Главная » Файлы » Для учня/студента » Інформатика [ Добавить материал ]
Реферат на тему:Історія створення персонального комп'ютера
[ Скачать с сервера (78.0 Kb) ] 26.05.2009, 11:40
Реферат на тему:Історія створення персонального комп'ютера
План
1. Історія ЕОМ.
1.1. Розвиток елементної бази комп'ютерів.
1.2. Історія обчислювальних машин.
1.3. Поява персональних комп'ютерів.
2. Персональні комп'ютери майбутнього (» 20,10 рік).

Історія ЕОМ
Розвиток торгівлі й науки спричинив збільшення потреби в обчисленнях. Причому самі обчислення ставали чимраз складнішими. Усний рахунок і прості пристосування не могли задовольнити ці потреби. Тому багато математиків й інженерів витратили роки праці на створення машин, що полегшують лічбу.
Однак основним споживачем таких машин у XX столітті стали військові. Розрахунки траєкторій ракет і снарядів, обрахування аеродинаміки літаків, навігаційні розрахунки ставали чимраз складнішими і виконувати їх потрібно було чимраз швидше.
«Хрещеною матір'ю» обчислювальної техніки в сучасному її розумінні стала Друга світова війна. Для розшифрування кодів шифрувальної машини «Енігма», якою користувалися німецькі військово-морські сили для передачі секретних повідомлень у Блечлі-Парк, в Англії були зібрані найкращі математики Великобританії і США. Вони не тільки зуміли створити дешифрувальні машини, які практично моментально розшифровували коди «Енігми», аде й заклали основу для розвитку обчислювальної техніки в післявоєнний період.
Після Другої світової війни протягом довгого часу тільки військові були основними замовниками робіт по створенню обчислювальних машин через їхню величезну вартість. Але чим далі просувалася робота, чим досконалішими й дешевшими ставали створені машини, тим більше з'являлося серед замовників абсолютно мирних організацій: наукових інститутів, університетів, метеорологічних центрів тощо.
Але лише з появою персонального комп'ютера основним споживачем, що фінансує вчених і інженерів, стали звичайні громадяни.
Розвиток елементної бази комп'ютерів
У 1883 р. Томас Альва Едісон, намагаючись подовжити термін праці лампи з вугільною ниткою, ввів у її вакуумний балон платиновий електрод і позитивну напругу і з'ясував, що у вакуумі між електродом і ниткою починає проходити струм. Не знайшовши ніякого пояснення настільки незвичайного явища, Едісон обмежився тим, що докладно описав його, про всякий випадок узяв патент і відправив лампу на Філадельфійську виставку. Про неї у грудні 1884 р. у журналі «Інженеринг» була надрукована замітка «Явище в лампочці Едісона».
Американський винахідник не розпізнав відкриття виняткової важливості (по суті, це було його єдине фундаментальне відкриття — термоелектронна емісія). Він не зрозумів, що його лампа розжарювання з платиновим електродом, власне кажучи, була першою у світі електронною лампою.
Першим, кому спала на думку ідея практичного використання «ефекту Едісона», був англійський фізик Дж. А. Флемінг (1849—1945). Працюючи з 1882 р. консультантом едісонівської компанії в Лондоні, він довідався про «явище» із перших вуст — від самого Едісона. Свій діод — двоелектродну лампу Флемінг створив у 1904 р.
У жовтні 1906 р. американський інженер Лі де Форест винайшов електронну лампу — підсилювач, або аудіон, як він її тоді назвав, що мав третій електрод — сітку. Ним був запроваджений принцип, на основі якого будувалися всі наступні електронні лампи, — керування струмом, що протікає між анодом і катодом, за допомогою інших допоміжних елементів.
У 1910 р. німецькі інженери Лібен, Рейне і Штраус сконструювали тріод, сітка в якому виконувалася у формі перфорованого листа алюмінію і містилася в центрі балона, а щоб збільшити емісійний струм, вони запропонували вкрити нитку розжарювання шаром окису барію або кальцію.
У 1911 р. американський фізик Ч. Д. Кулідж запропонував застосувати як покриття вольфрамової нитки розжарювання окис торію — оксидний катод — і одержав вольфрамовий дріт, який зробив переворот у ламповій промисловості.
