СОДЕРЖАНИЕ
Введение........................................................................................ 6
1 Персональный компьютер: история и наши дни................ 10
1.1. История развития персонального компьютера
..............
10
1.2. Архитектура персонального компьютера........................ 21
1.3. Классификация персональных компьютеров
.................
28
1.4. Рынок персональных компьютеров России
..................
33
2 Будущее и перспективы развития персональных 37
компьютеров........................................................................................
2.1. Персональный компьютер в современной жизни
..........
37
2.2. Новейшие достижения в области компьютерной 42
техники..................................................................................................
2.3. Перспективы развития технологий персональных 48
компьютеров на примере развития микропроцессоров.................
2.4. Оптические и квантовые компьютеры, 56
нейрокомпьютинг................................................................................
Заключение
...................................................................................
62
Список использованных источников.......................................... 65
Приложения
..................................................................................
68
ВВЕДЕНИЕ
В наше время уже вполне очевидно, что развитие общества стало
характеризоваться стремительным прорывом в области компьютерных
технологий и компьютерной техники. Компьютеры постоянно
совершенствуются и уже прочно вошли в наш обиход.
В последнее время компьютер стал неотъемлемой частью нашей
повседневной жизни. Около десяти - пятнадцати лет назад было большой
удачей увидеть какой-нибудь персональный компьютер. Компьютеры в эти не
такие уж и далекие времена были крайне дорогими и редкими, особенно в
нашей стране. Только самая успешная и богатая фирма могла позволить себе
иметь в офисе ЭВМ. Нередко компьютер просто покупали, чтобы подкрепить
имидж и авторитет фирмы.
За время, которое прошло с 50-х годов, цифровая ЭВМ превратилась из
диковинного, но при этом дорогого и перегретого нагромождения электронных
ламп, проводов и магнитных сердечников в небольшую по размерам с грузовую
машину в персональный компьютер, который состоял из миллионов
крошечных полупроводниковых приборов, которые упакованы в небольшие
пластмассовые коробочки.
Именно то, что компьютер в процессе своей эволюции стал более
компактен и дешев в изготовлении, привело к повсеместному его
распространению. Сейчас компьютер можно встретить практических в любом
доме и во всех организациях. Компьютер уже сейчас имеет просто огромную
сферу применения. Компьютеры управляют работой двигателя и различных
систем в современном автомобиле, используются в торговле, контролируют
сложные технологические процессы в производстве, рассчитывают прогноз
погоды и просто используются в домашних условиях для развлекательных
целей, учебы, ведения домашней бухгалтерии.
Сфера применения компьютерных технологий настолько велика, что
сложно перечислить все области деятельности человека, в которые она
6
проникла. Даже обучение в школах становится все теснее связано с
использование персонального компьютера.
На фоне бурного развития компьютерных технологий и техники вполне
закономерным является и то, что рынок компьютеров стремительно растет,
привлекая к себе всё больше средств, которые помогают производителям
вкладывать их в новые разработки и быстро выводить их на рынок.
Актуальность темы выпускной квалификационной работы
«Перспективы развития персональных компьютеров» обусловливается
стремительным ростом развития вычислительной техники.
Современные вычислительные машины представляют одно из самых
значительных достижений человеческой мысли, влияние, которого на развитие
научно-технического прогресса трудно переоценить. Области применения ЭВМ
непрерывно расширяются, чему в значительной степени способствует
распространение персональных компьютеров.
Степень разработанности проблемы. Тема «Перспективы развития
персональных компьютеров» все чаще находит отражение в научной
литературе и массовых печатных изданиях. Данную тему часто затрагивают
такие издания, как журнал «Мир ПК», журнал «Компьютер пресс» и некоторые
другие.
Но все же окончательно раскрыть данную тему в рамках выпускной
квалификационной работы невозможно, так как развитие ПК на данном этапе
не завершается, а наоборот набирает все большие обороты, и ни кто не может
точно сказать, где предел совершенствования и развития персональных
компьютеров.
