Аудиовизуальные технологии: компьютеры и мультимедийные средства.
На разных этапах развития техники и технологии были приняты следующие названия для компьютеров: арифметическо-логическое устройство (АЛУ), программируемое электронно-вычислительное устройство (ПЭВМ или ЭВМ), компьютер.
История использования механических и полуавтоматических средств для арифметических операций насчитывает не одно тысячелетие.
В 1642г. французский математик Блез Паскаль (1623-1662) сконструировал арифмометр.
Готфрид Лейбниц (1646-1716) описал в общих чертах то, что теперь называется программой автоматизации мышления. В 1692 г. он изобрел механическую счетную машину, умеющую не только складывать, но и умножать.
Чарльз Бэббидж (1792-1871) в 1833 г. он дал описание устройства, названного им аналитической машиной. Такая машина должна была уметь исполнять программы; точную последовательность определенных инструкций, записанных в порядке выполнения на языке, понятном машине. Программы вводились с помощью перфокарт - карт из плотного материала, на которых информация представлена в виде комбинации отверстий и должны были иметь «склад» (память в современной машине) для запоминания данных и промежуточных результатов. Однако эта машина оказалась слишком сложной для техники того времени.
Начиная с 1943 г. группа специалистов в США начала конструировать машину на основе электронных ламп.
Джон фон Нейман (1903-1957) разработал принципы построения логической схемы вычислительной машины.
Первый компьютер был построен в 1949 г. английским исследователем Морисом Уилксом.
Компьютеры 40-х и 50-х годов были очень большими - огромные залы были заставлены шкафами с электронным оборудованием.
Первый шаг к уменьшению размеров компьютеров стал возможен с изобретением в 1948 г. транзисторов - миниатюрных электронных приборов, которые смогли заменить в компьютерах электронные лампы. Во второй половине 50-х годов появились компьютеры, основанные на транзисторах.
К середине 60-х годов фирма DigitalEquipment выпустила в 1965 г. первый мини-компьютер PDP-8 размером с холодильник. Но к тому времени был подготовлен еще один шаг к миниатюризации компьютеров - были изобретены интегральные схемы.
В 70-х годах появились микропроцессоры. Вначале они использовались только электронщиками-любителями в специализированных устройствах. Но в 1974 г. несколько фирм объявили о создании на основе микропроцессора Intel -8008 компьютера - устройства, выполняющего те же функции, что и большая ЭВМ.
В августе 1981 г. новый компьютер под названием IBMPCбыл официально представлен. Сейчас такие компьютеры (совместимые с IВМ РС) составляют более 90 % всех производимых в мире персональных компьютеров.
В 1983 г. был выпущен компьютер IВМ РС ХТ, имеющий встроенный жесткий диск, в 1985 г. - компьютер IВМ РС АТ на основе нового микропроцессора Intel -80286, работающий в 3-4 раза быстрее IВМ РС ХТ.
Устройство и принципы действия компьютера
В соответствии с принципами фон Неймана для работы компьютера необходимы следующие устройства:
1) арифметическо-логическое устройство, выполняющее арифметические и логические операции (АЛУ);
2) устройство управления, организующее процесс выполнения программ (УУ);
3) запоминающее устройство, или память, для хранения программ и данных (ЗУ);
4) внешние устройства для ввода-вывода информации (УВВ);
5) пульт управления (ПУ).
В общих чертах работу компьютера можно описать так. Вначале с помощью какого-либо внешнего устройства в память компьютера вводится программа. Устройство управления считывает содержимое ячейки памяти, где находится первая инструкция (команда) программы, и организует ее выполнение. Эта команда может задавать выполнение арифметических или логических операций, чтение из памяти данных для этих операций или запись их результатов в память, ввод данных из внешнего устройства в память или вывод данных из памяти на внешнее устройство.
Следует заметить, что схема устройства современных компьютеров несколько отличается от приведенной выше. В частности, арифметическо-логическое устройство и устройство управления чаще всего объединены в единое устройство - центральный процессор.
Процессор, или микропроцессор предназначен для выполнения вычислений по хранящейся в запоминающем устройстве программе и обеспечения общего управления ЭВМ.
Обрабатываемые данные и выполняемая программа должны находиться в запоминающем устройстве - памяти ЭВМ. Функционально она делится на две части - внутреннюю и внешнюю.
Внутренняя, или основная, память - это запоминающее устройство, напрямую связанное с процессором и предназначенное для хранения выполняемых программ и данных, непосредственно участвующих в вычислениях. Внутренняя память, в свою очередь, делится на оперативную (ОЗУ) и постоянную (ПЗУ) память.
Постоянная память обеспечивает хранение и выдачу информации.
Оперативная память, по объему составляющая большую часть внутренней памяти, служит для приема, хранения и выдачи информации. При выключении питания ЭВМ содержимое оперативной памяти в большинстве случаев теряется.
Внешняя память (ВЗУ) предназначена для размещения больших объемов информации и обмена ею с оперативной памятью.
Внешние запоминающие устройства конструктивно отделены от центральных устройств компьютера (процессора и внутренней памяти), имеют собственное управление и выполняют запросы процессора без его непосредственного вмешательства.