У 1915 р. американський фізик Ірвінг Ленгмюр сконструював двоелектродну лампу — кенотрон, що застосовувалася як випрямна лампа в джерелах живлення. У 1916 р. лампова промисловість почала випускати особливий тип конструкції ламп — генераторні лампи з водяним охолодженням.
Ідея лампи з двома сотками — тетрода — була висловлена в 1919 р. німецьким фізиком Вальтером Шотткі й незалежно від нього в 1923 р. — американцем Е. У. Халлом, а реалізована ця ідея англійцем X. Дж. Раундом у другій половині 20-х років минулого століття.
У 1929 р. голландські вчені Г. Хольст і Б. Теллеген створили електронну лампу з трьома сітками — пентод. У 1932 р. був створений гептод, у 1933 — гексод і пектагрид, у 1935 р. з'явилися лампи в металевих корпусах. Подальший розвиток виробництва електронних ламп рухався шляхом поліпшення їхніх функціональних характеристик.
У 1940-х—1950-х роках комп'ютери створювалися на основі електронних ламп. Тому комп'ютери були дуже великими (вони займали величезні зали), дорогими й ненадійними — адже електронні лампи, як і звичайні лампочки, часто перегоряють. Але в 1948 р. були винайдені транзистори — мініатюрні й недорогі електронні прилади, що змогли замінити електронні лампи. Це призвело до зменшення розмірів комп'ютерів у сотні разів і підвищення їхньої надійності.
Перші комп'ютери на основі транзисторів з'явилися наприкінці 1950-х років, а до середини 60-х років були створені й значно компактніші зовнішні пристрої для комп'ютерів, що дозволило фірмі Digital Equipment випустити в 1965 р. перший міні-комп'ютер PDP-8 завбільшки з холодильник і вартістю всього 20 тис. дол. (комп'ютери 1940-х—1950-х років зазвичай коштували мільйони дол.).
Після появи транзисторів найбільш трудомісткою операцією при виробництві комп'ютерів було з'єднання й спаювання транзисторів для створення електронних схем. Але в 1959 р. Роберт Нойс (майбутній засновник фірми Intel) винайшов спосіб, що дозволяє створювати на одній пластині кремнію транзистори і всі необхідні з'єднання між ними. Отримані електронні схеми почали називатися інтегральними схемами, або чіпами. У 1968 р. фірма Burroughs випустила перший комп'ютер на інтегральних схемах, а в 1970 р. фірма Intel почала продавати інтегральні схеми пам'яті. Надалі кількість транзисторів, що вдавалося розмістити на одиницю площі інтегральної схеми, збільшувалася приблизно вдвічі щороку, що й забезпечує постійне зменшення вартості комп'ютерів і підвищення їх швидкодії.
У середині 1960-х років голова Intel Gordon Moore вивів принцип, або закон, який діє протягом уже більше чотирьох десятиліть: кількість транзисторів у кожнім чіпі кремнієвої інтегрованої мікросхеми процесора подвоюється кожні два роки, і вартість кожного чіпа процесора зменшується вдвічі.
Процесор 8086, випущений у 1978 p., містив 29 тис. транзисторів, 80386 (1985 р.) — 275 тисяч, Pentium (1993 p.) — 3,1 млн транзисторів, Pentium !!! (1999 p.) — 18 млн транзисторів, a Pentium 4 (2001 p.) — 42 млн транзисторів.
Історія обчислювальних машин
Першим пристроєм, призначеним для полегшення обчислень, була рахівниця. За допомогою кісточок рахівниць можна було здійснювати операції додавання й віднімання і нескладне множення. Однак рахівниця зовсім непридатна
для операцій над нецілими числами і не може здійснювати складних операцій. А потреби людства в обчисленнях чимраз збільшувалися.
У 1642 р. французький математик Блез Паскаль сконструював першу механічну рахункову машину — «Паскаліна», що могла механічно виконувати додавання чисел. У 1673 р. Готфрід Вільгельм Лейбніц сконструював арифмометр, що дозволяв механічно виконувати чотири арифметичні дії. Починаючи з XIX ст. арифмометри одержали дуже широке застосування. З їх допомогою виконували навіть дуже складні розрахунки, наприклад, розрахунки балістичних таблиць для артилерійських стрільб. Існувала і спеціальна професія — обліковець — людина, що працює з арифмометром, швидко й точно дотримується певної послідовності інструкцій (таку послідовність інструкцій згодом почали називати програмою). Але багато розрахунків здійснювалися дуже повільно — навіть десятки обліковців повинні були працювати по кілька тижнів і місяців. Причина проста — при таких розрахунках вибір виконуваних дій і запис результатів здійснювався людиною, а швидкість її роботи досить обмежена.
