Компьютерная память — Википедия

Компью́терная па́мять (устройство хранения информации, запоминающее устройство) — часть вычислительной машины, физическое устройство или среда для хранения данных, используемая в вычислениях в течение определённого времени. Память, как и центральный процессор, является неизменной частью компьютера с 1940-х годов. Память в вычислительных устройствах имеет иерархическую структуру и обычно предполагает использование нескольких запоминающих устройств, имеющих различные характеристики.

В персональных компьютерах «памятью» часто называют один из её видов — динамическая память с произвольным доступом (DRAM), — которая используется в качестве ОЗУ персонального компьютера.

Задачей компьютерной памяти является хранение в своих ячейках состояния внешнего воздействия, запись информации. Эти ячейки могут фиксировать самые разнообразные физические воздействия. Они функционально аналогичны обычному электромеханическому переключателю и информация в них записывается в виде двух чётко различимых состояний — 0 и 1 («выключено»/«включено»). Специальные механизмы обеспечивают доступ (

считывание, произвольное или последовательное) к состоянию этих ячеек.

Процесс доступа к памяти разбит на разделённые во времени процессы — операцию записи (сленг. прошивка, в случае записи ПЗУ) и операцию чтения, во многих случаях эти операции происходят под управлением отдельного специализированного устройства — контроллера памяти.

Также различают операцию стирания памяти — занесение (запись) в ячейки памяти одинаковых значений, обычно 00₁₆ или FF₁₆.

Наиболее известные запоминающие устройства, используемые в персональных компьютерах: модули оперативной памяти (ОЗУ), жёсткие диски (винчестеры), дискеты (гибкие магнитные диски), CD- или DVD-диски, а также устройства флеш-памяти.

Компьютерная память обеспечивает поддержку одной из функций современного компьютера, — способность длительного хранения информации. Вместе с центральным процессором запоминающее устройство являются ключевыми звеньями так называемой архитектуры фон Неймана, — принципа, заложенного в основу большинства современных компьютеров общего назначения.

Первые компьютеры использовали запоминающие устройства исключительно для хранения обрабатываемых данных. Их программы реализовывались на аппаратном уровне в виде жёстко заданных выполняемых последовательностей. Любое перепрограммирование требовало огромного объёма ручной работы по подготовке новой документации, перекоммутации, перестройки блоков и устройств и т. д. Использование архитектуры фон Неймана, предусматривающей хранение компьютерных программ и данных в общей памяти, коренным образом переменило ситуацию.

Любая информация может быть измерена в битах и потому, независимо от того, на каких физических принципах и в какой системе счисления функционирует цифровой компьютер (двоичной, троичной, десятичной и т. п.), числа, текстовая информация, изображения, звук, видео и другие виды данных можно представить последовательностями битовых строк или двоичными числами. Это позволяет компьютеру манипулировать данными при условии достаточной ёмкости системы хранения (например, для хранения текста романа среднего размера необходимо около одного мегабайта).

К настоящему времени создано множество устройств, предназначенных для хранения данных, основанных на использовании самых разных физических эффектов. Универсального решения не существует, у каждого имеются свои достоинства и свои недостатки, поэтому компьютерные системы обычно оснащаются несколькими видами систем хранения, основные свойства которых обуславливают их использование и назначение.

В основе работы запоминающего устройства может лежать любой физический эффект, обеспечивающий приведение системы к двум или более устойчивым состояниям. В современной компьютерной технике часто используются физические свойства полупроводников, когда прохождение тока через полупроводник или его отсутствие трактуются как наличие логических сигналов 0 или 1. Устойчивые состояния, определяемые направлением намагниченности, позволяют использовать для хранения данных разнообразные магнитные материалы. Наличие или отсутствие заряда в конденсаторе также может быть положено в основу системы хранения. Отражение или рассеяние света от поверхности CD, DVD или Blu-ray-диска также позволяет хранить информацию.

Следует различать классификацию памяти и классификацию запоминающих устройств (ЗУ). Первая классифицирует память по функциональности, вторая же — по технической реализации. Здесь рассматривается первая — таким образом, в неё попадают как аппаратные виды памяти (реализуемые на ЗУ), так и структуры данных, реализуемые в большинстве случаев программно.

Доступные операции с данными[править | править код]

• Память только для чтения (read-only memory, ROM)
• Память для чтения/записи

Память на программируемых и перепрограммируемых ПЗУ (ППЗУ и ПППЗУ) не имеет общепринятого места в этой классификации. Её относят либо к подвиду памяти «только для чтения»

[1], либо выделяют в отдельный вид.

Также предлагается относить память к тому или иному виду по характерной частоте её перезаписи на практике: к RAM относить виды, в которых информация часто меняется в процессе работы, а к ROM — предназначенные для хранения относительно неизменных данных^[1].

Метод доступа[править | править код]

• Последовательный доступ (англ. sequential access memory, SAM) — ячейки памяти выбираются (считываются) последовательно, одна за другой, в очерёдности их расположения. Вариант такой памяти — стековая память.
• Произвольный доступ (англ. random access memory, RAM) — вычислительное устройство может обратиться к произвольной ячейке памяти по любому адресу.

Организация хранения данных и алгоритмы доступа к ним[править | править код]

Повторяет классификацию структур данных:

• Адресуемая память — адресация осуществляется по местоположению данных.
• Ассоциативная память (англ. associative memory, content-addressable memory, CAM) — адресация осуществляется по содержанию данных, а не по их местоположению (память проверяет наличие ячейки с заданным содержимым, и если таковая(ые) присутствует(ют) возвращает её(их) адрес(а) или другие данные с ней(ними) ассоциированные).
• Магазинная (стековая) память (англ. pushdown storage) — реализация стека.
• Матричная память (англ. matrix storage) — ячейки памяти расположены так, что доступ к ним осуществляется по двум или более координатам.
• Объектная память (англ. object storage) — память, система управления которой ориентирована на хранение объектов. При этом каждый объект характеризуется типом и размером записи.
• Семантическая память (англ. semantic storage) — данные размещаются и списываются в соответствии с некоторой структурой понятийных признаков.

Назначение[править | править код]

• Буферная память (англ. buffer storage) — память, предназначенная для временного хранения данных при обмене ими между различными устройствами или программами.
• Временная (промежуточная) память (англ. temporary (intermediate) storage) — память для хранения промежуточных результатов обработки.
• Кеш-память (англ. cache memory) — часть архитектуры устройства или программного обеспечения, осуществляющая хранение часто используемых данных для предоставления их в более быстрый доступ, нежели кэшируемая память.
• Корректирующая память (англ. patch memory) — часть памяти ЭВМ, предназначенная для хранения адресов неисправных ячеек основной памяти. Также используются термины relocation table и remap table.
• Управляющая память (англ. control storage) — память, содержащая управляющие программы или микропрограммы. Обычно реализуется в виде ПЗУ.
• Разделяемая память или память коллективного доступа (англ. shared memory, shared access memory) — память, доступная одновременно нескольким пользователям, процессам или процессорам.

Организация адресного пространства[править | править код]

• Реальная или физическая память (англ. real (physical) memory) — память, способ адресации которой соответствует физическому расположению её данных;
• Виртуальная память (англ. virtual memory) — память, способ адресации которой не отражает физического расположения её данных;
• Оверлейная память (англ. overlayable storage) — память, в которой присутствует несколько областей с одинаковыми адресами, из которых в каждый момент доступна только одна.

Удалённость и доступность для процессора[править | править код]

• Первичная память (сверхоперативная, СОЗУ) — доступна процессору без какого-либо обращения к внешним устройствам.
  • регистры процессора (процессорная или регистровая память) — регистры, расположенные непосредственно в АЛУ;
  • кэш процессора — кэш, используемый процессором для уменьшения среднего времени доступа к компьютерной памяти. Разделяется на несколько уровней, различающихся скоростью и объёмом (например, L1, L2, L3).
• Вторичная память — доступна процессору путём прямой адресации через шину адреса (адресуемая память). Таким образом доступна оперативная память (память, предназначенная для хранения текущих данных и выполняемых программ) и порты ввода-вывода (специальные адреса, через обращение к которым реализовано взаимодействие с прочей аппаратурой).
• Третичная память — доступна только путём нетривиальной последовательности действий. Сюда входят все виды внешней памяти — доступной через устройства ввода-вывода. Взаимодействие с третичной памятью ведётся по определённым правилам (протоколам) и требует присутствия в памяти соответствующих программ. Программы, обеспечивающие минимально необходимое взаимодействие, помещаются в ПЗУ, входящее во вторичную память (у PC-совместимых ПК — это ПЗУ BIOS).

