Здравствуйте, в этой статье мы постараемся ответить на вопрос: «Электронная вычислительная машина и персональные компьютеры». Если у Вас нет времени на чтение или статья не полностью решает Вашу проблему, можете получить онлайн консультацию квалифицированного юриста в форме ниже.
Думаю найдутся единицы пользователей разной бытовой техники не знающие, что любая техника, подключённая к обычной бытовой электросети ~220В 50Гц, является источником электромагнитного поля(ЭМП). Да, ЭМП есть, но немногие знают, превышает оно предельно-допустимые нормы(ПДН) или нет. Я являюсь работником одной лаборатории в составе организации, занимающийся Аттестацией рабочих место по условиям труда, возможно, многие слышали, у кого-то она проводилась. В последние пару лет, когда меня допустили до проведения измерений повидал многие рабочие места. Где-то отлично, где-то ужасно. По просьбам трудящихся, расскажу о некоторых результатах измерения ЭМП. Сразу оговорюсь, что не являюсь физиком по образованию и уж совсем тонкостей ЭМП не знаю, тем не менее техническое образование имею.
Электромагнитные поля на рабочем месте
Итак, средство измерения: Измеритель параметров электрического и магнитного полей «ВЕ-метр-АТ-002», не является супер точным прибором. Прибор позволяет делать одновременные измерения электрической и магнитной составляющих электромагнитного поля в двух полосах частот: от 5 Гц до 2 кГц и от 2 кГц до 400 кГц. Документ, в котором указаны ПДН при работе на компьютере СанПиН 2.2.2/2.4.1340-03.
| Напряженность электрического поля | |
| в диапазоне частот 5 Гц — 2 кГц, Е1 | 25 В/м |
| в диапазоне частот 2 кГц — 400 кГц, Е2 | 2,5 В/м |
| Плотность магнитного потока | |
| в диапазоне частот 5 Гц — 2 кГц, В1 | 250 нТл |
| в диапазоне частот 2 кГц — 400 кГц, В2 | 25 нТл |
Бизнес: • Банки • Богатство и благосостояние • Коррупция • (Преступность) • Маркетинг • Менеджмент • Инвестиции • Ценные бумаги: • Управление • Открытые акционерные общества • Проекты • Документы • Ценные бумаги — контроль • Ценные бумаги — оценки • Облигации • Долги • Валюта • Недвижимость • (Аренда) • Профессии • Работа • Торговля • Услуги • Финансы • Страхование • Бюджет • Финансовые услуги • Кредиты • Компании • Государственные предприятия • Экономика • Макроэкономика • Микроэкономика • Налоги • Аудит
Промышленность: • Металлургия • Нефть • Сельское хозяйство • Энергетика
Строительство • Архитектура • Интерьер • Полы и перекрытия • Процесс строительства • Строительные материалы • Теплоизоляция • Экстерьер • Организация и управление производством
Первые ЭВМ могли выполнять только одну программу, расположенную в их памяти. В последующим широкое распространение получил режим пакетной обработки данных, суть которого состоит в том, что в ЭВМ вводится одновременно не одна программа, а пакет программ. Используя то обстоятельство, что в современных ЭВМ обмены с внешними устройствами могут выполняться одновременно с работой центрального процессора, ЭВМ одновременно работает с несколькими программами. Подобный режим, называемый режимом мультипрограммирования, обеспечивает лучшую загрузку оборудования и увеличение пропускной способности ЭВМ в целом. В процессе такой работы переключение центрального процессора с одной программы на другую осуществляется не только по их окончании, но и в том случае, если данные для решаемой задачи еще не введены или промежуточные результаты ее решения необходимо вывести на устройство вывода или во внешнюю память. Одновременно с таким прерыванием решаемой задачи формируется соответствующее задание необходимому внешнему устройству, которое и выполняется параллельно с работой центрального процессора по выполнению одной из программ.
Второй режим работы компьютера – режим разделения времени обусловлен появлением пользовательских терминалов и позволяет одновременно обслуживать большое количество пользователей, взаимодействующих с ЭВМ в диалоговом (интерактивном) режиме. С этой целью каждому пользователю выделяются элементарные порции (кванты) времени, в течение которого ЭВМ его и обслуживает. Поскольку время реакции пользователя на ту или иную ситуацию намного превышает время реакции ЭВМ, у каждого из них создается впечатление, что он один обслуживается компьютером.
