Компьютеры
Компьютер - вычислитель, выполняющий заданную человеком последовательность действий. Впервые вычислительное устройство упоминается более 2000 лет назад. Оно представляло собой деревянную машину с колесиками и выполняло ограниченное число операций. Первая европейская машина была создана Непером в начале семнадцатого века. Она могла выполнять операцию умножения двух чисел. Дальнейшее развитие эти устройства получили у Блеза Паскаля (1642 год) и Готфрида Вильгельма фон Лейбница (описана в 1671, а создана в 1694 году). Первый коммерческий механический калькулятор был создан Чарльзом Ксавьером Томасом в 1820 году. Он выполнял операции сложения, вычитания, умножения и деления. Отцом первого механического компьютера является Чарльз Беббидж, профессор математики Кембриджского университета. Он был создан в 1823 году, был паровым и полностью автоматическим. В 1943г. немцем Конрадом Цузе и американцем Говардом Эйкенем (фирма IBM) создана первая электронно вычислительная машина (ЭВМ) «Марк-1» на основе электромеханических реле. В 1946 году в Пенсильванском университете Джоном Мошли и Дж. Преспером Эксртом была создана электронно-вычислительная машина ENIAC (Electrical Numerical Integrator and Calculator). Производительность компьютера ENIAC была в 1000 раз выше, чем у механических и электромеханических устройств. В этом компьютере использовалось 18 тыс. вакуумных ламп, он занимал площадь 167 квадратных метров и потреблял 180 тыс. ватт. В 1945 году математик Джон фон Нейман показал, что компьютер представляет собой целостную физическую структуру и может эффективно выполнять любые вычисления без изменения аппаратной частя. Другими словами, программы можно изменять, не меняя аппаратного обеспечения. Эта идея получила дальнейшее распространение в виде хранимых в компьютере программ. С изобретения в 1948 году полупроводниковых устройств – транзисторов – началась революция в компьютерной индустрии. Транзистор был изобретен в Bell Laboratories инженерами Джоном Бардином, Уолтером Браттейном и Уильямом Шокли. Транзистор заменил громоздкую и неудобную электронную лампу. Поскольку потребляемая транзисторами мощность незначительна, построенные на их основе компьютеры имели гораздо меньшие размеры и отличались более высоким быстродействием и эффективностью. В 1949г. англичанин Морис Уилкс создал первый компьютер на принципах фон Неймана. В1959г. американец Роберт Нойс изобрел интегральные микросхемы (чипы). В 1970г. фирма Intel создала первый микропроцессор. В 1973 году были разработаны первые микропроцессорные комплекты. В конце 1980 года IBM наконец-то решила выйти на быстроразвивающийся рынок дешевых персональных компьютеров (ПК). 12 августа 1981 года с рождением первой IBM РС в мире микрокомпьютерной индустрии появился новый стандарт. С тех пор были проданы сотни миллионов РС-совместимых компьютеров, а на его основе выросло огромное семейство компьютеров и периферийных устройств. Программного обеспечения для этого семейства создано больше, чем для любой другой системы. Затем: 1989г. – фирма Intel выпустила процессор 486, который содержит миллион транзисторов. 1990г. - Тим Бернерс-Ли, сотрудник Женевской лаборатории физики высоких энергий (CERN), разработал гипертекстовый язык разметки (HTML), тем самым начав эру всемирной паутины World Wide Web (WWW). 1995г. - Компания Microsoft представила первую 32-разрядную операционную систему Windows 95. 1997г. - Intel выпустила процессор Pentium II, построенный на базе Pentium Pro с поддержкой инструкции MMX. 1997г. - Компания AMD представила процессор K6, совместимый с Intel P5 (Pentium). 1998г. - Microsoft анонсировала новую версию своей операционной системы Windows 98. 1998г. - Intel выпустила Celeron, представляющий собой дешевую версию процессора Pentium II. Первые процессоры этого типа выпускались без кэш-памяти, но уже через несколько месяцев Intel представила версии с уменьшенной, но более быстродействующей кэш-памятью второго уровня. 