Положение структур данных, расположенных в основной памяти, в этой классификации неоднозначно. Как правило, их вообще в неё не включают, выполняя классификацию с привязкой к традиционно используемым видам ЗУ

[2].

Доступность техническими средствами[править | править код]

• Непосредственно управляемая (оперативно доступная) память (англ. on-line storage) — память, непосредственно доступная в данный момент.^{[источник не указан 3551 день]}
• Автономная память, Архив (англ. off-line storage) — память, доступ к которой требует внешних действий — например, вставку оператором архивного носителя с указанным программой идентифиткатором
• Полуавтономная память англ. nearline storage — то же, что автономная, но физическое перемещение носителей осуществляется роботом по команде системы, то есть не требует присутствия оператора

• Многоблочная память (англ. multibank memory) — вид оперативной памяти, организованной из нескольких независимых блоков, допускающих одновременное обращение к ним, что повышает её пропускную способность. Часто употребляется термин «интерлив» (калька с англ. interleave — перемежать) и может встречаться в документации некоторых фирм «многоканальная память» (англ. multichanel).
• Память со встроенной логикой (англ. logic-in-memory) — вид памяти, содержащий встроенные средства логической обработки (преобразования) данных, например их масштабирования, преобразования кодов, наложения полей и др.
• Многовходовая память (англ. multiport storage memory) — устройство памяти, допускающее независимое обращение с нескольких направлений (входов), причём обслуживание запросов производится в порядке их приоритета.
• Многоуровневая память (англ. multilevel memory) — организация памяти, состоящая из нескольких уровней запоминающих устройств с различными характеристиками и рассматриваемая со стороны пользователей как единое целое. Для многоуровневой памяти характерна страничная организация, обеспечивающая «прозрачность» обмена данными между ЗУ разных уровней.
• Память параллельного действия (англ. parallel storage) — вид памяти, в которой все области поиска могут быть доступны одновременно.
• Страничная память (англ. page memory) — память, разбитая на одинаковые области — страницы. Операции записи-чтения на них осуществляются путём переключения страниц контроллером памяти.

• Айен Синклер. Память // Словарь компьютерных терминов = Dictionary of Personal Computing / Пер. с англ. А. Помогайбо. — М.: Вече, АСТ, 1996. — 177 с. — ISBN 5-7141-0309-2.

ru.wikipedia.org

История персональных компьютеров — Википедия

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 6 октября 2019; проверки требует 1 правка. Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 6 октября 2019; проверки требует 1 правка.

События, предшествовавшие появлению персональных компьютеров[править | править код]

Потребность считать возникала у людей вместе с появлением цивилизации. Им было необходимо осуществлять торговые сделки, проводить землемерные работы, управлять запасами урожая, следить за астрономическими циклами. Для этого издревле были изобретены различные инструменты, от счётных палочек и абака, в ходе развития науки и техники эволюционировавшие в калькуляторы и разнообразные вычислительные устройства, в том числе и персональные компьютеры.

Важнейшие этапы развития вычислительной техники до появления персональных компьютеров[править | править код]

Механические и автоматические вычислительные средства[править | править код]

Электромеханические вычислительные средства[править | править код]

Электронные вычислительные средства[править | править код]

• 1946 — ENIAC; 1948 — Манчестерская МЭМ «Baby»; 1949 — EDSAC — первые ЭВМ.
• 7 апреля 1964 г. фирма IBM объявила о создании семейства компьютеров System 360 — первой серии масштабируемых компьютеров, впоследствии ставшая примером открытого стандарта, когда один производитель компьютерного оборудования мог произвести оборудование, совместимое с оборудованием другого производителя; широкое распространение System 360 де-факто установило стандарт байта, состоящего из 8 битов, и ввело в широкое употребление шестнадцатеричную систему счисления в программировании.

Теоретические разработки, нашедшие применение в персональных компьютерах[править | править код]

Появление технологий, нашедших применение в персональных компьютерах[править | править код]

• 23 декабря 1947 г. три учёных в лабораториях компании Bell Labs, Уильям Шокли, Уолтер Браттейн и Джон Бардин изобрели точечный транзисторный усилитель, что позволило уменьшить размеры компьютеров, до этого использовавших электронные лампы.
• В сентябре 1958 г. Джек Килби из компании Texas Instruments построил первую электронную микросхему, где пять компонентов были интегрированы на одной плате из германия размером в 1,5 см в длину и 1-2 мм в толщину.
• В 1959 г. Роберт Нойс из Fairchild Semiconductor, построил интегрированную электронную микросхему, где компоненты были соединены друг с другом алюминиевыми линиями на окисленной поверхности кремния (silicon-oxide).
• В 1960 г. компания DEC представила первый мини-компьютер PDP-1 (Programmed Data Processor), стоимость которого составляла 120 000 долл. Это был первый коммерческий компьютер, оснащённый клавиатурой и монитором.
• В 1963 г. Дуглас Энгельбарт изобрёл компьютерную мышь.
• В 1965 г. Гордон Мур, директор подразделения исследований и разработок в Fairchild Semiconductor формулирует вывод, основанный на наблюдениях за динамикой развития технологий изготовления микросхем. Эта формулировка получает название закон Мура: плотность транзисторов в интегрированных микросхемах будет удваиваться каждые 24 месяца в течение следующих десяти лет.
• 4 июня 1966 г. американский офис патентов выдает доктору Роберту Деннарду из компании IBM патент № 3387286 на однотранзисторную ячейку памяти (DRAM Dynamic Random Access Memory — Динамическая Память с Произвольным Доступом) и на базовую идею 3-транзисторной ячейки памяти. Такой тип памяти сейчас повсеместно используется для краткосрочного хранения информации.
• В 1966 г. Роберт Нойс и Гордон Мур основывают корпорацию Intel. Эта компания начинает с создания микрочипов памяти, но постепенно превращается в компанию по производству микропроцессоров.
• В 1966 г. Дуглас Энгельбарт из исследовательского института Стэнфорда, представляет систему, состоящую из буквенной клавиатуры, цифровой клавиатуры, мышки и программы, поддерживающей вывод информации на экран в разных «окнах». На демонстрации показывают текстовой редактор, систему, разрешающую строить ссылки на информацию и программу для коллективной работы.
• В 1969 г. Пентагон создает четыре узла сети ARPAnet — прообраза современной Internet. День 2 сентября 1969 принято считать днём рождения Интернета.
• 1971 — изобретение накопителя на гибком магнитном диске, дискеты диаметром в 200 мм (8″). В конце 1970-х размеры дискет уменьшились до 133 мм (5,25″) и в 1981 до 90 мм (3,5″).
• 1971 — появление первого микропроцессора (процессора, помещающегося на интегральной микросхеме) Intel 4004. Этот процессор имел разрядность в 4 бита, и применялся, например, в калькуляторах или схемах управления светофорами. Из микропроцессоров 1970-х годов, нашедших применение в персональных компьютерах, стоит упомянуть 8-разрядные Intel 8008, Intel 8080, Zilog Z80, National Semiconductor SC/MP^[en], MOS 6502, Motorola 6800 и 16-разрядные Intel 8086, Intel 8088.

Предпосылки к появлению персональных компьютеров[править | править код]

В 1950-60х годах компьютеры были доступны только крупным компаниям из-за своих размеров и цены. В конкурентной борьбе за увеличение продаж фирмы, производящие компьютеры, стремились к удешевлению и миниатюризации своей продукции. Для этого использовались все современные достижения науки: память на магнитных сердечниках, транзисторы, и наконец микросхемы. К 1965 году мини-компьютер PDP-8 занимал объём, сопоставимый с бытовым холодильником, стоимость составляла примерно 20 тыс. долларов, кроме того, наблюдалась тенденция к дальнейшей миниатюризации.