Третий режим работы компьютера — режим реального времени получил распространение в связи с широким использованием ЭВМ для управления внешними по отношению к компьютеру оборудованием и процессами: станками, технологическими процессами и т.п. В этом случае работа компьютера управляется внешним потоком данных, при этом производительность ЭВМ должна быть достаточной для того, чтобы обработать поступившие данные до поступления новой, очередной порции данных, а также на основе результатов обработки выдать при необходимости управляющее воздействие на внешнее оборудование за приемлемое, обусловленное особенностями работы этого оборудования время.
Конструкция и технология.
Организация крупносерийного производства ПЭВМ потребовало создания в Минском производственном объединении отдельного завода. В области техники наиболее широко использовались конвейерные методы сборки и наладки
Особое внимание уделялось электротермотренировкам, входному контролю комплектующих изделий, для чего была создана целая гамма стендов. Наиболее характерным было применение подвесного конвейера с постоянным питанием, на котором изготовленные и налаженные машины подвергались 24- или 48- часовому прогону во включенном состоянии
Для механообработки применялись традиционные технологические процессы с определенной долей автоматизации. В производстве пластмассовых деталей применялись методы двойного прессования для изготовления деталей клавиатуры.
Нормирование эмп, создаваемых вдт и пэвм
Для предупреждения заболеваний, связанных с систематическим воздействием ЭМП, СанПиН 2.2.4.1191-03 «Электромагнитные поля в производственных условиях» устанавливают предельно допустимые уровни ЭМП, а также требования к проведению контроля уровней ЭМП на рабочих местах, методам и средствам защиты работающих.
Особенности спектральной характеристики излучений ВДТ, ПЭВМ (представлен достаточно широкий спектр частот) и условия использования радиотелефонов с максимальным приближением к голове пользователя вызвали необходимость разработки для них отдельных гигиенических регламентов.
ПДУ ЭМП, создаваемых ПЭВМ установлены в СанПиН 2.2.2/2.4.1340-03 «Гигиенические требования к персональным электронно-вычислительным машинам и организации работы» (табл. 1).
Временные допустимые уровни (ВДУ) ЭМП,
создаваемых ПЭВМ на рабочих местах
Напряженность электрического поля
в диапазоне частот 5 Гц… 2 кГц
в диапазоне частот 2 кГц… 400 кГц
Плотность магнитного потока
в диапазоне частот 5 Гц… 2 кГц
в диапазоне частот 2 кГц… 400 кГц
Напряженность электростатического поля
В настоящее время накоплен огромный практический опыт в разработке и использовании вычислительных систем самого разнообразного применения. Эти системы очень сильно отличаются друг от друга своими возможностями и характеристиками. Существует не малое количество признаков, по которым классифицируют вычислительные системы: по целевому назначению и выполняемым функциям, по типам и числу ЭВМ или процессоров, по архитектуре системы, методам управления элементами системы, режимам работы, степени разобщенности элементов вычислительных систем и др. Основные из них являются признаки функциональной и структурной организации вычислительных систем.
По назначению вычислительные системы делят на универсальные, специализированные и проблемно-ориентированные.
- Универсальные необходимы для решения задач широкого класса.
- Специализированные предназначены для решение задач узкого класса. Специализация вычислительных систем может устанавливаться различными средствами:
- во-первых, сама структура системы (количество параллельно работающих элементов, связи между ними и т.д.) может быть ориентирована на определенные виды обработки информации: решение алгебраических, матричные вычисления, интегральных и дифференциальных уравнений и т.п. Практика разработки вычислительных систем типа супер ЭВМ показала, чем выше их производительность, тем уже класс эффективно решаемых ими задач;
- во-вторых, специализация вычислительных систем может закладываться включением в их состав специального оборудования и специальных пакетов обслуживания техники.
- Проблемно-ориентированные используют для решения определенного круга задач в сравнительно узкой сфере.
По типу вычислительные системы различаются на многопроцессорные и многомашинные системы.
- Многопроцессорные (МПС) создаются при комплексировании нескольких процессоров. В качестве общего ресурса они имеют общую оперативную память (ООП). Параллельная работа процессоров и использование ООП обеспечиваются под управлением единой общей операционной системы.