Ще в першій половині XIX ст. англійський математик Чарльз Беббідж спробував побудувати універсальний обчислювальний пристрій, тобто комп'ютер. Беббідж називав його аналітичною машиною. Саме Беббідж уперше додумався до того, що комп'ютер повинен містити пам'ять і управлятися за допомогою програми. Беббідж хотів побудувати свій комп'ютер як механічний пристрій, а програми збирався задавати за допомогою перфокарт — карт із цупкого паперу з інформацією, що наноситься за допомогою отворів (вони на той час уже широко вживалися в ткацьких верстатах). Однак довести до кінця цю роботу Беббідж не зміг — вона виявилася занадто складною для техніки того часу.
Першим реалізував ідею перфокарт Холлерит. Він винайшов машину для обробки результатів перепису населення. У своїй машині він уперше застосував електрику для розрахунків.
У 40-х роках XX ст. відразу кілька груп дослідників повторили спробу Беб-біджа на основі техніки XX ст. — електромеханічних реле. Деякі з цих дослідників нічого не знали про роботи Беббіджа і перевідкрили його ідеї заново. Першим із них був німецький інженер Конрад Цузе, який у 1941 р. побудував невгликий комп'ютер на основі декількох електромеханічних реле. Але через війну роботи Цузе не були опубліковані. А в США в 1943 р. на одному з підприємств фірми IBM (International Businness Machines Corporation) американець Говард Ейкен створив потужніший комп'ютер під назвою «Марк-1». Він уже проводив обчислення в сотні разів швидше, ніж вручну (за допомогою арифмометра) і реально використовувався для військових розрахунків. У ньому використовувалося поєднання електричних сигналів і механічних приводів. «Марк-1» мав розміри 15x2,5 м і містив 750.000 деталей, він міг перемножити два 23-розрядні числа за 4 секунди.
Однак електромеханічні реле працюють досить повільно й не дуже надійно. Тому починаючи з 1943 р. у США група фахівців під керівництвом Джона Мочлі й Преспера Екерта почала конструювати комп'ютер ENIAC на основі електронних ламп. Створений ними комп'ютер працював у тисячу разів швидше, ніж «Марк-1». Але виявилося, що більшість часу цей комп'ютер простоював — адже для задавання методу розрахунків (програми) у цьому комп'ютері доводилося протягом декількох годин або навіть декількох днів приєднувати потрібним чином дроти. А сам розрахунок після цього міг зайняти усього лише кілька хвилин або навіть секунд.
Щоб спростити й прискорити процес задавання програм, Мочлі й Екерт почали конструювати новий комп'ютер, який міг би зберігати програму у своїй пам'яті. У 1945 р. до роботи був залучений знаменитий математик Джон фон Нейман, який підготував доповідь про цей комп'ютер. Доповідь була розіслана багатьом вченим і одержала широку популярність, оскільки в ній фон Нейман зрозуміло і просто сформулював загальні принципи функціонування комп'ютерів, тобто універсальних обчислювальних пристроїв. І дотепер переважна більшість комп'ютерів зроблена відповідно до тих принципів, що .виклав у своїй доповіді в 1945 р. Джон фон Нейман. Перший комп'ютер, у якому були втілені принципи фон Неймана, був побудований у 1949 р. англійським дослідником Морісом Уїлксом.
Розробка першої електронної серійної машини UNIVAC (Universal Automatic Computer) почалася приблизно в 1947 р. Екертом і Мочлі, що заснували в грудні того ж року фірму ECKERT-MAUCHLI. Перший зразок машини (UNIVAC-1) був побудований для бюро перепису США і запущений в експлуатацію навесні 1951 р. Синхронна, послідовної дії обчислювальна машина UNIVAC-1 створена на базі ЕОМ ENIAC і EDVAC. Працювала вона з тактовою частотою 2.25 МГц і містила близько 5000 електронних ламп. Внутрішній запам'ятовуючий пристрій з об'ємом 1000 12-розрядних десяткових чисел був виконаний на 100 ртутних лініях затримки.