• В мае 1966 г. Стивен Грей основывает общество компьютерных любителей (Amateur Computer Society) или ACS, и начинает публиковать новости клуба.

Многочисленные энтузиасты, заинтересованные в изучении возможностей компьютеров, старались выжать всё возможное из доступных тогда материалов. Так, например, первый интерпретатор языка программирования для персонального компьютера был написан по инициативе двух студентов, а история фирмы Apple началась с гаража, так как у основателей не было другого помещения.

Доступность персональных компьютеров стимулировала написание программного обеспечения; в свою очередь широкий выбор разработанного ПО стимулировал дальнейшее распространение и использование персональных компьютеров в обществе.

Объёмы продаж персональных компьютеров в конце 1970-х годов были невысоки, но для абсолютно нового товара коммерческий успех был ошеломляющ. Причиной этого было появление программного обеспечения, покрывавшего нужды пользователей в автоматизации обработки информации. В начале 1980-х наиболее популярны были язык программирования для «чайников» BASIC, текстовый редактор WordStar (назначения «горячих» клавиш которого используются до сих пор) и табличный процессор VisiCalc, переросший к настоящему времени в гиганта под названием Excel. Деловой мир всего мира увидел, что покупать компьютеры весьма выгодно: с их помощью стало возможно значительно эффективнее выполнять бухгалтерские расчёты, составлять документы и так далее. В результате оказалось, что для многих организаций необходимые им расчёты можно выполнять не на больших ЭВМ, а на персональных компьютерах, что значительно дешевле. Распространение персональных компьютеров к концу семидесятых годов привело к некоторому снижению спроса на большие и миниЭВМ. Это стало предметом серьёзного беспокойства корпорации IBM — ведущей компании по производству ЭВМ.

В 1979 году руководство IBM решило произвести как бы мелкий эксперимент (что-то вроде одной из десятков проводившихся в фирме работ по созданию нового оборудования) — попробовать свои силы на рынке персональных компьютеров («если другие фирмы начали производство персональных компьютеров, то почему бы и нам не попробовать?»). Чтобы на этот эксперимент не тратить слишком много денег, руководство фирмы предоставило подразделению, ответственному за данный проект, невиданную в фирме свободу. В частности, ему было разрешено не конструировать персональный компьютер «с нуля», а использовать блоки, изготовленные другими фирмами. И это подразделение сполна использовало предоставленный шанс. Прежде всего в качестве основного микропроцессора компьютера был выбран новейший тогда 16-разрядный микропроцессор Intel 8088. Его использование позволило значительно увеличить потенциальные возможности компьютера, так как новый микропроцессор позволял работать с 1 Мегабайтом памяти, в то время как все имевшиеся тогда компьютеры на базе 8 разрядов были ограничены 64 Килобайтами. В компьютере были использованы и другие комплектующие различных фирм, а его программное обеспечение было поручено разработать небольшой фирме Microsoft.

• В августе 1981 г. новый компьютер под названием IBM 5150 был официально представлен публике и вскоре после этого он приобрёл большую популярность у пользователей. Через один-два года компьютер IBM PC стал стандартом персонального компьютера. Сейчас такие компьютеры («совместимые с IBM PC») составляют значительную часть всех производимых в мире персональных компьютеров.

Успех IBM PC проистекает из удивительного отказа IBM лицензировать любые компоненты новой машины в сочетании с открытой архитектурой, расширяемостью и приемлемой ценой. Инновацией можно назвать разве что создание BIOS — встроенной программной оболочки для изоляции специфических особенностей «железа» от программ — но вряд ли покупатели могли оценить эту инновационность в тот момент. Зато сторонние производители получили возможность делать полностью совместимые клоны и модули расширения без каких либо юридических и финансовых проблем. Кроме того, в IBM PC широко использовались покупные элементы, что уменьшало затраты на запуск производства. Уже к 1986 году IBM теряет лидирующее положение на рынке IBM PC-совместимых компьютеров в пользу специализированных компаний-сборщиков. До наших дней дошли некоторые торговые марки сборочных компаний тех времен: Dell, Compaq и некоторые другие.

Персональные компьютеры от появления до современных дней[править | править код]

Первые персональные компьютеры (1960—1980-е годы)[править | править код]

Altair 8800 с 8-дюймовым дисководом

• В 1974 году фирма MITS начало производство компьютера Altair 8800, который, как считается, положил начало всем любительским персональным компьютерам. Одной из причин успеха этого компьютера была простота архитектуры по отношению к «большим ЭВМ».
• В 1975 году фирма MOS Technology, Inc. начало производство компьютера KIM-1, который, при стоимости 245 долларов США обладал более дружественным интерфейсом по сравнению с популярным и более дорогим Altair 8800, что сделало его очень популярным у радиолюбителей и энтузиастов.
• В 1976 году начался кустарный выпуск Apple I — компьютера, который послужил предтечей развития одного из современных производителей персональных компьютеров, Apple Computer.
• В июне 1977 года первый серийно выпускавшийся Apple II предложил пользователям интегрированную клавиатуру, цветную графику, звук, пластиковый корпус и восемь слотов расширения. В отличие от предыдущих коммерчески выпускаемых ПК, «Apple II» больше выглядел как офисный прибор, а не как набор электронного оборудования, имел встроенный интерпретатор Бейсика, и был значительно более дружественен по отношению к неподготовленному пользователю. Тем самым «Apple II» положил начало революции в области персональных компьютеров: это была машина для масс, а не только для любителей, учёных или инженеров.
• В августе 1977 года начался выпуск Tandy Radio Shack TRS-80 — первого домашнего компьютера, стоившего менее 600 долларов США.
• В декабре 1977 года появился Commodore PET — первый компьютер, в комплект поставки которого входили клавиатура, монитор, накопитель на магнитной ленте (специальный фирменный магнитофон).
• В 1978 году поступил в продажу Sinclair Mk14 по цене всего 39.95 английских фунтов.
• В ноябре 1979 года начинаются массовые продажи домашних персональных компьютеров Atari 400/800. Являясь развитием популярной приставки Atari 2600 эти модели послужили стартом для целой линейки весьма популярных домашних компьютеров.
• В 1980 году в TRS-80 Color Computer впервые в персональном компьютере использована многопользовательская и многозадачная операционная система OS-9.
• В 1980 году выпущен в продажу Sinclair ZX80 — первый персональный компьютер для домашнего применения ценой менее 100 английских фунтов.
• В июне 1981 года был выпущен Texas Instruments TI-99/4A — первый домашний компьютер с 16-разрядным процессором Texas Instruments TMS9900.
• В 1981 году был выпущен Xerox 8010 Star Information System (англ.), первый компьютер в набор которого включалась компьютерная мышь.
• В 1981 году были выпущены первый чёрно-белый видеоадаптер (видеокарта) MDA и первый цветной видеоадаптер CGA.