1999г. - Компания AMD представила процессор Athlon. 1999г. - Intel выпустила процессор Pentium III, построенный на базе Pentium II с поддержкой инструкции SSE. 2000г. - Microsoft выпустила операционные системы Windows Me (Millennium Edition) и Windows 2000 2001г. - В промышленности отмечается 20-я годовщина со дня выпуска первого компьютера IBM PC. 2001г. - Intel представила первый процессор с рабочей частотой 2 ГГц, которым стала одна из версий Pentium 4. Потребовалось 28, 5 лет для того, чтобы пройти путь от 108 кГц до 1 ГГц, и всего лишь 18 месяцев для того, чтобы повысить рабочую частоту процессора от 1 до 2 ГГц. 2001г. - Microsoft выпустила Windows XP Home и Professional, впервые объединив потребительскую (9x/Me) и коммерческую (NT/2000) операционные системы на основе технологии Windows NT. 2002г. - Появление на рынке первого процессора Pentium 4, преодолевшего рубеж 3 ГГц. В процессоре также впервые реализована технология Hyper-Threading (HT), позволяющая одному физическому процессору одновременно выполнять два потока приложений. 2002г. - Intel выпустила Pentium M, процессор, разработанный специально для мобильных систем, обеспечивающий малое энергопотребление, а значит, длительное время работы от батарей и при этом относительно высокое быстродействие. Процессор Pentium M - основа торговой марки Centrino компании Intel. 2003г. - AMD представила Athlon 64 - первый 64-разрядный процессор, ориентированный на использование в домашних и офисных системах. 2005г. - Microsoft представила операционную систему Windows XP x64 Edition, которая поддерживает процессоры с расширениями AMD64 и EM64T. 2005г. - Началась эра многоядерных процессоров. Intel представила двухъядерные процессоры Pentium D 8хх и Pentium Extreme Edition 8хх. 2005 год. AMD представила двухъядерные процессоры Athlon 64 X2. Темпы дальнейшего развития постоянно ускоряются. Создание всё более мощных программных средств (update) требует постоянного повышения производительности компьютеров (upgrade). По состоянию на июнь 2011 года наиболее мощными суперкомпьютерами являются: · JUGENE — располагается в Германии в Исследовательском центре Юлиха. Разработан в рамках проекта Blue Gene компанией IBM.
· K computer — располагается в Японии в Институте физико-химических исследований. Разработан компанией Fujitsu. Наивысшее место, занятое Россией — 12-е в ноябре 2009 года, с суперкомпьютером Ломоносов. На ноябрь 2011 года после обновления суперкомпьютер Ломоносов занимает 18-е место. Вычислительная мощность компьютера (производительность) Это количественная характеристика скорости выполнения определённых операций на компьютере. Первоначально она определялась тактовой частотой процессора в герцах (одна элементарная операция за такт):
Теперь чаще всего вычислительная мощность измеряется в флопсах (количество операций с плавающей точкой в секунду), а также производными от неё. На данный момент принято причислять к суперкомпьютерам системы с вычислительной мощностью более 10 Терафлопс (10*1012 или десять триллионов флопс; для сравнения среднестатистический современный настольный компьютер имеет производительность порядка 0.1 Терафлопс). Наиболее мощная из существующих компьютерных систем — японский K computer — имеет производительность, превышающую 10, 5 Петафлопс.
Архитектура персонального компьютера:
Процессор - интегральная схема (микропроцессор), исполняющая машинные инструкции (код программ), Сопроцессор - специализированный процессор для выполнения математических операций над вещественными числами; Шина - единая информационная магистраль для обмена информацией между всеми устройствами; Оперативная память – хранит программы и данные; Контроллер (адаптер) - электронная схема, управляющая внешним устройством; Внешние устройства: монитор, клавиатура, жесткий диск, дисковод для гибких дисков, дополнительные устройства (принтер, мышь, лазерные диски - CD-ROM, чертежно-графический автомат, сканер, модем, мультимедиа и др.).
|