Объектом исследования выпускной квалификационной работы является
персональный компьютер, его настоящее, ближайшее и отдаленное будущее,
концептуальные подходы и принципы развития.
Предмет исследования - характеристика персонального компьютера, его
история, развитие, изменения, происходящие в составе ПК, концептуальные
модели ПК наших дней и перспективные разработки, технологии, которые в
7
ближайшем будущем будут реализованы в персональных компьютерах,
направления развития компьютерных технологий и программных средств.
Цель исследования в данной выпускной квалификационной работе -
анализ перспектив развития персональных компьютеров и их место в нашей
жизни, тенденции и направления развития компьютерной техники на
современном этапе.
Исходя из поставленных в работе целей, определяются следующие задачи
исследования:
• дать четкое определение персонального компьютера, изучить
принципы его работы;
• рассмотреть зарождение, историю развития ЭВМ и персонального
компьютера;
• определить современный уровень развития персональных
компьютеров;
• проследить развитие персональных компьютеров до наших дней;
• дать оценку перспективам дальнейшего развития персональных
компьютеров в частности на примере развития микропроцессоров.
Для достижения всех поставленных в работе целей и полного решения
задач, а также в качестве источника для добывания фактического материала в
данной работе был использован ряд научных методов исследования. В
частности, в данной работе был использован метод анализа научной
литературы, метод выборки, метод синтеза и метод сравнения.
Практическая значимость настоящей выпускной квалификационной
работы довольно велика, поскольку ее результаты могут быть использованы на
практике для оценки развития персональных компьютеров на данном этапе и
оценки перспектив развития.
Теоретическую базу настоящего исследования составили издания
различных отечественных и зарубежных авторов, среди которых следует
отметить следующие: Брукшир Дж. Информатика и вычислительная техника;
Бигелоу С. Устройство и ремонт персонального компьютера. Аппаратная
8
платформа и основные компоненты; Вильховченко С. Современный
компьютер: устройство, выбор, модернизация; Коледов Л. А. Технология и
конструкция микросхем, микропроцессоров и микросборок; Гук М.
Аппаратные интерфейсы ПК. Энциклопедия; Корнеев В., Киселев А.
Современные микропроцессоры. 3 издание и некоторые другие.
9
1. ПЕРСОНАЛЬНЫЙ КОМПЬЮТЕР: ИСТОРИЯ И НАШИ
ДНИ
1.1. История развития персонального компьютера
Прежде чем начать рассмотрение истории персонального компьютера,
определим понятие самого слова «компьютер».
Компьютер - машина для проведения вычислений. Компьютер
обрабатывает информацию по определённому алгоритму. Большинство
компьютеров способны сохранять информацию и осуществлять поиск
информации, выводить информацию на различные виды устройств выдачи
информации. Своё название компьютеры получили по своей основной функции
- проведению вычислений. Однако, по мнению целого ряда исследователей -
основные функции компьютеров - обработка информации и управление.
Наибольшее распространение среди компьютеров получили так
называемые «электронно-вычислительные машины», ЭВМ. Собственно, для
подавляющего большинства людей, слова «электронно-вычислительные
машины» и «компьютеры» стали словами - синонимами, хотя на самом деле
это не так. Наиболее распространённый тип компьютеров - электронный
персональный компьютер1.
Понятие компьютер появилось в 1897 году в Оксфордском словаре
английского языка. Его составители тогда понимали компьютер как
механическое вычислительное устройство. В 1946 году словарь пополнился
дополнениями, позволяющими разделить понятия цифрового, аналогового и
электронного компьютера.2
Вычислительная техника за свою историю прошла по-настоящему
огромный путь. В развитии всей вычислительной техники выделяют
1 Аналитические обзоры компьютеров и комплектующих, новости и цены компьютерного рынка. 15.09.2016
[Электронный ресурс] // Официальный сайт http://www.ferra.ru
2 Пройдаков, Э.В. Англо-русский толковый словарь по вычислительной технике, Интернету и
программированию [Текст] / Э.В. Пройдаков, Л.М. Теплицкий. - М.: Русская редакция, 2012. - С. 156.