• 12 августа 1981 года фирма IBM представила широкой публике первую модель персонального компьютера IBM PC 5150, ставшую фактическим родоначальником современных персональных компьютеров на архитектуре Intel x86.
• В 1981 году начались продажи Commodore VIC-20. На старте продаж это был самый дешёвый персональный компьютер в США (цена ниже 300 долларов США). Тем не менее, аналогичный Sinclair ZX81, выпущенный в то же время на старте продаж в Британии стоит всего 49.95 английских фунтов. Тем не менее VIC-20 — первый компьютер в мире, который преодолел планку в один миллион проданных экземпляров.
• В 1981 году появился Sinclair ZX81 — стоил всего 49.95 английских фунтов в виде набора для сборки и 69.95 фунтов — собранный и готовый к использованию.
• В апреле 1982 года ZX Spectrum — самый продаваемый английский компьютер; помог становлению индустрии программного обеспечения в Соединённом Королевстве. В частности, за заслуги в развитии общества (не только производство компьютеров) основатель компании Sinclair Research сэр Клайв Синклер был награждён низшим дворянским званием «Рыцарь королевского Ордена».
• В августе 1982 года начались продажи Commodore 64 — стал самым продаваемым компьютером всех времён и народов: продано более 20 миллионов машин.
• В 1982 году компаниями Sony и Philips был начат выпуск первых компакт-дисков (CD).
• В 1983 году был разработан стандарт MSX на архитектуру бытового компьютера; компьютеры этого стандарта производились различными компаниями преимущественно в Японии.
• В 1983 года на смену IBM PC пришёл IBM PC/XT, включавший в себя жесткий диск.
• В марте 1983 года Compaq начала продажи Compaq Portable — первого портативного компьютера, а также первого клона компьютеров серии IBM PC.
• В 1983 году начались продажи Apple Lisa — амбициозный проект Apple, потерпевший неудачу, но подготовивший почву для успеха как и Apple Macintosh, так и Microsoft Windows (поначалу графической среды, а потом и операционной системы)
• В январе 1984 года — первый успешный серийно выпускаемый персональный компьютер с манипулятором типа «мышь» и полностью графическим интерфейсом, названный Apple Macintosh, то есть первый успешный компьютер, реализовавший идеи, заложенные в Xerox Alto, в промышленном масштабе.

• В 1984 году компания Amiga Corporation в лице ЭрДжи Майкла и Дэйва Морса устраивает демонстрацию первого в мире персонального мультимедийного компьютера Amiga 1000. Демонстрация «Боинг» (Boeing) показывала, как трёхмерный шар, разрисованный красными и белыми квадратами, летает в трёхмерной же комнате и с грохотом ударяется о стены.
• В 1984 году — первый серийно выпускаемый отечественный персональный компьютер «АГАТ».
• 3 апреля 1986 года — первый ноутбук IBM PC Convertible от фирмы IBM.
• В 1986 году поступила в продажу первая внешняя звуковая плата (звуковая карта) фирмы Covox Inc.

События компьютерного мира 1990—2000-х годов[править | править код]

1990 год[править | править код]

• Фирма Microsoft выпустила Windows 3.0.
• Тим Бернерс-Ли разработал язык HTML (Hypertext Markup Language — язык разметки гипертекста; основной формат Web-документов) и прототип Всемирной паутины, а также первый веб-браузер WorldWideWeb и первый веб-сайт info.cern.ch.

1991 год[править | править код]

• Фирма Microsoft выпустила ОС Windows 3.1.
• Разработан графический формат JPEG
• Филипп Циммерман придумал PGP, систему шифрования сообщений с открытым ключом.
• Создан стандарт связи по технологии Wi-Fi.
• Была запущена первая веб-камера.

1992 год[править | править код]

• Появилась первая бесплатная операционная система с большими возможностями — Linux. Автор этой системы, финский студент Линус Торвальдс решил поэкспериментировать с командами процессора Intel 80386 и то, что получилось, выложил в Internet. Сотни программистов из разных стран мира стали дописывать и переделывать программу. Она превратилась в полнофункциональную работающую операционную систему. История умалчивает о том, кто решил назвать её Linux, но как появилось это название — вполне понятно. «Linu» или «Lin» от имени создателя и «х» или «ux» — от UNIX, так как новая ОС была очень на неё похожа, только работала теперь и на компьютерах с архитектурой х86.
• DEC представил первый 64-битный процессор RISC Alpha.
• Появился протокол передачи данных HTTP.

1993 год[править | править код]

• Фирма Intel выпустила 32-разрядный микропроцессор Pentium, который состоял из 3,1 млн транзисторов и мог выполнять 112 млн операций в секунду.
• Появился формат сжатия видео MPEG.
• Появился язык разметки гипертекстовых документов во Всемирной паутине HTML.
• Появился W3Catalog, первая поисковая система для поиска веб-сайтов в сети Интернет.

1994 год[править | править код]

• Начало выпуска фирмой Power Mac серии фирмы Apple Computers — Power PC.
• Выпущена спецификация Bluetooth.

1995 год[править | править код]

• Фирма DEC объявила о выпуске пяти новых моделей персональных компьютеров Celebris XL.
• Компания NEC объявила о завершении разработок первого в мире кристалла с объёмом памяти 1 Гбайт.
• Появилась операционная система Windows 95, в которой впервые появились поддержка USB и Plug and Play.
• SUN представила язык программирования Java.
• Появился формат RealAudio — альтернатива MPEG.

1996 год[править | править код]

• Фирма Microsoft выпустила Internet Explorer 3.0 — достаточно серьёзный конкурент для Netscape Navigator.
• Начат выпуск первых носителей формата DVD.
• Выпущена первая общедоступная версия веб-браузера Opera.

1997 год[править | править код]

• Фирма Apple выпустила операционную систему Macintosh OS 8.

1998 год[править | править код]

• Фирма Microsoft выпустила операционную систему Windows 98.
• Фирма Apple выпустила первое поколение настольного компьютера iMac.
• Появилась поисковая система Google.

2000[править | править код]

2001[править | править код]

ru.wikipedia.org

Аппаратное обеспечение — Википедия

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 27 февраля 2019; проверки требуют 10 правок. Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 27 февраля 2019; проверки требуют 10 правок.

Аппара́тное обеспече́ние^[1][2][3][4], аппаратные средства, компьютерные комплектующие, «железо», (англ. hardware) — электронные и механические части вычислительного устройства, входящие в состав системы или сети, исключая программное обеспечение и данные (информацию, которую вычислительная система хранит и обрабатывает). Аппаратное обеспечение включает: компьютеры и логические устройства, внешние устройства и диагностическую аппаратуру, энергетическое оборудование, батареи и аккумуляторы^[5]. К аппаратному обеспечению относятся устройства, образующую конфигурацию компьютера. Различают внутренние и внешние устройства. Согласование между отдельными узлами и блоками выполняется с помощью аппаратно-логических устройств, называемых аппаратными интерфейсами. Стандарты на аппаратные интерфейсы называют протоколами. Протокол — это совокупность технических условий, которые должны быть обеспечены разработчиками устройств. Персональный компьютер — универсальная техническая система, конфигурацию которой можно изменять по мере необходимости.

Аппаратное обеспечение вычислительных систем — обобщённое название оборудования, на котором работают компьютеры и сети компьютеров.

К аппаратному обеспечению обычно относят:

Некоторая часть задач, выполняемая аппаратным обеспечением может быть выполнена частично или полностью с помощью программной эмуляции, например, в персональных компьютерах часто используется программная реализация протоколов связи модемов, программная эмуляция функций отрисовки 3D изображений. Обычно перенос выполняемой задачи из аппаратной части в программную уменьшает стоимость оборудования, но увеличивает нагрузку на центральный процессор.

В случае существенной нагрузки на процессор определённого рода задачами, для повышения производительности производят обратную операцию: аппаратно реализуют часть алгоритма, уменьшая участие процессора в выполнении алгоритма.

Примеры аппаратной реализации алгоритмов, которые могли бы быть реализованы программно:

Персональный компьютер[править | править код]

Внутри системного блока персонального компьютера

Обычный персональный компьютер состоит из системного блока, состоящего из шасси и периферийных устройств.

В состав системного блока входят:

• Материнская плата
  • центральный процессор
  • BIOS
  • кулер,
  • оперативная память и кэш
  • слоты расширения шин — PCI, PCI-E, USB, FireWire, AGP (устарела), ISA (устарела), EISA (устарела)
  • контроллеры устройств — хранения: IDE, SCSI, SATA, SAS или других типов, находящиеся непосредственно на материнской плате (встроенные) либо на платах расширения.
  • Видеоконтроллер (встроенный или в виде отдельной платы), передающий сигнал на монитор
  • Звуковой контроллер
  • Сетевой интерфейс (сетевая плата)
• Блок питания
• Система охлаждения — необходима в случае установки блоков, имеющих повышенное тепловыделение.

Через контроллеры к материнской плате при помощи шлейфов кабелей, сигнальных и питания, подключены жёсткий диск (их так же можно объединить в RAID-массив), SSD, накопитель на гибких дисках, оптический накопитель типа CD-ROM и другие устройства.

