Будова та загальні принципи функціонування персонального комп’ютера (ПК).
____________________________________________________________________________________________________________
Історія створення та розвитку персональних комп’ютерів.
Винайдення персонального комп’ютера. Принципи фон-Неймана.
Із збільшенням об’ємів обчислень більш ніж 1500 років тому з’явився перший обчислювальний пристрій – “рахівниці”.
На початку 17 століття виникла необхідність в складних обчисленнях. Були потрібні пристрої, здатні виконувати великий об’єм обчислень з високою точністю. В 1642 році французький математик Паскаль зконструював пристрій, що механічним шляхом виконував додавання чисел, а в 1673 році Готфрід Лейбніц зконструював арифмометр, що дозволяв механічно виконувати чотири арифметичних дії. Однак швидкодія цих машин була дуже низькою, оскільки вибір дій та запис результатів проводився людиною, а швидкість її роботи значно обмежена.
В 1830 році англійський вчений Чарльз Беббідж запропонував ідею першої програмованої обчислювальної машини (“аналітична машина”). Однак побудувати таку машину Беббідж так і не зміг – вона виявилася занадто складною для техніки того часу.
Аналітична машина була створена лише в 1943 році на одному з підприємств ІВМ. Це був перший цифровий комп’ютер “Марк 1”, створений Говардом Ейкеном. В ньому використовувалось поєднання електричних сигналів і механічного приводу. Розміри: 15 х 2,5 м, 750000 деталей. Міг перемножити два 23-розрядних числа за 4 с.
В 1946 р. групою інженерів за замовленням військових США був створений перший електронний комп’ютер – “ENIAC”. Швидкодія – 5000 операцій додавання і 300 операцій множення за секунду. Розміри: 30 м в довжину, об’єм – 85 м3, вага – 30 тон. Використовувалось 18000 електронних ламп. Програму роботи набирали вручну перемикачами і кабелями на спеціальному полі. Комп’ютер працював ненадійно, але на ньому були виконані найскладніші на той час розрахунки.
Для спрощення процесу задання програм була розпочата робота по створенню нової машини, яка б могла зберігати програму в своїй пам’яті. В 1945 році до цієї роботи був залучений математик Джон фон Нейман, який ясно і просто сформулював загальні принципи функціонування комп’ютерів:
1. Насамперед комп’ютер повинен мати такі пристрої:
- арифметично-логічний пристрій (АЛП);
- пристрій управління (ПУ);
- запам’ятовуючий пристрій, або пам’ять;
- зовнішні пристрої для вводу-виводу інформації (ЗП).
2. Принцип роботи комп’ютера: спочатку за допомогою якого-небудь зовнішнього пристрою в пам’ять вводиться програма; далі ПУ зчитує вміст комірки пам’яті, де знаходиться перша інструкція програми, і організовує її виконання. Після виконання даної команди ПУ починає виконувати наступну, яка знаходиться безпосередньо за щойно виконаною. Однак цей порядок може бути змінений за допомогою команд передачі управління. Ці команди вказують ПУ, що йому слід продовжувати виконання програми з команди, яка міститься в деякій іншій комірці пам’яті. Це дозволяє використовувати одні і ті ж послідовності команд в програмі багато разів, тобто організовувати цикли, а значить, створювати складні програми. Результати виконаної програми повинні бути виведені на ЗП, після чого комп’ютер переходить до очікування сигналів зовнішніх пристроїв.
Перший комп’ютер, в якому були втілені принципи фон Неймана, був побудований в 1949 році. Слід відмітити, що схема сучасних комп’ютерів дещо відрізняється від наведеної вище, наприклад, АЛП та ПУ об’єднані в єдиний пристрій – центральний процесор, та ін. Однак, більшість сучасних ПК в загальних рисах відповідають принципам, що сформулював фон Нейман.