- Многомашинные (ММС) появились исторически первыми. Уже при использовании электронно-вычислительных машин 1-х поколений возникали задачи повышения производительности, надежности и достоверности вычислений.
Многие исследователи считают, что использование многопроцессорные системы является основным магистральным путем развития вычислительной техники новых поколений. Однако МПС имеют и существенные недостатки. Они в первую очередь связаны с использованием ресурсов общей оперативной памяти. При большом количестве комплексируемых процессоров возможно возникновение конфликтных ситуаций, когда несколько процессоров обращаются с операциями типа «запись» и «чтение» к одним и тем же областям памяти. Помимо процессоров к общей оперативной памяти подключаются все каналы (процессоры ввода-вывода), средства измерения времени и т.д. Поэтому вторым серьезным недостатком многопроцессорной системы является проблема коммутации абонентов и доступа их к ООП. От того, насколько удачно решаются эти проблемы, и зависит эффективность применения многопроцессорной системы. Это решение обеспечивается аппаратурно-программными средствами. Процедуры взаимодействия очень сильно усложняют структуру операционной системы МПС. Основываясь на опыте создания таких систем, мы можем сказать, что они эффективны с ограниченным числом сложных процессоров (2,4 до 10).
По типу ЭВМ или процессоров, используемых для построения вычислительной системы, различают однородные и неоднородные системы.
- Однородные предполагают комплексирование однотипных электронных вычислительных машин (процессоров);
- неоднородные – разнотипных.
В однородных системах значительно упрощаются разработка и обслуживание технических и программных средств. Они предоставляют возможность стандартизировать и унифицировать соединения и процедуры для взаимодействия элементов системы. Упрощение обслуживания системы, упрощение модернизации и развития. Вместе с тем существуют и неоднородные вычислительные системы, в которых комплексируемые элементы очень сильно отличаются по своим функциональным и техническим характеристикам. Обычно это связано с необходимостью параллельного выполнения многофункциональной обработки. Поэтому при создании системы с несколькими машинами, которая обслуживает каналы связи, рекомендуется объединять связанные машины связи и машины для обработки данных в один комплекс. В этих системах компьютеры связи выполняют функции связи, управления информацией, получаемой и передаваемой, формированием пакетов задач и т. д. Электронные вычислительные машины обработки данных не занимаются не свойственными им работами по обеспечению взаимодействия в сети, а все их ресурсы переключаются на обработку данных. Неоднородные системы находят применение и в МПС. Многие ЭВМ, в том числе и персональные электронно-вычислительные машины, могут использовать сопроцессоры: матричные, десятичной арифметики, и т.п.
По степени территориальной разобщенности вычислительных модулей вычислительные системы делятся на системы распределенного (разобщенного) и совмещенного (сосредоточенного) типов. Обычно такое деление касается только многомашинных систем. Многопроцессорные системы относятся к системам совмещенного типа. Более того, учитывая успехи микроэлектроники, это совмещение может быть очень глубоким. При появлении новых сверхбольших интегральных схем (СБИС) появляется возможность иметь в одном кристалле несколько параллельно работающих процессоров.
Распределенные и совмещенные многомашинные системы сильно различаются оперативностью взаимодействия в зависимости от удаленности ЭВМ. Время передачи информации между соседними электронно-вычислительными машинами, соединенными обычным кабелем, может быть много меньше времени передачи данных по каналам связи. Как правило, все производимые в мире электронные компьютеры имеют средства прямого взаимодействия и средства подключения к компьютерным сетям. Для персональной электронно-вычислительной машины такими средствами являются модемы и сетевые карты как элементы техники связи.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
- Острейковский В.А. Информатика: Учебник для вузов. – М.: «Высшая школа», 1999. – 511с.
- Цилькер Б.Я., Орлов С.А. Организация ЭВМ и систем, 2007. – 667 с.
- Емельянов С.В Информационные технологии и вычислительные системы, 2010. – 104 с.
- Пятибратов А.П., Гудыно Л.П., Кириченко А.А. Вычислительные машины, сети и телекоммуникационные системы, 2009. – 292 с.
- Алексеев А.П. Информатика, 2001. – 346 с.