Кроме того, в аппаратное обеспечение компьютера также входят внешние (по отношению к системному блоку) компоненты — периферийные устройства:

Под архитектурой аппаратного обеспечения компьютера понимаются внутренние компоненты компьютера и подключенные к нему устройства ввода (как компьютерная мышь и клавиатура) и устройства вывода (монитор). Внутренние компоненты компьютера вместе представляют собой вычислительное и управляющее устройство, объединённое шиной. Более распространены обозначения процессор, оперативная память и жесткий диск. Шина соединяет отдельные компоненты в сложную систему, так как без шины разрозненные детали не смогли бы функционировать. Процессор или ЦПУ определяет основную скорость работы компьютера. Требования к тактированию ЦПУ и собственной мощности процессора постоянно увеличиваются, так как и предъявляемые к технике требования тоже растут. Программное обеспечение, которое позже устанавливается на компьютер, требует все большей мощности процессора.

Термин архитектура распространяется на устройство комплектной системы, так как отдельные компоненты должны быть друг с другом согласованы, чтобы гарантировать бесперебойное протекание процесса. В противном случае в будущем это приведёт к проблемам с компьютером. Если элемент не подходит к другим компонентам, то они так же не могут потреблять полную мощность. Отдельные составные блоки, такие, как процессор, оперативная память или шина, при сборке корпуса должны составлять одно целое. Иначе подключенное к процессору программное обеспечение не сможет выполнять свои задачи в полной мере и обращение с компьютером будет усложнено.

ru.wikipedia.org

Карманный персональный компьютер — Википедия

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 18 мая 2017; проверки требуют 37 правок. Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 18 мая 2017; проверки требуют 37 правок. У этого термина существуют и другие значения, см. КПК.

Карманный планшетный компьютер (КПК, англ. Personal Digital Assistant, PDA — «личный цифровой помощник») — портативное устройство, обладающее широкими функциональными возможностями. КПК часто называют наладонником (англ. palmtop) из-за небольших размеров. Изначально КПК предназначались для использования в качестве электронных органайзеров. С «классического» КПК невозможно совершать звонки, и КПК не является мобильным телефоном, поэтому к настоящему времени классические КПК практически полностью вытеснены коммуникаторами — КПК с модулем сотовой связи и смартфонами.

В английском языке словосочетание «карманный ПК» (Pocket PC) является торговой маркой фирмы Microsoft, то есть относится лишь к одной из разновидностей КПК, а не обозначает весь класс устройств. Словосочетание Palm PC («наладонный компьютер») также является конкретной торговой маркой. Для обозначения всего класса устройств в английском языке используется общепринятая аббревиатура PDA.

История развития карманных компьютеров[править | править код]

Точной даты изобретения КПК нет, можно только сказать, что идея карманных компьютеров окончательно оформилась в период 1970—1990-х годов. За это время был пройден путь от программируемых калькуляторов до цветных КПК, которые позволяют смотреть видео и выходить в интернет. Было создано около 10 новых операционных систем, около сотни различных устройств КПК. Оригинальный термин впервые был применён 7 января 1992 года Джоном Скалли к Apple Newton на выставке Consumer Electronics Show в Лас-Вегасе.

Коммуникатор O₂ XDA IIi

Общие[править | править код]

• Чтение:
  • книг;
  • справочных текстов: словарей, энциклопедий и т.д
  • электронной почты, веб-страниц, журналов и иных документов в разных текстовых форматах.
• Карты местности. Особенно эффективны при наличии модуля GPS (глобальная система позиционирования) и специальных программ для планирования маршрутов.
• Ежедневник и расписание. Компьютер может автоматически напоминать о пунктах расписаний.
• Всевозможные записи: памятки, контактные сведения, списки, базы данных.
• Звуковой проигрыватель. В отличие от карманных аудиопроигрывателей, функция звукового проигрывателя на КПК полностью настраивается программным обеспечением: можно выбрать программу с подходящим интерфейсом и функциональностью.
• Диктофон. При использовании дополнительного ПО обретает широкие возможности звукозаписи.
• Записи от руки. Позволяют быстро набросать памятку, с возможностью рисования от руки при помощи стилуса.
• Набор текстов. Доступна экранная клавиатура, рукописный ввод и полноценная подключаемая клавиатура (возможно использование аккордовой клавиатуры, которая имеет меньшие размеры). В некоторых моделях КПК также имеется выдвижная клавиатура.
• Просмотр изображений. Фотоальбомы, коллекции изображений.
• Просмотр видеороликов, фильмов. Объём современных флеш-карт и скорость процессоров позволяют просматривать видео со звуком, без конвертации.
• Выход в Интернет. Подключаться можно через мобильный телефон (Bluetooth / IrDA) или беспроводную сеть Wi-Fi или WiMAX, функционируют GPRS и EDGE.
• Игры. Логические, аркады, шутеры, стратегии, ролевые игры.
• Графические программы. Функциональность существенно ограничена размером экрана карманного компьютера.
• Дистанционное управление. Вся бытовая техника, имеющая инфракрасный порт, поддаётся управлению при помощи специализированных программ.
• Офисные приложения. В зависимости от модели КПК в распоряжении пользователя есть различные наборы программ — от утилит для просмотра документов до полноценных офисных пакетов.
• Управленческий учёт. КПК активно используются в торговом бизнесе мерчандайзерами для сбора информации об остатках товара в торговой точке, формировании заказа и т. п. Использование КПК в технологии мобильных продаж обычно подразумевает интеграцию с бухгалтерской программой. В системах автоматизации общественного питания КПК часто используется как инструмент официанта для приёма заказа. В наиболее продвинутой отечественной системе TillyPad XL КПК любой модели способен заменить любой терминал по всему набору функций. То есть может работать как POS-терминал или рабочее место менеджера.
• Программирование. Несмотря на доступность трансляторов различных языков, программирование непосредственно на карманном компьютере остаётся затруднённым из-за малого количества доступных сред разработки. Небольшой размер экранов наладонников также мешает полноценному программированию.
• Фотоаппарат, видеокамера — встроенная или подключаемая.

К КПК, оснащённому хост-контроллером USB, можно напрямую подключать различные USB-устройства, в том числе клавиатуру, мышь, жёсткие диски (в случае подключения жёсткого диска следует учесть, что часто в таких случаях мощности хост-контроллера недостаточно для нормальной работы жёсткого диска) и флеш-накопители.

Наладонник Palm — модель LifeDrive, оснащённая жёстким диском

В отличие от настольных ПК, которые подразделяются на несколько крупных классов и в остальном достаточно универсальны, карманные компьютеры более жёстко привязаны к собственным операционным системам.

На сегодняшний день наиболее популярными ОС для смартфонов и КПК являются:

Также применяются (или применялись) и другие ОС:

Получили большое распространение т. н. коммуникаторы — КПК со встроенным модулем мобильной связи^[1]. Коммуникаторы обладают рядом недостатков по сравнению с обычными КПК, основной из которых — меньшее время автономной работы. Однако, объёмы поставок КПК постоянно снижались (по данным IDC, в третьем квартале 2007 года общий объём поставок классических КПК снизился на 39,3 % по сравнению с третьим кварталом 2006 года и составил всего 728 894 устройств^[2], в то время как объём поставок смартфонов превысил 31 миллион устройств^[3]) и к началу 2008 года классические КПК были практически вытеснены смартфонами и коммуникаторами.

По состоянию на 2019 год КПК не выпускают крупные производители электроники и не используются массово, однако подобные им устройства можно встретить до сих пор в разных промышленных сферах.

• Елисеев Д. В. Аппаратно-программные средства карманных компьютеров (+ CD-ROM). — БХВ-Петербург, 2003. — 368 с. — ISBN 9785941572052.
• Георгий Евсеев, Виктор Мураховский, Сергей Симонович. Энциклопедический справочник. Персональный компьютер. — Русское Энциклопедическое Товарищество, 2004. — 928 с. — ISBN 5901227689.

ru.wikipedia.org

Шина (компьютер) — Википедия

Разъёмы шины PCI Express (сверху вниз: x4, x16, x1 и x16). Ниже — обычный 32-битный разъём шины PCI. У этого термина существуют и другие значения, см. Шина.

