История развития

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«КАЗАНСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСТЕТ

им. А.Н. ТУПОЛЕВА-КАИ»

Институт Автоматики и электронного приборостроения

Кафедра Приборов и информационно-измерительных систем

Конспект лекций по дисциплине

Б.3.Б.11 «Информационные технологии в инженерных расчетах»

Направление подготовки 201000.62 - Биотехнические системы

и технологии

Квалификация (степень) выпускника бакалавр

Форма обучения очная

4 семестр

Разработал: Смирнова С.В., к.т.н.,

Доцент каф. ПИИС

КАЗАНЬ 2015

Лекция №1.

Введение (Микляев А.П.)

Соперничество двух платформ

В настоящее время в мире существует два семейства (две платформы) персональных компьютеров – Macintosh и PC. К сожалению (а может и к счастью) эти два семейства компьютеров несовместимы, т.к. программы, написанные для Macintosh не могут выполняться на РС и наоборот.

Macintosh был разработан в конце 70-х г.г. фирмой Apple. Помимо Apple его производят еще несколько фирм: UMAX, Motorola, VMC и другие.

Первый компьютер РС разработала в 1981 г фирма IBM. С тех пор он носит название IBM PC. Но монополия фирмы IBM продолжалась всего пару лет и, в настоящее время, эти компьютеры производит несколько сотен фирм.

Оба семейства персональных компьютеров (Macintosh и PC) имеют открытую архитектуру. Открытая архитектура позволяет модернизировать компьютер по частям (например, если вас перестала устраивать скорость работы видеокарты – вы можете заменить только ее, не трогая остальных компонентов).

Открытая архитектура привела к еще одному положительному для конечных потребителей моменту – высокой конкуренции. В результате цены на компьютеры постоянно уменьшаются, что делает их доступными все для большего количества конечных пользователей.

До начала 90-х г.г. Macintosh и PC занимали различные сегменты рынка. Macintosh, обладавший заметно большими вычислительными возможностями (и ценой), был предназначен для сферы образования, полиграфии и обработки видеоизображений. РС был ориентирован на рынок бизнес-компьютеров, т.е. относительно недорогих компьютеров для офиса. Потом ситуация изменилась – РС догнал по вычислительным возможностям Macintosh, оставаясь при этом дешевым.

Сейчас более 95% персональных компьютеров – это РС.

История развития

INTEL 4004, разработанный инженером Маршиан Эдвард Хофф. Как уже говорилось, фирма IBM разработала свой первый персональный компьютер IBM PC (Personal computer) в 1981 г. В нем использовался 16-разрядный процессор 8088 фирмы INTEL. Этот компьютер обладал открытой архитектурой и прогрессивными (для 80-х г.г.) схемными решениями. На нем устанавливалась операционная система MS-DOS и интерпретатор языка basic малоизвестной тогда фирмы Microsoft.

Здесь фирма IBM сделала очень верный ход. Каждая последующая модель РС была полностью совместима со всеми предыдущими, т.е. программы, написанные для старых вариантов компьютеров, без проблем работали на новых, и пользователям не приходилось при переходе на новую модель полностью обновлять свое программное обеспечение. Принцип 100% РС – совместимости полностью выполняется и по сей день.

В 1984 г. фирмой IBM была выпущена модель АТ. В ней был использован более мощный процессор 80286 (или просто 286) все той же фирмы INTEL. Архитектура АТ оказалась на столько удачной, что многие ее компоненты используются и по сей день.

Переломный момент в истории РС наступил в 1986 г. Не дожидаясь IBM, две фирмы (Compaq и ALR) выпустили компьютеры на новом более быстром 32-разрядном процессоре INTEL 80326 (326). С этого момента фирма IBM потеряла господствующее положение на рынке РС.

В 1989г. появился процессор INTEL80486 (486). Обладая значительно большей вычислительной мощностью и расширенным набором команд, он, кроме того, имел встроенный математический процессор (предназначенный для выполнения операций с плавающей точкой). Благодаря большой вычислительной мощности компьютеров на основе 486 процессоров широкое распространение получила графическая оболочка Windows (версии 3.0, а затем 3.1 и 3.11).