- Бройдо В.Л., Ильина О.П. Вычислительные системы, сети и телекоммуникации, 2011. – 560 с.
- Чекмарев Ю.В. Вычислительные системы, сети и коммуникации, 2009. – 184 с.
- Бройдо В.Л. Вычислительные системы сети и телекоммуникации, 2004. – 703 с.
- Паттерсон Д., Хеннесси. Дж. Архитектура компьютера и проектирование компьютерных систем, 2012. – 784 с.
- Таненбаум Э., Уэзеролл Д., Компьютерные сети, 2012. – 960 с.
- Жмакин А.П. Архитектура ЭВМ, 2006. – 320 с.
- Мамзелев И.А. Вычислительные системы в технике связи, 1987. – 240 с.
- Соломенчук В.Г., Соломенчук П.В., Железо ПК 2012, 2012. – 384 с.
- Экономическая информатика и вычислительная техника / Под ред. В.П. Косарева, А.Ю. Королева. – М.: Финансы и статистика, 1996. — 336 с.
Непрерывный рост потребностей всех областей науки и техники в проведении больших и сложных вычислительных работ явился причиной бурного развития средств вычислительной техники в последние годы и обусловил появление принципиально нового направления в вычислительной технике, заключающегося в создании и применении современных быстродействующих электронных вычислительных машин.
Это направление имеет необычайно широкие перспективы развития. Современные быстродействующие вычислительные машины способны выполнять десятки тысяч арифметических действий в секунду и в короткие сроки (от нескольких минут до нескольких часов) осуществлять численное решение чрезвычайно сложных математических задач, на которое при ручных вычислениях потребовались бы годы работы.
Так, например, для решения вручную достаточно полной системы дифференциальных уравнений, описывающих пространственное движение управляемой ракеты, потребовалось бы около двух лет непрерывной работы одного вычислителя, пользующегося арифмометром. На электронной вычислительной машине эта задача решается в течение двух часов.
Возможность получения с помощью электронных машин в короткие сроки точных численных решений весьма сложных уравнений позволяет во многих случаях заменять экспериментальные исследования и натурные испытания различных объектов математическими расчетами на машинах, что приводит к значительной экономии материальных средств и времени.
Другой, не менее важной областью применения электронных вычислительных машин, помимо трудоемких математических вычислений, является использование этих машин в качестве управляющих устройств в различных системах автоматического управления.
На основе электронной вычислительной техники строятся сложные автоматы, способные учитывать изменения внешних условий, запоминать ход процесса регулирования, вырабатывать логические решения. Такие автоматы применяются, например, для управления производственными процессами, для автоматического регулирования режимов работы электростанций, для управления стрельбой и т. д.
Кроме указанных двух областей применения, электронные вычислительные машины широко используются при выполнении различных экономико-статистических работ (составление планов, отчетов, расписаний и т. п.), для решения логических, комбинаторных задач, т. е. везде, где необходимо выполнять большой объем однообразной умственной работы по определенным правилам.
Сферы применения электронных вычислительных машин непрерывно расширяются и не ограничиваются областью непосредственно математических вычислений, которая представляет собой, как известно, только одну из узких областей умственного труда человека.
Таким образом, название «вычислительные» или «математические» машины не вполне правильно определяет значение и возможности этой области техники. Более точным было бы название «логические машины», т. е. машины для облегчения умственного труда человека. Именно этим широким назначением обусловлено колоссальное революционизирующее значение электронных вычислительных машин в современной науке и технике.
Если раньше задачи технического прогресса концентрировались в основном вокруг проблем механизации физических функций человека (развитие средств производства, передвижения, связи, наблюдения и измерения и т. д.), то середина XX века ознаменовалась бурным развитием средств механизации умственного труда, и, несомненно, прогресс в этом направлении приведет к быстрому общему прогрессу во всех сферах человеческой деятельности.
Следует заметить, что появление электронных цифровых вычислительных машин имеет большое значение и для развития комплекса биологических наук, и, в первую очередь, для изучения процессов высшей нервной деятельности, так как с помощью этих машин представляется возможным создать модели отдельных элементарных процессов работы нервной системы и процессов мышления и тем самым ближе подойти к раскрытию закономерностей в этой области.