Компьютерная ши́на (англ. computer bus) в архитектуре компьютера — соединение, служащее для передачи данных между функциональными блоками компьютера. В устройстве шины можно различить механический, электрический (физический) и логический (управляющий) уровни.

В отличие от соединения точка-точка, к шине обычно можно подключить несколько устройств по одному набору проводников. Каждая шина определяет свой набор разъёмов (соединений) для физического подключения устройств, карт и кабелей.

Компьютерные шины ранних вычислительных машин представляли собой жгуты (пучки соединительных проводов — сигнальных и питания, для компактности и удобства обслуживания увязанных вместе), реализующие параллельные электрические шины с несколькими подключениями. В современных вычислительных системах данный термин используется для любых физических механизмов, предоставляющих такую же логическую функциональность, как параллельные компьютерные шины.

Современные компьютерные шины используют как параллельные, так и последовательные соединения и могут иметь параллельные (англ. multidrop) и цепные (англ. daisy chain) топологии. В случае USB и некоторых других шин могут также использоваться хабы (концентраторы).

Некоторые виды скоростных шин (Fibre Channel, InfiniBand, скоростной Ethernet, SDH) для передачи сигналов используют не электрические соединения, а оптические.

Присоединители к шине, разнообразные разъёмы, как правило, унифицированы и позволяют подключить различные устройства к шине.

Управление передачей по шине реализуется как на уровне прохождения сигнала (мультиплексоры, демультиплексоры, буферы, регистры, шинные формирователи), так и со стороны ядра операционной системы — в таком случае в его состав входит соответствующий драйвер.

Шины бывают параллельными (данные переносятся по словам, распределенные между несколькими проводниками) и последовательными (данные переносятся побитово).

Большинство компьютеров имеет как внутренние, так и внешние шины. Внутренняя шина подключает все внутренние компоненты компьютера к материнской плате (и, следовательно, к процессору и памяти). Такой тип шин также называют локальной шиной, поскольку она служит для подключения локальных устройств. Внешняя шина подключает внешнюю периферию к материнской плате.

Сетевые соединения, такие, как Ethernet, обычно не рассматриваются как шины, хотя разница больше концептуальная, чем практическая. Появление технологий InfiniBand и HyperTransport ещё больше размыло границу между сетями и шинами.

Первое поколение[править | править код]

Ранние компьютерные шины были группой проводников, подключающей компьютерную память и периферию к процессору. Почти всегда для памяти и периферии использовались разные шины, с разными способами доступа, задержками, протоколами.

Одним из первых усовершенствований стало использование прерываний. До их внедрения компьютеры выполняли операции ввода-вывода в цикле ожидания готовности периферийного устройства. Это было бесполезной тратой времени для программ, которые могли делать другие задачи. Также, если программа пыталась выполнить другие задачи, она могла проверить состояние устройства слишком поздно и потерять данные. Поэтому инженеры дали возможность периферии прерывать процессор. Прерывания имели приоритет, так как процессор может выполнять код только для одного прерывания в один момент времени, а также некоторые устройства требовали меньших задержек, чем другие.

Некоторое время спустя компьютеры стали распределять память между процессорами. На них доступ к шине также получил приоритеты.

Классический и простой способ обеспечить приоритеты прерываний или доступа к шине заключался в цепном подключении устройств.

DEC отмечала, что две разные шины могут быть излишними и дорогими для малых, серийных компьютеров, и предложила отображать периферийные устройства на шину памяти, так, что они выглядели как области памяти. В то время это было очень смелым решением, и критики предсказывали ему провал.

Первые мини-компьютерные шины представляли пассивные объединительные платы, подключенные к контактам микропроцессора. Память и другие устройства подключались к шине с использованием тех же контактов адреса и данных, что и процессор. Все контакты были подключены параллельно. В некоторых случаях, например, в IBM PC, необходимы дополнительные инструкции процессора для генерации сигналов, чтобы шина была настоящей шиной ввода-вывода.

Во многих микроконтроллерах и встраиваемых системах шины ввода-вывода до сих пор не существует. Процесс передачи контролируется ЦПУ, который в большинстве случаев читает и пишет информацию в устройства, так, как будто они являются блоками памяти. Все устройства используют общий источник тактового сигнала. Периферия может запросить обработку информации путём подачи сигналов на специальные контакты ЦПУ, используя какие-либо формы прерываний. Например, контроллер жёсткого диска уведомит процессор о готовности новой порции данных для чтения, после чего процессор должен считать их из области памяти, соответствующей контроллеру. Почти все ранние компьютеры были построены по таким принципам, начиная от Altair с шиной S-100, заканчивая IBM PC в 1980‑х.

Такие простые шины имели серьёзный недостаток для универсальных компьютеров. Всё оборудование на шине должно было передавать информацию на одной скорости и использовать один источник синхросигнала. Увеличение скорости процессора было непростым, так как требовало такого же ускорения всех устройств. Это часто приводило к ситуации, когда очень быстрым процессорам приходилось замедляться для возможности передачи информации некоторым устройствам. Хотя это допустимо для встраиваемых систем, данная проблема непозволительна для коммерческих компьютеров. Другая проблема состоит в том, что процессор требуется для любых операций, и когда он занят другими операциями, реальная пропускная способность шины может значительно страдать.

Такие компьютерные шины были сложны в настройке, при наличии широкого спектра оборудования. Например, каждая добавляемая карта расширения могла требовать установки множества переключателей для задания адреса памяти, адреса ввода-вывода, приоритетов и номеров прерываний.

Второе поколение[править | править код]

Компьютерные шины «второго поколения», например, NuBus решали некоторые из вышеперечисленных проблем. Они обычно разделяли компьютер на две «части», процессор и память в одной и различные устройства в другой. Между частями устанавливался специальный контроллер шин (bus controller). Такая архитектура позволила увеличивать скорость процессора без влияния на шину, разгрузить процессор от задач управления шиной. При помощи контроллера устройства на шине могли взаимодействовать друг с другом без вмешательства центрального процессора. Новые шины имели лучшую производительность, но также требовали более сложных карт расширения. Проблемы скорости часто решались увеличением разрядности шины данных, с 8-битных шин первого поколения до 16- или 32-битных шин во втором поколении. Также появилась программная настройка устройств для упрощения подключения новых устройств, ныне стандартизованная как Plug-n-play.

Однако новые шины, так же, как и предыдущее поколение, требовали одинаковых скоростей от устройств на одной шине. Процессор и память теперь были изолированы на собственной шине, и их скорость росла быстрее, чем скорость периферийной шины. В результате шины были слишком медленны для новых систем, и машины страдали от нехватки данных. Один из примеров данной проблемы: видеокарты быстро совершенствовались, и им не хватало пропускной способности даже новых шин Peripheral Component Interconnect (PCI). Компьютеры стали включать в себя Accelerated Graphics Port (AGP) только для работы с видеоадаптерами. В 2004 году AGP снова стало недостаточно быстрым для мощных видеокарт, и AGP стал замещаться новой шиной PCI Express.

Увеличивающееся число внешних устройств стало применять собственные шины. Когда были изобретены приводы дисков, они присоединялись к машине при помощи карты, подключаемой к шине. Из-за этого компьютеры имели много слотов расширения. Но в 1980‑х и 1990‑х были изобретены новые шины SCSI и IDE, решившие эту проблему, оставив большую часть разъёмов расширения в новых системах пустыми. В наше время типичная машина поддерживает около пяти различных шин.

Шины стали разделять на внутренние (local bus) и внешние (external bus). Первые разработаны для подключения внутренних устройств, таких, как видеоадаптеры и звуковые платы, а вторые предназначались для подключения внешних устройств, например, сканеров. IDE является внешней шиной по своему предназначению, но почти всегда используется внутри компьютера.