Незабаром після введення в експлуатацію машини UNIVAC-1 її розробники висунули ідею автоматичного програмування. Вона зводилася до того, щоб машина сама могла готувати таку послідовність команд, яка потрібна для розв'язання цієї задачі.
Сильним стримуючим фактором у роботі конструкторів ЕОМ початку 1950-х років була відсутність швидкодіючої пам'яті. За словами одного з піонерів обчислювальної техніки Д. Екерта, «архітектура машини визначається пам'яттю». Дослідники зосередили свої зусилля на запам'ятовуючих властивостях феритових кілець, нанизаних на дротові матриці.
У 1951 р. Дж. Форрестер опублікував статтю про застосування магнітних сердечників для зберігання цифрової інформації. У машині «Whirlwind-1» уперше була застосована пам'ять на магнітних сердечниках. Вона являла собою 2 куби з 32x32x17 сердечниками, що забезпечували зберігання 2048 слів для 16-розрядних двійкових чисел з одним розрядом контролю на парність.
У розробку електронних комп'ютерів включилася фірма IBM. У 1952 р. вона випустила свій перший промисловий електронний комп'ютер IBM 701, що являв собою синхронну ЕОМ рівнобіжної дії, яка містить 4000 електронних ламп і 12 000 германієвих діодів. Удосконалений варіант машини IBM 704 відрізнявся високою швидкістю роботи, у ній використовувалися індексні регістри і дані представлялися у формі з плаваючою комою.
Після ЕОМ IBM 704 була випущена машина IBM 709, яка в архітектурному плані наближалася до машин другого й третього поколінь. У цій машині вперше була застосована непряма адресація і вперше з'явилися канали введення-виведення.
У 1956 р. фірмою IBM були розроблені магнітні плаваючі головки на повітряній подушці. Винахід їх дозволив створити новий тип пам'яті — дискові запам'ятовуючі пристрої (ЗП), значущість яких була повною мірою оцінена в наступні десятиліття розвитку обчислювальної техніки. Перші ЗП на диска з'явилися в машинах IBM 305 і RAMAC. Остання мала пакет, що складався з 50 металевих дисків із магнітним покриттям, які оберталися зі швидкістю 12 000 об/хв. На поверхні диска розміщалося 100 доріжок для запису даних, по 10 000 знаків кожна.
Услід за першим серійним комп'ютером UNIVAC-1 фірма Remington-Rand у 1952 p. випустила ЕОМ UNIVAC-1103, що працювала в 50 разів швидше. Пізніше в комп'ютері UNIVAC-1103 уперше були застосовані програмні переривання.
Співробітники фірми Remington-Rand використовували алгебраїчну форму запису алгоритмів під назвою «Short Code» (перший інтерпретатор, створений у 1949 р. Джоном Мочлі). Крім того, необхідно відзначити офіцера ВМФ США і керівника групи програмістів, на той час капітана (надалі — єдина жінка-адмі-рал у ВМФ) Грейс Хопер, що розробила першу програму-компілятор. До речі, термін «компілятор» уперше ввела Г. Хопер у 1951 р. Ця компілювальна програма здійснювала трансляцію на машинну мову всієї програми, записаної у зручній для обробки алгебраїчній формі. Грейс Хопер належить також авторство терміна «баг» у застосуванні до комп'ютерів. Якось через відкрите вікно в лабораторію залетів жук (англійською — bug), який, сівши на контакти, замкнув їх, чим викликав серйозну несправність у роботі машини. Обгорілий жук був підклеєний в адміністративний журнал, де фіксувалися різні несправності. Так був задокументований перший баг у комп'ютерах.
Фірма IBM також зробила перші кроки в області автоматизації програмування, створивши в 1953 р. для машини IBM 701 «Систему швидкого кодування». У СРСР О. А. Ляпунов запропонував одну з перших мов програмування. У 1957 р. група під керівництвом Д. Бекуса закінчила роботу над першою мовою програмування високого рівня, що отримала назву ФОРТРАН. Мова, реалізована вперше на ЕОМ IBM 704, сприяла розширенню сфери застосування комп'ютерів і згодом набула популярності.