Устройства ввода-вывода служат соответственно для ввода информации в машину и вывода из нее, а также для обеспечения общения пользователя с машиной. Иногда устройства ввода-вывода называют периферийными, или внешними, устройствами. К ним относятся, в частности, дисплеи (мониторы), клавиатура, манипуляторы, печатающие устройства (принтеры), графопостроители, сканеры, звуковые колонки и др.
Для управления внешними устройствами (в том числе и ВЗУ) и согласования их с системным интерфейсом служат групповые устройства управления внешними устройствами, адаптеры или контроллеры. Системный интерфейс - это конструктивная часть компьютера, предназначенная для взаимодействия его устройств и обмена информацией между ними.
Классификация ЭВМ
Классификацию вычислительных машин по таким показателям, как габариты и производительность, можно представить следующим образом:
1) сверхпроизводительныеЭВМ и системы (суперЭВМ);
2) большиеЭВМ (универсальные ЭВМ общего назначения);
3) средниеЭВМ;
4) малые, или мини-ЭВМ;
5) микроЭВМ;
6) персональные компьютеры;
7) переносные компьютеры;
8) микрокомпьютеры.
Исторически первыми появились большие ЭВМ, элементная база которых прошла путь от электронных ламп до схем со сверхвысокой степенью интеграции.
Производительность больших ЭВМ порой оказывается недостаточной для ряда приложений, например таких, как прогнозирование метеообстановки, ядерная энергетика, оборона и т.д. Эти обстоятельства стимулировали создание сверхбольших, или суперЭВМ. Такие машины обладали колоссальным быстродействием в миллиарды операций в секунду. Представители этого класса ЭВМ – компьютеры фирм CrayResearch и отечественные суперЭВМ семейства «Эльбрус».
СредниеЭВМ обладали несколько меньшими возможностями, чем большие ЭВМ, но зато им была присуща и более низкая стоимость. Они предназначались для использования всюду, где приходилось постоянно обрабатывать довольно большие объемы информации с приемлемыми временными затратами.
Малые ЭВМ, или мини-ЭВМ, составляли самый многочисленный и быстро развивающийся класс ЭВМ. Такие машины широко применялись для управления сложными видами оборудования, создания систем автоматизированного проектирования и гибких производственных систем.
Изобретение микропроцессора привело к появлению еще одного класса ЭВМ - микроЭВМ. Определяющий признак микроЭВМ - наличие одного или нескольких микропроцессоров.
Успехи в развитии микропроцессоров и микроЭВМ привели к появлению персональных ЭВМ (ПЭВМ), предназначенных для индивидуального обслуживания пользователя и ориентированных на решение различных задач неспециалистами в области вычислительной техники.
Эксплуатационно-технические характеристики вычислительной техники
К эксплуатационно-техническим характеристикам вычислительной технологии относятся быстродействие, емкость памяти, точность вычислений и др.
В зависимости от области применения выпускаются машины с быстродействием от нескольких сотен тысяч до миллиардов операций в секунду. Для решения сложных задач возможно объединение нескольких ЭВМ в единый вычислительный комплекс с требуемым суммарным быстродействием.
Емкость, или объем, памяти определяется максимальным количеством информации, которое можно разместить в памяти ЭВМ. Обычно емкость памяти измеряется в байтах.
Точность вычислений зависит от количества разрядов, используемых для представления одного числа. Компьютеры комплектуются 32- или 64-разрядными микропроцессорами.
Система команд - это перечень команд, которые способен выполнить процессор. Система команд устанавливает, какие конкретно операции может выполнять процессор, сколько операндов требуется указать в команде, какой вид (формат) должна иметь команда для ее распознавания.
Надежность ЭВМ - это способность машины сохранять свои свойства при заданных условиях эксплуатации в течение определенного промежутка времени.
Важное значение имеют и другие характеристики вычислительной техники, например: универсальность, программная совместимость, вес, габарит, энергопотребление и др. Они принимаются во внимание при оценивании конкретных сфер применения ЭВМ.
Мультимедийная аппаратура
Термин «медиа» (от латинского «среда, или носитель информации»). «Мультимедиа» означает возможность работы с информацией в различных видах, а не только в цифровом виде, как у обычных компьютеров. Прежде всего, здесь имеется в виду звуковая и видеоинформация. Мультимедиа-компьютеры - компьютеры с совокупностью программных и аппаратных средств, позволяющие воспроизводить звуковую (музыка, речь и др.), а также видеоинформацию (видеоролики, анимационные фильмы и др.).
Мультимедиа-компьютер должен иметь:
- дисковод для компакт-дисков;
- звуковую карту;
- видеосистему;
- программный декодер, позволяющий просматривать видеодиски в стандарте СD, DVD-Video.
Кроме перечисленного для воспроизведения звука необходимы еще акустические системы (колонки) или наушники.
Современный компьютерный центр, реализующий все мультимедийные возможности компьютера (видеофильмы, музыка, игры, Интернет, дизайнерские программы, библиотеки фотографий, создание музыки и т. д.), сканирование любых необходимых материалов, их распечатку.