предысторию и последовательное возникновение четырех поколений ЭВМ.
Сама предыстория вычислительной техники берет своё начало еще из глубокой
древности, когда для счета использовались различные примитивные
приспособления - счеты, абак и пр. Первая же счетная машина появилась
только в 1642 г., ее изобрел французский математик Паскаль. Данное
устройство было сделано на основе зубчатых колес и могло суммировать
только десятичные числа. Однако уже в 1673 году немецкий математик
Лейбниц изобрел счетную машину, которая могла выполнять все четыре
арифметических действия. Именно эта машина стала прототипом всех
арифмометров, которые использовались с 1820 года до шестидесятых годов
прошлого века.
Но вышеперечисленные машины были исключительно механическими,
первая же идея программно-управляемой счетной машины была выдвинута
английским математиком Бэббиджем. Его машина имела арифметическое
устройство, ввода и печати, устройства управления. Машина использовала
только десятичную систему счисления. Следует обязательно отметить, что
проект Бэббиджа опережал технические возможности своего времени. К
сожалению, его машина не была реализована. Только в середине ХХ века
удалось создать программируемую счетную машину на основе
электромеханических реле. Принцип такого устройства основан на том, что они
могут пребывать в одном из двух устойчивых состояний: «включено» и
«выключено»3. Такое техническое решение было в то время наиболее простым.
Во второй половине 40-х годов был совершен довольно большой прорыв в этой
области - изобретены первые ЭВМ, которые были построены на основе
электронных ламп. Такие устройства часто занимали большую комнату или
даже несколько. Далее с каждым новым поколением ЭВМ их размеры
постепенно уменьшались, увеличивалось быстродействие, падала цена и
усовершенствовались устройства ввода и вывод информации. Особенно
3 Прохоров, Н.Л. Управляющие вычислительные комплексы. Учебное пособие [Текст] / Н.Л. Прохоров, Г.А.
Егоров, В.Е. Красовский. - М.: Финансы и статистика, 2013. - С. 247-248.
11
большой прорыв в компьютерной технике был совершен, когда их стали
строить на основе полупроводниковых элементов, а не ламп.
В начале 70-х годов широко распространились мини - ЭВМ с целью
возникшей необходимости как можно плотнее приблизить к пользователю
компьютер. Устанавливали мини - ЭВМ в организациях и на предприятиях
непосредственно, ведь там использовать большие ЭВМ было экономически
невыгодно.
Машинами индивидуального пользования называли ПЭВМ, которые
относились к классу микроЭВМ. Он является общедоступным и
универсальным инструментом, который многократно повышает
производительность интеллектуального труда специалистов различного
профиля. Автономная работа с пользователем в диалоговом окне - вот как
работает ПЭВМ. ПЭВМ является общедоступным из-за своей низкой
стоимости, отсутствия специальных требований к эксплуатации и степени
подготовки пользователя, компактности. Универсальность ПЭВМ заключается
в широком круге задач, которые решаются одним пользователем с помощью
удобных технических и программных средств. Комплекс аппаратуры ПЭВМ
размещается на рабочем месте пользователя.
Микропроцессор (МП) выступает основой ПЭВМ. Смена поколений
ПЭВМ определилась развитием техники и технологии микропроцессоров:
• первое поколение (1975-1980 гг.) - на базе 8-разрядного МП;
• второе поколение (1981-1985 гг.)-на базе 16-разрядного МП;
• третье поколение (1986-1992 гг.) - на базе 32-разрядного МП;
• четвертое поколение (1993 г. - по настоящее время) - на базе 64
разрядного МП4.
Огромное значение в развитии ПЭВМ сыграло появление компьютера
IBM PC, который был произведен корпорацией IBM (США) на базе
4 Богданов, А.В. Архитектуры и топологии многопроцессорных вычислительных систем [Текст] / А.В.
Богданов, В.В. Корхов, В.В.Мареев, Е.Н. Станкова. - М.: Изд-во Интернет-университет информационных
технологий, 2012. - С. 19.