У Великобританії в липні 1951 р. на конференції в Манчестерському університеті М. Уїлкс представив доповідь «Найкращий метод конструювання автоматичної машини», що стала першою роботою з основ мікропрограмування. Запропонований ним метод проектування пристроїв управління знайшов широке застосування. І
Свою ідею мікропрограмування М. Уілкс реалізував у 1957 р. при створенні машини EDSAC-2. М. Уїлкс разом із Д. Уіллером і С. Гіллом у 1951 р. написали перший підручник із програмування «Складання програм для електронних обчислювальних машин».
У 1956 р. фірма Ferranti випустила ЕОМ «Pegasus», у якій уперше знайшла втілення концепція регістрів загального призначення (РЗП). З появою РЗП було усунуте розходження між індексними регістрами й акумуляторами, і в розпорядженні програміста виявився не один, а кілька регістрів-акумуляторів.
Поява персональних комп'ютерів
Спочатку мікропроцесори використовувалися в різних спеціалізованих пристроях, наприклад у калькуляторах. Але в 1974 р. кілька фірм оголосили про І створення на основі мікропроцесора Intel-8008 персонального комп'ютера, тобто пристрою, що виконує ті ж функції, що й великий комп'ютер, але розрахованого на одного користувача. На початку 1975 р. з'явився перший комерційно розповсюджуваний персональний комп'ютер «Альтаїр-8800» на основі мікропроцесора Intel-8080. Цей комп'ютер продавався за ціною близько 500 дол. І хоча можливості його були досить обмежені (оперативна пам'ять складала всього 256 байт, клавіатура й екран були відсутні), його поява була зустрінута з великим ентузіазмом: у перші ж місяці були продані кілька тисяч комплектів машини. Покупці обладнували цей комп'ютер додатковими пристроями: монітором для ! виведення інформації, клавіатурою, блоками розширення пам'яті й т. д. Незабаром ці пристрої почали випускатися іншими фірмами. Наприкінці 1975 р. Пол Аллен і Білл Гейтс (майбутні засновники фірми Microsoft) створили для комп'ютера «Альтаїр» інтерпретатор мови Basic, що дозволило користувачам досить просто спілкуватися з комп'ютером і легко писати для нього програми. Це також сприяло популярності персональних комп'ютерів.
Успіх Альтаїр-8800 змусив багато фірм також зайнятися виробництвом персональних комп'ютерів. Персональні комп'ютери почали продаватися вже в повній комплектації, із клавіатурою й монітором, попит на них склав десятки, а потім і сотні тисяч штук на рік. З'явилося кілька журналів, присвячених персональним комп'ютерам. Зростанню обсягів продажу сприяли численні корисні програми, розроблені для ділових застосувань. З'явилися також комерційно розповсюджувані програми, наприклад, програма для редагування текстів WordStar і табличний процесор VisiCalc (1978 p. і 1979 p. відповідно). Ці й багато інших програм зробили придбання персональних комп'ютерів досить вигідним для бізнесу: за їхньою допомогою стало можливим виконувати бухгалтерські розрахунки, складати документи і т. д. Використання ж великих комп'ютерів для цих операцій було занадто дорогою втіхою,
Наприкінці 1970-х років поширення персональних комп'ютерів навіть призвело до деякого зниження попиту на великі комп'ютери й міні-комп'ютери (міні-ЕОМ). Це стало предметом серйозного занепокоєння фірми IBM (International Business Machines Corporation) — провідної компанії з виробництва великих комп'ютерів, і в 1979 р. фірма IBM вирішила спробувати свої сили на ринку персональних комп'ютерів. Однак керівництво фірми недооцінило майбутню важливість цього ринку і розглядало створення персонального комп'ютера усього лише як дрібний експеримент — щось иа зразок однієї з десятків робіт, що проводилися у фірмі, із створення нового обладнання. Щоб не витрачати на цей експеримент занадто багато грошей, керівництво фірми надало підрозділу, відповідальному за цей проект, небачену свободу. Зокрема, йому було дозволено не конструювати персональний комп'ютер «із нуля», а використовувати блоки, виготовлені іншими фірмами. І цей підрозділ сповна використав наданий шанс.
Як основний мікропроцесор комп'ютера був обраний новітній тоді 16-роз-рядний мікропроцесор Intel-8088. Його використання дозволило значно збільшити потенційні можливості комп'ютера, тому що новий мікропроцесор дозволяв працювати з 1 мегабайтом пам'яті, а всі комп'ютери, які тоді існували, були обмежені 64 кілобайтами.