Одной из важных особенностей техники электронных вычислительных машин является то, что в ней сочетается большой комплекс различных областей современной науки и техники, таких, как математический численный анализ, математическая логика, электроника, импульсная техника, физика полупроводников; она использует достижения этих областей и стимулирует их дальнейшее развитие.
Значение электронных вычислительных машин для коммунистического строительства в нашей стране трудно переоценить.
Широкое применение электронных вычислительных машин в нашей стране должно обеспечить резкий подъем советской науки и техники на новую более высокую ступень. Применение электронных машин для автоматического управления производственными процессами приведет к значительному повышению производительности труда, улучшению качества продукции и экономии материалов и энергии. В отличие от капиталистического общества, где внедрение электронных автоматических устройств влечет за собой увольнение трудящихся и ухудшение условий их жизни, в социалистическом обществе электронная автоматика и, в том числе, электронные вычислительные машины облегчают условия труда людей, освобождают их от наиболее трудоемкой, утомительной и однообразной умственной работы и способствуют, в конечном счете, повышению материального благосостояния трудящихся.
В нашей стране электронные машины находят применение для автоматического управления производственными процессами, представляющими опасность для здоровья и жизни людей, как например, в некоторых видах химической промышленности.
Важной областью будущего применения электронных цифровых машин является механизация и автоматизация процессов административно-хозяйственного управления, вплоть до государственного планирования, учета и контроля.
3.1. По каким признакам можно разделять компьютеры на классы и виды?
3.2. Как эволюционировала элементная база компьютеров от поколения к поколению?
3.3. В какой последовательности возникали известные Вам языки программирования?
3.4. Когда микрокомпьютеры стали доступны для широкого домашнего применения?
3.5. Можете ли Вы связать понятия «яблоко», «гараж» и «компьютер»?
3.6. На основе каких технических элементов создавались компьютеры первого поколения?
3.7. Какую основную проблему перед разработчиками и пользователями выдвинул опыт эксплуатации компьютеров первого поколения?
3.8. Какая элементная база характерна для второго поколения компьютеров?
3.9. Какую функцию выполняет операционная система в процессе работы компьютера?
3.10. На какой элементной базе конструируются машины третьего поколения?
3.11. Из каких основных этапов состоит процесс изготовления микросхем?
3.12. Для каких поколений компьютеров характерно широкое использование интегральных схем?
3.13. Какое быстродействие характерно для машин четвёртого поколения?
3.14. Что подразумевают под «интеллектуальностью» компьютеров?
3.15. Какую задачу должен решать «интеллектуальный интерфейс» в машинах пятого поколения?
3.16. Какими особенностями должны обладать промышленные компьютеры?
3.17. Что такое операторский компьютерный интерфейс?
3.18. По каким основным признакам можно отличить мэйнфреймы от других современных компьютеров?
3.19. На какое количество пользователей рассчитаны мэйнфреймы?
3.20. Какие идеи лежат в основе архитектуры суперкомпьютеров?
3.21. На каких типах задач максимально реализуются возможности суперкомпьютеров?
3.22. Какие свойства и конструктивные особенности отличают векторные процессоры?
3.23. Назовите основные характеристики какого-либо суперкомпьютера.
3.24. Что означают в переводе на русский язык названия Laptop, Notebook, Palmtop?
3.25. Как в Palmtop компенсируется отсутствие накопителей на дисках?
Компьютерная память бывает двух видов: основная и внешняя. Основная память устроена подобно почтовому офису: она состоит из микроскопических ячеек, каждая из которых имеет свой уникальный адрес, или номер. Элемент информации сохраняется в памяти с назначением ему некоторого адреса. Чтобы отыскать эту информацию, компьютер «заглядывает» в ячейку и копирует ее содержимое в свой «командный» пункт. Емкость отдельной ячейки памяти называется словом. Обычно длина слова для персонального компьютера составляет 16 двоичных цифр, или битов. Длина в 8 бит называется байтом. Типичные большие компьютеры оперируют словами длиной от 32 до 128 бит (от 4 до 16 байт), тогда как миникомпьютеры имеют дело со словами в 16–64 бит (2–8 байт). Микрокомпьютеры используют, как правило, слова длиной 8, 16 или 32 бит (1, 2 или 4 байт соответственно).
