2 История и архитектура персональных компьютеров 201




Название2 История и архитектура персональных компьютеров 201
Дата публикации17.10.2016
Размер9.76 Kb.
ТипДокументы
2.5.1. История и архитектура персональных компьютеров 201

2.5. Персональный компьютер и его устройство


2.5.1

История и архитектура

персональных

компьютеров

Первые микроЭВМ

Первыми электронными вычислительными машинами (ЭВМ) могли пользоваться только сотрудники крупных лабораторий и научно-исследо­вательских центров. Это было связано не только с их высокой стоимостью, но и с относительно большими размерами самих ЭВМ. И то, что в современ­ном мире компьютеры можно встретить в офисах, школах, детских садах, квартирах, стало возможным благодаря разработке микропроцессора, ко­торый позволил значительно уменьшить размеры компьютера, сделав его действительно персональным устройством.

В 1969 году фирма 1п1е1 получила от японской компании Виз1сот заказ на разработку набора из 12 микросхем для семейства программируемых калькуляторов. В то время все микросхемы, выполняющие вычисления, разрабатывались специально под продукт заказчика. Однако сотрудники 1п1е1 Тед Хофф, Федерико Феджин и Стен Мэйзор предложили спроекти­ровать единую универсальную микросхему — центральный процессор ЭВМ общего назначения, который взял бы на себя все функции отдельных микросхем. Главная особенность этого процессора заключалась в том, что в нем несколько интегральных микросхем размещались на одном крис­талле кремния. Хофф разработал архитектуру микропроцессора, Мэй­зор — систему команд, а Феджин спроектировал саму микросхему.



15 ноября 1971 года фирма 1п1е1 представила миру
первый четырёхразрядный микропроцессор, названный
14004 (рис. 2.17). Характеристики первого микропро­
цессора: 4-разрядный, количество транзисторов 2300,
тактовая частота 108 кГц. Появление 14004 стало пер-
! вым шагом на пути развития персональных компьюте-
Рис 2.17. Первый Ров> доступных не только специалистам в области вы-
микропроцессор числительной техники, но и обычным людям.

^ МикроЭВМ — это компьютер, построенный на базе микропроцессора. В апреле 1972 года фирма 1пЪе1 выпус­тила 8-разрядный процессор 18008 с тактовой частотой 0,5 МГц. На базе этого процессора в 1973 году создается первая микроЭВМ 1п1е11ес-8 (фир­ма 1п1;е1).

Первые микроЭВМ особого успеха у потенциальных пользователей не имели. Для их использования требовалось знание программирования. Сто­имость первых микроЭВМ была достаточно велика (до $2500). Чтобы сни-


^ 202


Глава 2. Компьютер



зить цену своей продукции, производители решили опробовать идею «ком­пьютера-конструктора». Пользователь покупал набор деталей и инструк­цию по сборке, после чего должен был самостоятельно паять и тестировать собранные узлы. В этих компьютерах не было ни клавиатуры, ни дисплея, ни долговременной памяти. Программы вводились переключением тум­блеров на передней панели, а результаты считывались со светодиодных ин­дикаторов. К компьютерам-конструкторам относятся М1сга1, 8СЕЫН-8Н, МагЬ 8. Стоимость таких компьютеров была около $500-600. Но даже по­добный маркетинговый ход не привлек большого количества покупателей.



Рис. 2.18. Компьютер «А11а1г-8800»

Первым микрокомпьютером, который при­влек внимание потребителей, стал А11а1г 8800 (рис. 2.18) фирмы М1Т8 (1975 год). В компью­тере использовался процессор 18080 фирмы 1п1е1. Разработчик А11;а1г 8800 Эд Роберте ре­шил использовать в компьютере системную плату с гнездами, куда подключались процес­сор, память и другие необходимые устройства. Подобная открытая архитектурная концеп­ция была названа 8-100 Вив.

^ Персональные компьютеры

Появление понятия «персональный компьютер» (ПК) связано с имена­ми американских специалистов С. Джобса и С. Возняка и основанной ими компании Арр1е. В 1976 году создается ПК Арр1е-1, а в 1977 году — Арр1е-2(рис. 2.19).



