем / И. Моисеенков // Компьютер - Пресс. - 2010. -№ 2. - С. 18-25. - ISBN 0868-6157
16	Прангвишвили И. В. Параллельные вычислительные системы с общим управлением: учебник / И.В. Прангвишвили, С.Я. Виленкин, И.Л. Медведев. - М.: Энергоатомиздат, 2017 - 312с. - ISBN 978-5-93834-671-0
17	Семененко В.А. Электронные вычислительные машины: учебник / В.А. Семененко, В.М. Айдидын, А.Д. Липова. - М.: Высшая школа, 2014. – 364 с. - ISBN 5-06-000756-1
18	Современный компьютер [Текст]: сб. науч. - попул. статей, пер. с англ. / под ред. В. М. Курочкина; предисл. Л. Н. Королева. - М.: Мир, 2013. – 212 с. - ISBN 5-7190-0048-8
	Сетевые ресурсы
19	Nadezhd Balovsyak, Компьютер будущего: каким он будет [Электронный ресурс] – Режим доступа: http://telnews.ru/Nadezhd_Balovsyak/c37906.
20	Энергосберегающие технологии Intel на страже экологической безопасности [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://itware.com.ua/pr/17299.
21	Рынок персональных компьютеров стремительно растет [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.bestsolutions.ru/info/industry_news
22	Обзор рынка ПК [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.ibusiness.ru/opinions/487065
23	Администрирование систем [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://admp.ru/?p=6
24	Информационные технологии [Электронный ресурс]. - Режим доступа:http://phys.bspu.unibel.by/static/lib/inf/posob/stu_m/glaves/glava5/gl_5_1.html
25	Компьютер пресс [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://compress.ru/article.aspx?id=11028
26	Персональные компьютеры и программируемые микрокалькуляторы [Электронный ресурс]. – Режим доступа: с.http://www.geocities.com/CapeCanaveral/Hall/5525/
27	Мистер компьютер: HP – лидер по поставкам серверов в мире и в России [Электронный ресурс]. – Режим доступа http://www.mrcomp.ru/
28	Цифровая жизнь вокруг нас [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.dxdigitals.info/2014/02/vibor-processora-vibirayem-samiy-luchshiy-processor.html
29	Ютинет.ru [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://irk.utinet.ru/hardware/target/motherboard/1574_dlya_ofisnogo_pk/
30	Программное обеспечение компьютеров [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://book.kbsu.ru/theory/chapter6/1_6.html

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

ПК - персональный компьютер

ЭВМ – электронно-вычислительная машина

МЭСМ - малая электронная счетная машина

БЭСМ - большая электронная счетная машина

МИС – малые интегральные схемы

БИС – большие интегральные схемы

ПО – программное обеспечение

ОС – операционная система

СБИС – сверхбольшие интегральные схемы

АЛУ - арифметико-логическое устройство

УУ - устройство управления

ЗУ - запоминающее устройство

ИТ – информационные технологии

Приложение 1

Эволюция компьютерных информационных технологий

Параметр	50-е гг. ХХ в.	60-е гг. ХХ в.	70-е гг. ХХ в.	80-е гг. ХХ в.	Настоящее время
Цель использования компьютера (преимущественно)	Научно-технические расчеты	Технические и экономические расчеты	Управление и экономические расчеты	Управление, предоставление информации	Телекоммуникации, информационное обслуживание и управление
Режим работы компьютера	Однопрограммный	Пакетная обработка	Разделение времени	Персональная работа	Сетевая обработка
Интеграция данных	Низкая	Средняя	Высокая	Очень высокая	Сверхвысокая
Расположение пользователя	Машинный зал	Отдельное помещение	Терминальный зал	Рабочий стол	Произвольное мобильное
Тип пользователя	Инженеры-программисты	Профессиональные программисты	Программисты	Пользователи с общей компьютерной подготовкой	Малообученные пользователи
Тип диалога	Работа за пультом компьютера	Обмен перфоносителями и машинограммами	Интерактивный (через клавиатуру и экран)	Интерактивный с жестким меню	Интерактивный экранный типа «вопрос–ответ»

Примечание – Администрирование систем [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://admp.ru/?p=6

Приложение 2

Сравнительные параметры классов современных компьютеров

Параметры	Класс компьютера
	Супер - компьютеры	Большие компьютеры	Малые компьютеры	Микро -компьютеры
Производительность, MIPS	1000-1000000	100-10000	10-1000	10-100
Емкость ОП, Мбайт	2000-100000	512-10000	128-2048	32-512
Емкость ВЗУ, Гбайт	500-50000	100-10000	20-500	10-50
Разрядность, бит	64-256	64-128	32-128	32-128

Примечание – Информационные технологии [Электронный ресурс].- Режим доступа: http://phys.bspu.unibel.by/static/lib/inf/posob/stu_m/glaves/glava5/gl_5_1.html