Внешняя память обычно располагается вне центральной части компьютера. Поскольку внешняя память работает медленнее основной, она используется, главным образом для хранения информации, которая не требуется компьютеру срочно. Чтобы использовать внешнюю память, «командный пункт» компьютера обычно передает нужное содержимое части внешней памяти в основную. Основная память ограничена по объему, поэтому конструкторы компьютеров стремятся хранить во внешней памяти как можно больше информации.
Интерфейс человек – компьютер.
Связь с компьютером пока не похожа на разговор с человеком. Скорее она напоминает общение с пишущей машинкой. Отчасти такая ситуация является результатом недостатков, имеющихся у аппаратных средств, но в большей степени она объясняется неадекватностью программного обеспечения –не ясно, например, как люди думают, и еще меньше известно, как программировать компьютер, чтобы имитировать мышление даже в простых случаях.
Наиболее распространенным устройством интерфейса человек – машина для компьютера являются дисплей, подобный телеэкрану, и клавиатура, подобная клавиатуре пишущей машинки. Дисплей представляет собой терминал на электронно-лучевой трубке (ЭЛТ). Обычно дисплеи персональных компьютеров имеют значительно большее разрешение, чем экраны домашних телевизоров. Например, дисплей VGA (англоязычная аббревиатура для графического видеоадаптера) показывает на экране 640ґ480 точек. В течение 1980-х годов дисплеи и связанные с ними платы контроллеров на компьютерах были ориентированы в значительной степени на знаки: контроллер дисплея включал ПЗУ, содержащее точечные шаблоны для алфавитных и графических символов (до 255). Компьютер сообщал контроллеру дисплея, где на экране поместить каждый знак, а также какой знак (если таковой имеется) использовать в том или ином месте. С удешевлением памяти компьютера расширилось применение растровых дисплеев, в которых контроллер рассчитывает яркость и цвет каждой точки на экране. Растровые дисплеи требуются в графических интерфейсах пользователя (ГИП, см. ниже). Большая часть дисплеев в начале 1980-х годов была монохромной; к середине 1990-х годов они были вытеснены полноцветными.
Важным дополнением к дисплею служит принтер. Он обеспечивает получение долговременной копии выхода компьютера. Диапазон возможностей компьютерных принтеров простирается от принтеров с низким разрешением до принтеров с почти типографским качеством печати. Типичные матричные принтеры имеют разрешающую способность в диапазоне 56–141 точка/см и могут затрачивать на печать страницы текста до 10 с. Лазерные принтеры и принтеры на светодиодах состоят из механизмов, аналогичных используемым в фотонаборных машинах. Движение лазерного луча (или матрицы светодиодов) формирует линейное изображение на вращающемся светочувствительном барабане, который передает это изображение через электростатический заряд и тонер листу бумаги. Самые дешевые настольные лазерные и светодиодные принтеры обеспечивают разрешение 108 точек/см и печатают до 14 страниц текста в минуту. Печать графики отнимает обычно больше времени независимо от типа принтера. Принтеры для больших компьютеров позволяют распечатывать огромные объемы бумаги за короткое время.
Другими средствами интерфейса человек – компьютер являются мышь для перемещения позиционной информации на дисплее с ЭЛТ или экране телевизора и указатели для выбора специфических мест на экране дисплея или чертежной доске. Некоторые дисплеи на ЭЛТ в качестве такого указателя позволяют использовать палец.
Единственный язык, который понятен компьютеру непосредственно, состоит из нулей и единиц (включено и выключено, да и нет, истинно и ложно), необходимым образом повторенных и упорядоченных. Например, для микропроцессоров серии «Интел» 80Х86 (где Х есть любое число от 1 до 5) приемлемо следующее утверждение: 1000011000000111. Эта двухбайтовая последовательность битов означает команду «Прибавить число 7 к тому, что находится в сумматоре». Сумматор представляет собой регистр в ЦП, который хранит самые последние результаты того, что обрабатывалось. Приведенная последовательность битов, будучи ясной для ЦП, является невыразительной и бессмысленной для обычного человека. Поэтому были изобретены языки, которые переводят утверждения, понятные людям, в биты и обратно. Следующий шаг в уровне абстрагирования – создание языка ассемблера.