Главное отличие персональных компьютеров от микрокомпьютеров заключалось в том, что ра­ботать с ними могли не только специалисты по вычислительной технике и программисты, но и люди других профессий, а также школьники и студенты. В состав устройств ПК включаются гра­фический дисплей, удобная клавиатура, прин­теры. В 1978-1979 годах появляется прикладное программное обеспечение: текстовый редактор "У^огйвЪаг и табличный процессор У18Юа1с.


Рис. 2.19. Персональный компьютер АрПе-2
Популярность персональных компьютеров привела к некоторому снижению спроса на боль­шие компьютеры и мини-компьютеры (мини-ЭВМ). Это вызвало серьезное беспокойство у ве­дущей компании по производству компьюте­ров — фирмы 1ВМ. В 1979 году 1ВМ решила так­же выйти на рынок персональных компьютеров. Чтобы сэкономить день­ги, руководство фирмы разрешило подразделению, ответственному за разработку персонального компьютера, при конструировании использо­вать блоки, изготовленные другими фирмами, что и было реализовано. Таким образом, в компьютерном мире окончательно сложился принцип открытой архитектуры персонального компьютера, заложенный ещё разработчиками «АНагг 8800».

^ 2.5.1. История и архитектура персональных компьютеров 203

Открытая архитектура персонального компьютера — это архитек­тура, предусматривающая модульное построение компьютера с воз­можностью добавления и замены отдельных устройств благодаря на­личию опубликованной документации на эти устройства.


Первый персональный компьютер фирмы 1ВМ был выпущен в 1981 году и назван 1ВМ РС тойе! 5150. Он использовал процессор 18088 фирмы 1п1е1 с тактовой частотой 4,77 МГц. Объём оперативной памяти со­ставлял 64 Кбайт. Устройства долговременной памяти отсутствовали. Для этого процессора фирмой МлсговохЪ была разработана новая операци­онная система М8-ВО8.

Принцип открытой архитектуры привел к тому, что очень скоро компа­ния 1ВМ оказалась лишь одной из множества фирм, разрабатывающих и продающих персональные компьютеры. В 1983 году 1ВМ выпустила мо­дернизированный РС тос1е1 5160, который предусматривал возможность установки жёсткого диска объемом 10 или 20 Мб. В 1984 году была выпу­щена следующая модель, названная РС АТ (Айуапсес! Тесппо1о$гу - усо­вершенствованная технология). В этой модели использовался новый 16-разрядный процессор 1п1е1 80286 (180286) с тактовой частотой до 20 МГц. На этом лидерство компании закончилось. Первый «ГВМ-совмести-мый» компьютер на базе процессора 1п1е1 80386 был изготовлен компани­ей Сотра^ СотрггЬегз. Это был первый 32-разрядный процессор, который положил начало семейству процессоров 1А-32 (32-ЪгЬ 1пЪе1 АгспИесЪиге).



В 1984 году фирма Арр1е выпустила первый персо­нальный компьютер, который использовал графичес­кий интерфейс пользователя вместо стандартного на тот момент интерфейса командной строки. Для работы с этим интерфейсом впервые стало массово применять­ся новое устройство — мышь. Компьютер был назван Маст1о8Ь (рис. 2.20). Первоначально компьютеры Маст1ю8п создавались на базе процессоров Мо1ого1а, которые позже были заменены более мощным процес­сором 1ВМ РолуегРС. В 2006 году Арр1е перешла на про­цессоры 1п1;е1. В отличие от своих конкурентов фирма Рис. 2.20. Первый Арр1е полностью самостоятельно разрабатывает опера-компьютер МааШозИ ционную систему для своих компьютеров (Мае О8) .

Эволюция микропроцессоров

Фирма 1п1е1 со времени выпуска самого первого процессора и по сей день является одним из ведущих разработчиков микропроцессоров. Чуть позже конкуренцию 1п1е1 составила фирма АМВ. В настоящее время 1п1е1 и АМВ являются ведущими производителями процессоров для персо­нальных компьютеров. Некоторое время конкуренцию им составляли также фирмы Арр1е Сотри1ег, 1ВМ и Мо4ого1а, разработавшие процессор Ро\уег РС, речь о котором уже шла выше.