У серпні 1981 р. новий комп'ютер під назвою IBM PC був офіційно представлений публіці, і незабаром після цього він набув великої популярності у користувачів. Через пару років комп'ютер IBM PC зайняв провідне місце на ринку, витіснивши моделі 8-бітових комп'ютерів.
Секрет популярності IBM PC у тому, що фірма IBM не зробила свій комп'ютер єдиним нероз'ємним пристроєм і не захищала його конструкцію патентами. Навпаки, вона зібрала комп'ютер із незалежно виготовлених частин і не тримала специфікації цих частин і способи їхнього з'єднання в секреті. Принципи конструкції IBM PC були доступні всім бажаючим. Цей підхід, названий принципом відкритої архітектури, забезпечив приголомшливий успіх комп'ютеру IBM PC, хоча і позбавив фірму IBM можливості особисто користуватися плодами цього успіху. Ось як відкритість архітектури IBM PC вплинула на розвиток персональних комп'ютерів.
Перспективність і популярність IBM PC зробила досить привабливим виробництво різних комплектуючих і додаткових пристроїв для IBM PC. Конкуренція між виробниками призвела до здешевлення комплектуючих і пристроїв. Дуже скоро багато фірм перестали задовольнятися роллю виробників комплектуючих для IBM PC і почали самі збирати комп'ютери, сумісні з IBM PC. Оскільки цим фірмам не треба було оплачувати великої витрати фірми IBM на дослідження й підтримку структури величезної фірми, вони змогли продавати свої комп'ютери значг: дешевше (іноді в 2—3 рази) від аналогічних комп'ютерів фірми IBM. Сумісні з IBM PC комп'ютери спочатку зневажливо називали «клонами», але це прізвисько не прижилося, тому що багато фірм — виробників IBM РС-сумісних комп'ютерів почали реалізовувати технічні досягнення швидше, ніж сама IBM. Користувачі одержали можливість самостійно модернізувати свої комп'ютери й оснащувати їх додатковими пристроями сотень різних виробників.
Персональні комп'ютери майбутнього (2010 рік)
Основою комп'ютерів майбутнього стануть не кремнієві транзистори, де передача інформації здійснюється електронами, а оптичні системи. Носієм інформації стануть фотони, тому що вони легші й швидші, ніж електрони. У результаті комп'ютер стане дешевшим і компактнішим. Але найголовнішим є те, що опто-електронні обчислення виконуються набагато швидше, ніж застосовувані сьогодні, тому комп'ютер стане набагато продуктивнішим.
ПК буде малим за розмірами і матиме потужність сучасних суперкомп'ютерів. ПК стане сховищем інформації, що охоплює всі аспекти нашого повсякденного життя, він не буде прив'язаний до електричних мереж. Цей ПК буде захищений від злодіїв, завдяки біометричному сканерові, який впізнаватиме свого власника за відбитком пальця.
Основним способом спілкування з комп'ютером буде голос. Настільний комп'ютер перетвориться на стіл, який у свою чергу перетвориться на гігантський комп'ютерний екран — інтерактивний фотонний дисплей. Клавіатура не знадобиться, адже всі дії можна буде здійснити дотиком пальця. Але для тих, хто віддає перевагу клавіатурі, у будь-який момент на екрані може бути створена віртуальна клавіатура і вилучена тоді, коли в ній не буде потреби.
Комп'ютер стане операційною системою вдома, і він почне реагувати на потреби господаря, знати його вподобання (приготувати каву о 7 годині, запустити улюблену музику, записати потрібну телепередачу, відрегулювати температуру й вологість і т. д.)
Твердий диск буде голографічним і чимось буде схожий на CD-ROM або DVD. Тобто це буде прозора обертова пластинка з записуючим лазером з одного боку і лазером, що зчитує, з іншого; обсяг збереженої інформації на такому диску сягатиме просто астрономічних величин — кілька терабайт. При таких обсягах можна буде зберігати кожну дрібну деталь життя.