На первый план постепенно начинает выходить альянс фирм INTEL (поставщика центральных процессоров) и Microsoft (поставщика операционной системы MS-DOS и оболочки Windows).

Тогда же появляется понятие Windows – совместимого компьютера, которое приходит на смену понятию РС – совместимости. Windows – совместимым является компьютер, использующий центральный процессор с набором команд х86 (впервые реализованной фирмой Intel в процессоре 8086), т.е. соблюдающий 100% совместимостью с IBM PC и работающий под управлением оболочки Windows.

В начале 90-х гг в повседневную жизнь стала входить глобальная компьютерная сеть Internet. Начиная с этого времени все крупные корпорации и все большее количество индивидуальных пользователей стали пользоваться услугами «всемирной паутины».

В 1993 г. фирма Intel выпустила процессор Pentium. В 1995 г. был выпущен процессор Pentium Pro. В этом же году появилась долгожданная операционная система Windows 95, заменившая, наконец, операционную систему MS-DOS и оболочку Windows. При этом многие дизайнерские решения Windows 95 были позаимствованы из операционной системы Macintosh.

В 1997г. произошло три события:

1) президент США провозгласил новый стандарт образования – в 8 лет ребенок должен уметь читать и писать, а в 12 лет – подключаться к Internet;

2) фирма Intel разработала новое расширение команд микропроцессора – ММХ (Multi Media eXtenstan), предназначенных для ускоренной обработки мультимедиа (т.е. графики, звука и видео), и выпустила улучшенные варианты процессоров Pentium и Pentium Pro с реализованными наборами команд ММХ (соответственно Pentium ММХ и Pentium II);

3) фирма AMD опередила фирму Intel в выпуске новой модели процессора, ее процессор К6 поступил в продажу на две недели раньше процессора аналогичного класса Pentium II от Intel.

В 1998г. фирма Intel выпустила упрощенный вариант процессора Pentium II, который получил название Celeron, а фирма Microsoft выпустила новую версию операционной системы Windows 98 с интегрированными средствами для работы в Internet. Историю развития персональных компьютеров приведем в таблицу 1.1.

Таблица 1.1.

Компания Intel для оценки производительности своих процессоров ввела в употребление специальную характеристику, которая называется рейтингом iCOMP, т.е. система измерения производительности. Ниже в таблице приведены сравнительные характеристики некоторых процессоров компании Intel на базе рейтинга iCOMP.

Процессоры i486SX и i486DX - это 32-битовые процессоры с внутренней кэш-па-мятью емкостью 8 Кбайт и 32-битовой шиной данных. Основное отличие между ними заключается в том, что в процессоре i486SX отсутствует интегрированный сопроцессор плавающей точки. Поэтому он имеет меньшую цену и применяется в системах, для которых не очень важна производительность при обработке вещественных чисел. Для этих систем обычно возможно расширение с помощью внешнего сопроцессора i487SX.

Процессоры Intel OverDrive и i486DX2 практически идентичны. Однако кристалл OverDrive имеет корпус, который может устанавливаться в гнездо расширения сопроцессора i487SX, применяемое в ПК на базе i486SX. В процессорах OverDrive и i486DX2 применяется технология удвоения внутренней тактовой частоты, что позволяет увеличить производительность процессора почти на 70%. Процессор i486DX4/100 использует технологию утроения тактовой частоты. Он работает с внутренней тактовой частотой 99 МГц, в то время как внешняя тактовая частота (частота, на которой работает внешняя шина) составляет 33 МГц. Этот процессор практически обеспечивает равные возможности с машинами класса 60 МГц Pentium, являясь их полноценной и доступной по цене альтернативой.

Кроме того, в борьбу за новое поколение процессоров x86 включились компании, ранее занимавшиеся изготовлением Intel-совместимых процессоров. Это компании Advanced Micro Devices (AMD), Cyrix Corp и NexGen. С точки зрения микроархитектуры наиболее близок к Pentium процессор М1 компании Cyrix.

Лекция 2

2. Аппаратное обеспечение компьютера (Симонович С.)