Третье поколение[править | править код]

Шины «третьего поколения» (например, PCI-Express) обычно позволяют использовать как большие скорости, необходимые для памяти, видеокарт и межпроцессорного взаимодействия, так и небольшие при работе с медленными устройствами, например, приводами дисков. Также они стремятся к большей гибкости в терминах физических подключений, позволяя использовать себя и как внутренние, и как внешние шины, например, для объединения компьютеров. Это приводит к сложным проблемам при удовлетворении различных требований, так что большая часть работ по данным шинам связана с программным обеспечением, а не с самой аппаратурой. В общем, шины третьего поколения больше похожи на компьютерные сети, чем на изначальные идеи шин, с большими накладными расходами, чем у ранних систем. Также они позволяют использовать шину нескольким устройствам одновременно.

Современные интегральные схемы часто разрабатываются из заранее созданных частей. Разработаны шины (например, Wishbone) для более простой интеграции различных частей интегральных схем.

Топологии шин[править | править код]

Примеры внутренних компьютерных шин[править | править код]

Список примеров в этом разделе не основывается на авторитетных источниках, посвящённых непосредственно предмету статьи или её раздела.Добавьте ссылки на источники, предметом рассмотрения которых является тема настоящей статьи (или раздела) в целом, а не отдельные элементы списка. В противном случае раздел может быть удалён.

Параллельные[править | править код]

• Проприетарная Asus Media Bus^[en], использовалась на некоторых материнских платах ASUS с Socket 7 и представляла собой шину ISA в специфическом разъеме, размещенном в одну линию с разъемом шины PCI.
• CAMAC для измерительных систем (instrumentation systems)
• Extended ISA или EISA
• Industry Standard Architecture или ISA
• Low Pin Count или LPC
• MicroChannel или MCA
• MBus
• Multibus для промышленных систем
• NuBus или IEEE 1196
• OPTi local bus, использовалась для ранних материнских плат для Intel 80486
• Peripheral Component Interconnect или PCI, также PCI-X
• S-100 bus или IEEE 696, использовалась в Altair и похожих микрокомпьютерах
• SBus или IEEE 1496
• VESA Local Bus или VLB или VL-bus, использовалась в основном на материнских платах для 80486 процессоров и была подключена непосредственно к выводам микропроцессора. Однако встречалась и реализация этой шины в сочетании с ЦПУ IBM BL3 (аналог i386SX) и ранними Pentium
• VMEbus, VERSAmodule Eurocard bus
• STD Bus для 8- и 16-битных микропроцессорных систем
• Unibus
• Q-Bus

Последовательные[править | править код]

• Advanced Technology Attachment или ATA (также известна как PATA, IDE, EIDE, ATAPI) — шина для подключения дисковой и ленточной периферии.
• SATA, Serial ATA — современный вариант ATA
• USB, Universal Serial Bus, используется для множества внешних устройств
• HIPPI, HIgh Performance Parallel Interface
• IEEE-488, GPIB (General-Purpose Instrumentation Bus), HPIB, (Hewlett-Packard Instrumentation Bus)
• PC card, ранее известная как PCMCIA, часто используется в ноутбуках и других портативных компьютерах, но теряет своё значение с появлением USB и встраиванием сетевых карт и модемов
• SCSI, Small Computer System Interface, шина для подключения дисковых и ленточных накопителей
• Serial Attached SCSI, SAS — современный вариант SCSI

Примеры универсальных компьютерных шин[править | править код]

ru.wikipedia.org

Материнская плата — Википедия

Материнская плата стандарта ATX персонального компьютера (модель MSI K7T266 Pro2)

Матери́нская (систе́мная) пла́та (от англ. motherboard, MB или англ. mainboard — главная плата), (в просторечии: материнка, матка и т. п.)— печатная плата, являющаяся основой построения модульного устройства, например — компьютера.

Материнская плата содержит основную часть устройства, дополнительные же или взаимозаменяемые платы называются дочерними или платами расширений.

Схема материнской платы IBM PC совместимого компьютера. В последних поколениях процессоров, таких как Intel Skylake, северный мост расположен на самом процессоре.

До изобретения микропроцессора цифровой компьютер состоял из нескольких печатных плат в корпусе картотеки с компонентами, соединенными объединительной платой, набором соединенных между собой разъемов. В очень старых разработках медные провода соединяли контакты разъема карты, но вскоре стандартной практикой стало использование печатных плат. Центральный процессор (ЦП), память и периферийные устройства были размещены на отдельных печатных платах, которые были подключены к задней панели. Широко распространенная шина S-100 1970-х годов является примером такого типа систем объединительной платы.

Самые популярные компьютеры 1980-х годов, такие как Apple II и IBM PC, публиковали принципиальные схемы и другую документацию, которая позволяла производить быструю обратную разработку и замену материнских плат сторонних производителей. Обычно предназначенные для создания новых компьютеров, совместимых с образцами, многие материнские платы предлагали дополнительную производительность или другие функции и использовались для обновления оригинального оборудования производителя.

В конце 1980-х и начале 1990-х годов стало экономически целесообразным переносить все увеличивающееся количество периферийных функций на материнскую плату. В конце 1980-х годов материнские платы для персональных компьютеров стали включать одиночные ИС (также называемые микросхемами Super I/O), способные поддерживать набор низкоскоростных периферийных устройств: клавиатуры, мыши, дисковода гибких дисков, последовательных и параллельных портов. К концу 1990-х годов многие материнские платы для персональных компьютеров включали встроенные функции аудио, видео, хранения и сетевых функций потребительского уровня без необходимости использования каких-либо плат расширения; высококлассные системы для 3D-игр и компьютерной графики, за исключением видеокарты, обычно сохраняется на материнской плате. Корпоративным ПК, рабочим станциям и серверам, скорее всего, потребуются карты расширения либо для более надежных функций, либо для более высоких скоростей.

Лэптопы и ноутбуки, разработанные в 1990-х годах, объединяли самые распространенные периферийные устройства. Они даже включали в себя материнские платы без обновляемых компонентов, и эта тенденция сохранится даже тогда, когда будут изобретены более мелкие устройства (например, планшеты и нетбуки).

Обычные компоненты материнской платы компьютера[править | править код]

В качестве основных (несъёмных) частей материнская плата имеет:

Материнская плата с сопряженными устройствами монтируется внутри корпуса с блоком питания и системой охлаждения, формируя в совокупности системный блок компьютера.

Классификация материнских плат по форм-фактору[править | править код]

Форм-фактор материнской платы — стандарт, определяющий размеры материнской платы для компьютера, места её крепления к шасси; расположение на ней интерфейсов шин, портов ввода-вывода, разъёма процессора, слотов для оперативной памяти, а также тип разъема для подключения блока питания.

Форм-фактор (как и любые другие стандарты) носит рекомендательный характер. Спецификация форм-фактора определяет обязательные и опциональные компоненты. Однако подавляющее большинство производителей предпочитают соблюдать спецификацию, поскольку ценой соответствия существующим стандартам является совместимость материнской платы и стандартизированного оборудования (периферии, карт расширения) других производителей (что имеет ключевое значение для снижения стоимости владения, англ. TCO).

Существуют материнские платы, не соответствующие никаким из существующих форм-факторов (см. таблицу). Это принципиальное решение производителя, обусловленное желанием создать на рынке несовместимый с существующими продуктами «бренд» (Apple, Commodore, Silicon Graphics, Hewlett-Packard, Compaq чаще других игнорировали стандарты) и эксклюзивно производить к нему периферийные устройства и аксессуары.

Предназначение компьютера (бизнес, персональный, игровой) в значительной степени влияют на выбор поставщика материнской платы.

Таким образом, покупка отдельной материнской платы обоснована созданием компьютера «особой» конфигурации, например, малошумного или игрового.

Определить модель установленной материнской платы можно

• визуально, с помощью заводских этикеток,
• с помощью программного инструментария типа DMI
• программно, с помощью утилиты типа CPU-Z. В Linux можно использовать утилиту dmidecode, в Windows — SIW или AIDA64, Everest.

Повышенное внимание к «зеленым» технологиям, требующим энергосберегающих и экологически безопасных решений, и обеспечение важных для материнских плат характеристик, вынудило многие компании-производители разрабатывать различные решения в этой области.

