Эволюция архитектуры персональных компьютеров

ВВЕДЕНИЕ

Основы учения об архитектуре вычислительных машин заложил выдающийся американский математик Джон фон Нейман. Он подключился к созданию первой в мире ламповой ЭВМ ENIAC в 1944 г., когда ее конструкция была уже выбрана. В процессе работы во время многочисленных дискуссий со своими коллегами Г. Голдстайном и А. Берксом Д. фон Нейман высказал идею принципиально новой ЭВМ. В 1946 г. ученые изложили свои принципы построения вычислительных машин в ставшей классической статье «Предварительное рассмотрение логической конструкции электронно-вычислительного устройства». С тех пор прошло полвека, но выдвинутые в ней положения сохраняют актуальность и сегодня.
в результате бурного развития технологии производства средств вычислительной техники такая структура не могла не претерпеть определенных прогрессивных изменений.
Актуальность работы определяется необходимостью накопления, систематизации и анализа знаний об архитектуре персональных компьютеров.
Цель работы – разработка периодизации в развитии архитектуры компьютеров. В соответствии с целью работы определяются задачи:
- изучить архитектуру компьютера;
- описать основные архитектурные понятия;
- исследовать классическую архитектуру персонального компьютера;
- проанализировать процесс совершенствования и развития персональных компьютеров;
- выявить тенденции в развитии архитектуры в современных компьютерах.
Объектом исследования является архитектура персонального компьютера, предметом курсовой работы являются результаты развития персональных компьютеров.

1. 1. Определение архитектуры компьютера

При изучении данного вопроса следует начать с происхождения термина. Слово «архитектура» в изначальном своем смысле используется в градостроении. Будучи достаточно сложной структурой, современный город состоит из районов, площадей, улиц, домов и т. п., расположенных определенным образом. Жителей города обычно мало интересует, как выглядит конкретный дом и из каких материалов он построен. Зато очень важно знать район, где этот дом расположен, улицы, ведущие к нему, и транспорт, пользуясь которым можно сократить время в пути.
Используя аналогию с градостроительством, естественно понимать под архитектурой компьютера ту совокупность их характеристик, которая необходима пользователю. Это, прежде всего, основные устройства и блоки компьютера, а также структура связей между ними [5: 397].
Однако описание внутренней структуры компьютера вовсе не является самоцелью: с точки зрения архитектуры представляют интерес лишь те связи и принципы, которые являются наиболее общими, присущими многим конкретным реализациям вычислительных машин. В пределах одного семейства основные принципы устройства и функционирования машин одинаковы, хотя отдельные модели могут существенно различаться по производительности, стоимости и другим параметрам. Ярким примером могут служить различные модификации компьютеров PDP (Programmed Data Processor) фирмы DEC (более известные нашим пользователям по отечественным аналогам - серии ДВК), семейство MSX-машин (Machines with Software eXchangeability), к которому принадлежит широко распространенная YAMAHA, а также IBM-совместимые персональные компьютеры.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

На основании проведенного исследования особенностей внутренней структуры современных персональных компьютеров, следует указать несколько характерных тенденций в ее развитии. Во-первых, постоянно расширяется и совершенствуется набор внешних устройств, что приводит, как описывалось выше, к усложнению системы связей между узлами ЭВМ. Во-вторых, вычислительные машины перестают быть однопроцессорными. Помимо центрального, в компьютере могут быть специализированные процессоры для вычисления с плавающей запятой (так называемые математические сопроцессоры), видеопроцессоры для ускорения вывода информации на экран дисплея и т.п. Развитие методов параллельных вычислений также вызывает к жизни вычислительные системы достаточно сложной структуры, в которых одна операция выполняется сразу несколькими процессорами. В-третьих, наметившееся стремление иметь быстродействующие машины не только для вычислений, но и для логического анализа информации, также может привести в ближайшие годы к серьезному пересмотру традиционной фон-неймановской архитектуры.
Еще одной особенностью развития современных компьютеров является все ускоряющееся возрастание роли межкомпьютерных коммуникаций. Все большее количество компьютеров объединяются в сети и обрабатывают имеющуюся информацию совместно.
Производительность процессоров растет со скоростью 50-100% в год. Если одновременно не улучшались бы характеристики систем ввод/вывода, то, очевидно, разработка новых систем зашла бы в тупик. Важность оценки работы систем ввода/вывода была осознана многими пользователями компьютеров. Были разработаны специальные тестовые программы, позволяющие оценить эффективность систем ввода/вывода. В частности, такие тесты применяются для оценки суперкомпьютеров, систем обработки транзакций и файл-серверов.