Процесор ПК майбутнього функціонуватиме за тими ж принципами, що й сьогодні. Але замість електронних мікропроцесорів, що є і мозком, і мускулами сучасного комп'ютера, процесор майбутнього матиме оптоелектронні інтегральні схеми (чіпи будуть використовувати кремній там, де потрібне переключення, і оптику для комунікацій). Це дасть величезний приріст у швидкодії й ефективності. Сьогоднішній комп'ютер витрачає занадто багато часу на очікування даних для обробки. Миттєвий оптичний зв'язок і пам'ять, що працює так само швидко, як і процесор, забезпечать безперервний потік даних до процесора для обробки. При передачі даних зі швидкістю, не обмеженою більше електронною передачею, можна буде досягти частот приблизно 100ГГц, тобто в 100 разів швидше, ніж сьогодні.
Процесор майбутнього може бути шестигранником, оточеним з усіх боків швидким кешем, так щоб необхідні дані могли бути отримані з найближчої частини кеша. Саме в такий спосіб і буде досягнута продуктивність сучасних супер-ЕОМ.
При застосуванні оптичного зв'язку в комп'ютерних технологіях буде отриманий той самий ефект, що спостерігали в 1980 році, коли комп'ютери на базі 80286 мати пам'ять, що працює на частоті' процесора. Швидкість шини пам'яті
— та швидкість, з якою відбувається обмін даними між процесором і пам'яттю,
— дорівнювала частоті процесора (усього 8 МГц). Процесор одержував дані так само швидко, як міг їх обробити, у результаті процесор менше перебував у режимі очікування даних.
Середній комп'ютер сьогодні має процесор 1000 МГц і шину 133 МГц. Незважаючи на різні технологічні вдосконалення, процесор все ще витрачає дві третини часу на очікування даних.
Оптоелектроніка вирішить цю проблему. При належним чином розробленій Шині оптичної пам'яті швидкість вибірки даних із пам'яті буде знову прирівняна до частоти процесора.
Звичайно, це вимагатиме більш швидкої обробки даних у пам'яті і, відповідно, іншої архітектури пам'яті, яка, на щастя, вже є або незабаром з'явиться. Великий кеш надшвидкої енергонезалежної магнітної RAM (пам'ять з довільним доступом) міститиме дані, що терміново потрібні процесору.
Для нового швидкого кеша доведеться позбутися неефективності сьогоднішньої синхронної динамічної пам'яті, що потребує постійного оновлення. Неефективність кеша сьогодні така, що дві третини часу йде на процеси оновлення (таким чином, його реальна продуктивність у три рази менша).
Напівпровідникова технологія майбутнього грунтуватиметься не на кремнієвій пам'яті, а на магнітній пам'яті в молекулярному масштабі. Через те що дрібні елементи будуть намагнічені для представлення нулів і розмагнічені для представлення одиниць, інформація може бути легко і швидко оновлена простим електричним сигналом. Весь процес буде набагато швидшим, ніж той, що ми маємо сьогодні, і буде цілком реально задовольняти вимоги процесора, який працює на частоті 100 ГГц.
Основна пам'ять комп'ютера буде повністю оптичною, фактично голографічною. Голографічна пам'ять має тривимірну природу, і можна ешелонувати будь-яку кількість площин пам'яті в прямокутне тверде тіло. Обсяг чіпа в 256 ГБ б реальною перспективою.
Комп'ютер майбутнього буде практично незалежний від джерел електроживлення. Одна з найбільших переваг фотонних ланцюгів — украй мале енергоспоживання. Невелика, але довга, подібна на стержень літієва батарея, вигнуга в тороїд і встановлена в комп'ютер, функціонуватиме два тижні. А підзарядити її можна буде так само легко, як сьогодні підзарядити стільникові телефони.
Розмір екрана не відіграватиме ніякої ролі в комп'ютерах майбутнього. Він може бути ьеликим, як ваш робочий стіл, або маленьким. Великі варіанти комп'ютерних екранів ґрунтуватимуться на рідких кристалах, збуджуваних фотонним способом, що матимуть набагато нижче енергоспоживання, ніж сьогоднішні LCD-монітори. Кольори будуть яскравими, а зображення точними (це можуть бути плазмові дисплеї). Фактично сьогоднішня концепція «дозвільної спроможності» буде значною мірою атрофована.
Категория: Інформатика | Добавил: referatwm | Теги: Історія створення персонального ком
Просмотров: 1361 | Загрузок: 194 | Рейтинг: 3.0/2