Важным этапом в развитии микропроцессорной техники стал процес­сор 180486. Он был выпущен в 1989 году. Первое новшество заключалось

^ 204 Глава 2. Компьютер

в том, что впервые в центральный процессор стал интегрироваться мате­матический сопроцессор, предназначенный для выполнения арифмети­ческих вычислений с плавающей запятой. Кроме того, в этом процессоре была реализован конвейер, применяемый ранее в супер-ЭВМ.

В марте 1993 года был выпущен процессор РегШшп, в котором впервые появляется предсказание переходов. Суть предсказания переходов за­ключается в том, что при выполнении команды условного перехода (на­пример, при выполнении команды ветвления) специальный блок микро­процессора определяет наиболее вероятное направление перехода, не до­жидаясь окончания анализа условия. Процессор начинает выбирать из памяти и выполнять команды по предсказанной ветви программы. Так как направление перехода может быть предсказано неверно, то получае­мые результаты не записываются в память или регистры, а накапливают­ся в специальном буфере результатов. Если после анализа условия оказы­вается, что направление перехода было выбрано верно, все полученные ре­зультаты переписываются из буфера по месту назначения, а выполнение программы продолжается в обычном порядке. Если направление перехо­да предсказано неверно, то буфер результатов очищается и аннулируются результаты всех уже выполненных этапов этих команд конвейера. Кон­вейер начинает загружаться с первой команды другой ветви программы.

Для обеспечения оптимальной производительности переходы должны предсказываться максимально точно, иначе будет постоянно складывать­ся ситуация, когда после выполнения перехода будет выясняться, что считалось совсем не то, что нужно. Максимальная эффективность пред­сказаний для РепИит составляла примерно 80% . Для современных про­цессоров точность предсказаний переходов составляет более 95% .

В конце 1993 года фирмы Арр1е Сотри1;ег, 1ВМ и Мо1ого1а совместно разработали микропроцессор ^ Ролуег РС. В 1994 году он стал использовать­ся в компьютерах Масш1о8Ь. В этом процессоре была реализована су­перскалярная обработка, позволяющая выполнять в каждом такте 3 ко­манды. Это стало возможным благодаря использованию архитектуры ко­манд К18С (сокращённый набор команд постоянной длины). Все команды архитектуры К18С имеют одинаковую длину (что облегчает их выборку из памяти) и выполняются процессором за один такт. Все предыдущие про­цессоры либо использовали сложный набор команд С18С (расширенный набор команд переменной длины), либо относились к разряду С18С-Про-цессоров с Ш8С-ядром. Процессорам, использующим архитектуру С18С, приходилось тратить дополнительное время на декодирование команд, так как их длина могла меняться от 8 до 108 битов.

Важным преимуществом процессоров Ро^егРС (начиная с моделей 603 и 604) была пониженная потребляемая мощность. В целях энергосбереже­ния любой незагруженный исполнительный блок отключался, а при необ­ходимости автоматически включался.

Однако в начале 2000-х годов развитие платформы Ро\уегРС зашло в ту­пик. Создание новой архитектуры потребовало бы огромного количества времени и средств, поэтому в 2006 году фирма Арр1е решила перевести компьютеры МастЪозп на процессоры 1п1е1.

^ 2.5.1. История и архитектура персональных компьютеров 205

В марте 2000 года фирма АМВ выпустила первый процессор с тактовой частотой, превышающей 1 ГГц, который назывался А1Ыоп К7. Это позво­лило значительно укрепить позиции фирмы на рынке микропроцессор­ной техники.

В сентябре 2003 года АМВ были представлены первые 64-разрядные процессоры для персональных компьютеров (А4Ыоп 64).

Самым значимым событием 2005 года в области микропроцессоров ста­ло появление в продаже СРП с двумя ядрами. Ядро представляет собой часть микропроцессора, содержащую его основные функциональные бло­ки и осуществляющую выполнение одного потока команд. О причинах пе­рехода к многоядерным процессорам будет сказано в следующем парагра­фе. Первыми двухъядерными процессорами стали процессоры РепИит В фирмы 1п1е1 и А1Ыоп64 Х2 фирмы АМВ. Одними из наиболее революци­онных многоядерных процессоров стали процессоры линейки Соге 2 Вио фирмы 1п1е1.