С постоянным увеличением популярности электронных приборов на протяжении ближайших 20—30 лет Евросоюз решил ввести эффективную стратегию для решения вопросов энергопотребления. Для этого были выпущены требования по энергоэффективности — ErP (Energy-related Products) и EuP (Energy Using Product). Стандарт разработан для определения энергопотребления готовых систем. По требованию ErP/EuP, система в выключенном состоянии должна потреблять менее 1 Вт мощности.

Спецификации ErP/EuP 2.0 намного строже первой версии. Для соответствия ErP/EuP 2.0 (вступила в действие в 2013 году) полное энергопотребление компьютера в выключенном состоянии не должно превышать 0,5 Вт.

• EPU Engine
• Ultra Durable (версии 1, 2 и 3) — технология от Gigabyte^[1], призванная улучшить температурный режим и надежность работы материнской платы, которая подразумевает:
  • Увеличенная (удвоенная) толщина медных слоев толщиной 70 мкм (2 унции/фут²) как для слоя питания, так и для слоя заземления системной платы снижает полное сопротивление платы на 50 %, что обеспечивает снижение рабочей температуры компьютера, повышение энергоэффективности и улучшение стабильности работы системы в условиях разгона.
  • Использование полевых транзисторов, обладающих пониженным сопротивлением в открытом состоянии (RDS(on)). Транзисторы преобразователей питания +12 вольт выделяют относительно много тепла и, когда говорят об охлаждении подсистемы питания процессора, то подразумевают именно их.
  • Использование дросселей с ферритовым сердечником — эти дроссели обеспечивают меньшие потери энергии и меньший уровень электромагнитного излучения.^[2]
  • Использование бессвинцового припоя.
  • Повторное использование картона и пластика упаковки.

• Скотт Мюллер. Модернизация и ремонт ПК = Upgrading and Repairing PCs. — 17-е изд. — М.: Вильямс, 2007. — С. 241—443. — ISBN 0-7897-3404-4.

ru.wikipedia.org

Архитектура компьютера — Википедия

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 5 января 2019; проверки требуют 5 правок. Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 5 января 2019; проверки требуют 5 правок.

Архитекту́ра компью́тера — набор типов данных, операций и характеристик каждого отдельно взятого уровня. Архитектура связана с программными аспектами. Аспекты реализации (например, технология, применяемая при реализации памяти) не являются частью архитектуры^[1].

Выделяют несколько уровней организации компьютера (компьютерной архитектуры), от двух и более:^[1]

Схема, иллюстрирующая многоуровневую структуру компьютера

Уровень 0 

Цифровой логический уровень, это аппаратное обеспечение машины, состоящий из вентилей. См. также Логические элементы (защелки), триггеры, регистры

Уровень 1 

Микроархитектурный уровень, интерпретация (микропрограммы) или непосредственное выполнение. Электронные схемы исполняют машинно-зависимые программы. Совокупность регистров процессора формирует локальную память. См. также арифметико-логическое устройство.

Уровень 2 

Уровень архитектуры системы команд, трансляция (ассемблер).

Уровень 3 

Уровень операционной системы, трансляция (ассемблер). Это гибридный уровень: одна часть команд интерпретируется операционной системой, а другая — микропрограммой. См. также виртуальная память, файлы.

Уровень 4 

Уровень языка ассемблера, трансляция (компилятор). Четвертый уровень и выше используется для написания прикладных программ, с первого по третий — системных программ. Программы в удобном для человека виде транслируются на язык уровней 1-3.

Уровень 5 

Язык высокого уровня. Программы на языках высокого уровня транслируются обычно на уровни 3 и 4.

Первая документально оформленная компьютерная архитектура находилась в переписке между Чарльзом Бэббиджем и Адой Лавлейс, описывающим механизм анализа. При создании компьютера Z1 в 1936 году Конрад Цузе описал в двух патентных заявках свои будущие проекты.^[2] Два других ранних и важных примера:

Статья Джона фон Неймана 1945 года, первый проект отчета об EDVAC, в котором описана организация логических элементов;

Более подробный Предложенный Электронный Калькулятор Алана Тьюринга для Автоматического Вычислительного Двигателя, также 1945 и который привел статью Джона фон Неймана.

Термин «архитектура» в компьютерной литературе можно проследить до работы Лайла Р. Джонсона, Фридриха П. Брукса-младшего и Мохаммада Усмана-хана. Все они были членами отдела машинной организации в основном исследовательском центре IBM в 1959 году. У Джонсона была возможность написать собственное исследовательское сообщение о суперкомпьютере Stretch, разработанном IBM в Лос-Аламосской национальной лаборатории (в то время известном как Лос-Аламос Научная лаборатория). Чтобы описать уровень детализации для обсуждения роскошно украшенного компьютера, он отметил, что его описание форматов, типов команд, аппаратных параметров и улучшений скорости было на уровне «системной архитектуры» — термин, который казался более полезным, чем «машинная организация».

Впоследствии Брукс, дизайнер стретч, начал главу 2 книги («Планирование компьютерной системы: проект Stretch», изд., W. Buchholz, 1962), написав:

«Компьютерная архитектура, как и другая архитектура, — это искусство определения потребностей пользователя структуры, а затем проектирования для максимально эффективного удовлетворения этих потребностей в рамках экономических и технологических ограничений.»

Брукс продолжал помогать в разработке линейки компьютеров IBM System / 360 (теперь называемой IBM zSeries), в которой «архитектура» стала существительным, определяющим «то, что пользователь должен знать».^[3]

Самые ранние компьютерные архитектуры были разработаны на бумаге, а затем непосредственно встроены в окончательную аппаратную форму. Позже прототипы компьютерной архитектуры были физически построены в виде транзисторно-транзисторной логической системы (TTL), такой как прототипы 6800 и испытанного PA-RISC, и исправлены, прежде чем перейти к окончательной аппаратной форме. Начиная с 1990-х годов, новые компьютерные архитектуры обычно «строятся», тестируются и настраиваются внутри какой-либо другой компьютерной архитектуры в симуляторе компьютерной архитектуры; или внутри ПЛИС в качестве мягкого микропроцессора; Или оба — перед тем, как совершить окончательную аппаратную форму.^[4]

По типу применяемого процессора[править | править код]

• CISC (англ. complex instruction set computing) — архитектура с полным набором команд. Такие процессоры выполняют все команды, простые и сложные, за большое количество тактов. Команд в таких процессорах много, и бывает, что компиляторы верхнего уровня очень редко используют все команды.
• RISC (англ. reduced instruction set computing) — архитектура с сокращенным набором команд. Такие процессоры работают быстрее, чем CISC архитектура, за счет упрощения архитектуры и сокращения количества команд, но для выполнения сложной команды, она составляется из набора простых, что увеличивает время выполнения команды (за большее количество тактов).
• MISC (англ. minimal instruction set computing) — архитектура с минимальным набором команд. Такие процессоры имеют минимальное количество команд, все команды простые и требуют небольшого количества тактов на выполнение, но если выполняются сложные вычисления, например с числами с плавающей запятой, то такие команды выполняются за большое количество тактов, превышающее CISC и RISC архитектуры.
• VLIW (англ. very long instruction word — «очень длинная машинная команда») — архитектура с длинной машинной командой, в которой указывается параллельность выполнения вычислений. Такие процессоры получили широкое применение в цифровой обработке сигналов.

По принципу разделения памяти[править | править код]

• Joseph D. Dumas II. Computer Architecture: Fundamentals and Principles of Computer Design. — CRC Press, 2005. — ISBN 978-0-8493-2749-0.
• David A. Patterson, John L. Hennessy. Computer Architecture: A Quantitative Approach, 5th Edition. — Morgan Kaufmann, 2011. — 856 p. — ISBN 012383872X. (англ.)
• Дэвид Харрис, Сара Харрис. Цифровая схемотехника и архитектура компьютера, 2-е издание, перевод командой компаний и университетов России, Украины, США и Великобритании, Morgan Kaufman,2013
• Таненбаум Э., Остин Т. Архитектура компьютера. 6-е изд. СПб.: Питер, 2014, ISBN 978-5-496-00337-7

ru.wikipedia.org