12
микропроцессора Intel-8086 в 1981 г5. Именно этот компьютер сыграл
лидирующую роль на рынке ПЭВМ. Он отличался так называемой «открытой
архитектурой», и именно поэтому имел преимущество. Пользователь мог
расширять ПЭВМ с помощью различных периферийных устройств и
модернизации компьютера. А дальше многие фирмы начинали создавать
компьютеры, которые были совместимы с IBM PC, и именно так компьютер
IBM PC начал считаться стандартом класса ПЭВМ. В наше время
приблизительно 85 % ПЭВМ, которые продаются, базируются на архитектуре
IBM PC.
Факторы, которые определили стремительный рост производства ПЭВМ:
• невысокая стоимость;
• простота в обслуживании и эксплуатации по средствам удобства и
понятности диалоговых программных средств;
• возможность использования рабочего места для индивидуальной
работы;
• сравнительно большие возможности для обработки информации
(технические параметры, которых вполне достаточно для решения
значительного количества задач);
• наличие программного обеспечения, которое позволяет применять
ПЭВМ практически в любой области человеческой деятельности;
• возможность объединения ПЭВМ в вычислительную сеть.
ПЭВМ можно разделить на 3 группы с точки зрения назначения и
функциональности: профессиональные, общего назначения и бытовые.
Бытовые ПЭВМ предназначаются для любого человека, они считаются
массовым потреблением, именно потому они обязательно должны отличаться
дешевизной, надежностью и простейшей базовой конфигурацией. В основном
такие ПЭВМ (базовые) применяются дома для видеоигр (развлечения), а также
с целью тренировок, обучения и управления бытовой техникой6. Но
5 Гук, М. Аппаратные интерфейсы ПК. Энциклопедия [Текст] / М. Гук. - СПб.: Питер, 2012. - С. 346-347
6 Дьяконов, В.П. Мобильные компьютеры [Текст] / В.П. Дьяконов. - М.: СОЛОН-Пресс, 2010. - С. 321-322.
13
архитектура такой машины дает возможность использовать каналы связи для ее
подключения и применять периферийное оборудование. При небольших
изменениях эта модель вполне может быть использована для индивидуальной
работы над текстом, для выполнения научных и инженерных заданий.
«Амата» - это бытовые компьютеры, которые были выпущены
отечественными фирмами. Эта машина построена на базе МП 80386DX,
который работает с тактовой частотой 40 Мгц и емкостью оперативной памяти
1 Мбайт. Загрузка программ осуществляется с НГМД. Третья модель - «Амата-
Г елик» на МП 80486SX с оперативной памятью емкостью 2 Мбайта7.
Эти модели снабжены пакетами игр, программным обеспечением
локальной сети и др. За отдельную плату фирма готова повысить
комплектность компьютера НЖМД типа «винчестер», музыкальной картой,
монитором и т.д. Модель «Амата» с легкостью может превратиться в ПЭВМ
общего назначения.
Общее назначение персональных ЭВМ служит для выполнения заданий
научно-технической и экономической направленности, но в том числе для
тренировок и обучения. Их помещают на предприятия, в учреждения, в
магазины, на склады - то есть на рабочие места потребителей. Такие машины
имеют большую емкость оперативной памяти, собственные дисплеи, а также
гибкие и жесткие магнитные диски с внешней памятью. Безусловно, к таким
машинам можно подключить различные периферийные устройства и средства
для работы в составе вычислительных сетей. Компьютеры общего назначения
чаще всего применяются также непрофессионалами. Именно поэтому есть
необходимость снабжать их перспективным программным обеспечением,
которое может включать операционную систему, транслятор с
алгоритмическими языками, а также пакеты прикладных программ.
Аппаратура, которая применяется на этих ПЭВМ, включает в себя устройства
для вывода текстовых и графических материалов, принтеры с высоким
7 Гук, М. Интерфейсы устройства хранения. ATA, SCSI и др. Энциклопедия [Текст] / М. Гук.- СПб.: Питер,
2013. - С. 169-171.
14