В настоящее время основу рынка микропроцессоров составляют много­ядерные процессоры, использующие в своем составе от 2 до 8 ядер, к како­вым относятся процессоры 1п1е1 Соге 2 С^пай, РЬепот ХЗ и Х4 (фирмы АМВ) и другие.

^ Система основных понятий

История и архитектура персональных компьютеров

1971 — создание первого микропроцессора 14004 (фирма 1ггЬе1)

1975 — создание микроЭВМ АНа1г 8800 (фирма МГТ8)

1976 — концепция персонального компьютера, фирма Арр1е, ПК Арр1е-1

1981 — появление первого персонального компьютера фирмы 1ВМ РС с окончатель­но сложившимся принципом открытой архитектуры

Открытая архитектура персонального компьютера — это архитектура, предусмат­ривающая модульное построение компьютера с возможностью добавления и замены отдельных устройств благодаря наличию опубликованной документации на эти устройства

1984 — появление первого персонального компьютера МаспгЬозп фирмы Арр1е с гра­фическим интерфейсом пользователя

Наиболее важные этапы в развитии микропроцессоров:

180486 (1989) — встроенный сопроцессор, появление конвейерной обработки дан­ных;

РеггЫшп (1993) — предсказание переходов; Ро\уег РС (1993) — использование архитектуры команд К18С; АШ1оп К7 (2000) — тактовая частота процессора впервые превысила 1 ГГц; АШ1оп 64 (2003) — первый 64-разрядный процессор; РепЪшт В (2005) - первый двухъядерный процессор

Похожие:

2 История и архитектура персональных компьютеров 201 iconПрограмма составлена по учебнику Угриновича 7 класс. 7 класс (35 часов)
История развития вычислительной техники. Устройство компьютера: процессор, устройства ввода и вывода информации, оперативная и долговременная...
2 История и архитектура персональных компьютеров 201 iconИзвещение о проведении запроса котировок
Предмет муниципального контракта: Поставка сервера и персональных компьютеров для нужд администрации Киржачского района Владимирской...
2 История и архитектура персональных компьютеров 201 iconАрхитектурой компьютера называется ее логическая организация, структура...
Архитектура компьютеров стандартизирована с целью выполнения программ различными компьютерами
2 История и архитектура персональных компьютеров 201 iconП. Глядень Назаровского раона Красноярского края 662220 Красноярский...
Инструкция предназначена для пользователей персональных компьютеров
2 История и архитектура персональных компьютеров 201 iconМетод имитационного моделирования
Совершенствование вычислительной техники и широкое распространение персональных компьютеров открыло перед моделированием огромные...
2 История и архитектура персональных компьютеров 201 iconПостановление Правительства РФ от 17 ноября 2007 г. N 781 "Об утверждении...
В соответствии со статьей 19 Федерального закона "О персональных данных" Правительство Российской Федерации постановляет
2 История и архитектура персональных компьютеров 201 iconАнализ деятельности г боу нпо «Профессиональное училище №48» за 201 1 201 2 уч год
Учебный план в 2011 -2012 учебном году реализовывался в соответствии с режимом работы училища, с базисным планом
2 История и архитектура персональных компьютеров 201 iconПоложение об организации работы с персональными данными работников и обучающихся
«Об утверждении Положения об обеспечении безопасности персональных данных при их обработке в информационных системах персональных...
2 История и архитектура персональных компьютеров 201 iconИскусство итальянского Возрождения Общие работы
Архитектура Ренессанса. В сб. История архитектуры в избранных отрывках. М.: Изд. Академии архитектуры, 1935
2 История и архитектура персональных компьютеров 201 iconУильям (Билл) Гейтс (William (Bill) Gates) – Microsoft
Билл) Гейтс (William (Bill) Gates) Председатель правления и Главный архитектор программного обеспечения корпорации Microsoft, ведущего...
Вы можете разместить ссылку на наш сайт:
Школьные материалы


При копировании материала укажите ссылку © 2013
контакты
dopoln.ru
Главная страница