Перспективы развития технологий ПК»

Содержание:

Введение

Современная жизнь человека плотно связана с большими потоками информации и вычислительной техникой. Вычислительная техника применяется повсеместно и выступает двигателем научно-технического прогресса. Автоматизация производственных процессов, развитие новых технологий, увеличение эффективности труда, является следствием развития информационных технологий.

В 1981 году был выпущен первый персональный компьютер от компании IBM. Данный компьютер стал революционным в области использования персонального компьютера широким кругу потребителей.

Компьютер был оснащен 16 кб памяти и стоил порядка полутора тысяч долларов. Даже с такими характеристиками пользователю была доступна работа с электронными таблицами и текстовым процессором [1].

Стандарты компании IBM легли в основу понятия «персональный компьютер», поскольку соответствие именно стандартам данной компании стало массовым. Данный ПК был разработан командой из 12 инженеров и целью создания - именно открытая архитектура, что позволяло сторонним производителям создавать совместимые устройства.

IBM разработали собственную ОС BIOS, но сторонние разработчики не захотели быть зависимыми от ее архитектуры и предлагали собственные варианты операционных систем. В этот момент революционным решением в области операционных систем выступила компания Microsoft.

Параллельно, компания Apple использовала другой подход и принцип закрытой архитектуры. Установка на ПК собственного производства операционных систем других производителей была запрещена.

Даже удобство использования данными ПК не позволило добиться лидирующего положения на рынке, максимальные показатели доходило только до 10%.

На сегодняшний момент количество персональных компьютеров колоссально и большинство людей становятся зависимыми от ПК, работы в сети интернет, электронной почты и др.

Персональные компьютеры развиваются и постепенно им на смену приходят устройства, выполняющие наиболее востребованные обществом функции, но в новом форм-факторе. Таким примером могут служить планшетные компьютеры, смартфоны и др. устройства.

Актуальность данной темы заключается в том, что ПК находит все более широкое применение во всех сферах деятельности;

Целью выполнения данной курсовой работы является рассмотрение тенденций и перспектив развития персональных компьютеров.

Для достижения поставленной цели необходимо выполнение следующих задач:

- рассмотрение понятия ПК;

- история развития ПК;

- принципы функционирования, его структуры и видов ПК;

- анализ перспектив развития ПК;

- изучение роли ПК в современной жизни.

Объектом исследования выступает современное состояния устройства и рынка персональных компьютеров.

Предмет исследования – история развития ПК, тенденции и перспективы дальнейшего развития технологий и рынков сбыта.

Первые ПК были очень больших размеров и их использование не было доступно широкому кругу лиц. На сегодняшний момент, в умных часах может быть больше мощности, чем в ПК 80-х годов [3].

Развитие вычислительных машин является один из самых важных достижений человечества. Современные компьютер, в форм-факторе планшетного ПК или ноутбука, настольного ПК является многофункциональным универсальным электронным устройством.

1. Появление персональных компьютеров

1.1. История появления ПК

История персонального компьютера, казалось бы, тесно связана и даже неразделима с историей ЭВМ, но все же у каждого устройства свой путь развития, хотя одно без другого в принципе существовать не могло бы.

Изначально компьютер или электронно-вычислительная машина был недоступен простому пользователю ввиду его больших размеров и невероятно высокой цены. К тому же первые ЭВМ были ориентированы совсем на другие цели, отличные от целей рядового пользователя. ЭВМ использовали в основном военные, конструкторские бюро и другие государственные и частные организации.

В 1968 году советский инженер Горохов Арсений Анатолиевич получил патент на «Устройство для задания программы воспроизведения контура детали» или как назвал его сам изобретатель – «Программируемый прибор интеллектор» [21]. Согласно чертежам и описанию, указанному в патенте, «интеллектор» содержал материнскую плату, память, устройство ввода и видеокарту – составляющие современного ПК. Однако в связи с тем, что ученому так и не удалось выбить деньги для создания прототипа своей машины, устройство так и осталось лишь чертежом и описанием к нему на бумаге.

Точную дату появления первого реально работающего персонального компьютера обозначить трудно, так как в 1970-х годах их стали собирать любители. Это стало возможным благодаря развитию соответствующей элементной базы, появлению первых микросхем и микропроцессоров и микропроцессоров [22].

Лишь в 1975 году появился первый  серийный  персональный компьютер – Альтаир 8800. Хотя  его  трудно  назвать  законченной  вычислительной машиной (Альтаиры  выпускались  как  конструкторы  из отдельных  блоков и модулей, наподобие «собери сам»),  все  же он позиционировался именно  как персональный  компьютер.

Первой  законченной вычислительной  системой  для  широких  масс,  которую можно считать  прообразом  современного  персонального компьютера, стала в 1976 году машина Apple  I новообразованной  одноименной  фирмы. И хотя с Apple I не шел  в комплекте  монитор, все основные составляющие  за исключением  компьютерной мыши были  при  нем. Уже  через  год в 1977 году появляется другая более  совершенная  машина,  оснащенная собственным  монитором – AppleII [19].

В средине 1981 года компания IBM выпускает  персональный компьютер  IBM 5150,  закладывая  тем  самым  фундамент  для целой  линии совместимых  между собой  компьютеров  IBM  PC. В том  же году  первый  персональный  компьютер появляется  на просторах Советского  Союза. Электроника  НЦ-8010 стал  первым  советским  компьютером,  заложившим  фундамент  для  целой серии  совместимых  машин  под  общим  названием  Электроника НЦ. Кстати, Электроника  была  создана  исключительно  из отечественных  комплектующих,  хотя последние  были  аналогами  зарубежных микросхем. Позже стали выпускаться такие  модели  как «Агат», «БК-0010», «Корвет», «УКНЦ». Очень  популярным у отечественных  пользователей стал персональный  компьютер ZX Spectrum. Семейство  же компьютеров  ЕС ПЭВМ  было  совместимо  с их зарубежными  аналогами – компьютерами IBM  PC.

Первый  персональный  компьютер, использовавший  компьютерную мышь, появился в 1983 году. Это была разработка также  компании Apple – машина  именовалась Apple  Lisa. Хотя модель  не стала  очень  популярной,  а некоторые  аналитики считают,  что  она  стала  абсолютно  провальной  из-за слишком  высокой цены,  Lisa  заложила основы программного и аппаратного  обеспечения следующего поколения  персональных компьютеров.

В 1984 году Apple  выпускает  свой  самый  успешный персональный  компьютер – Macintosh,  слава которого  не угасла  и по сей  день. Макинтош, по сути,  стал  прообразом  и родоначальником всех персональных  компьютеров,  которые  выпускаются  и сегодня.

Персональный  компьютеры в истории  своего  развития претерпели существенные изменения. В основу был  положен  принцип разделения на поколения  в зависимости  от применяемых в изготовлении  физических  элементов и технологии  производства.

На  данный  момент  физико-технический принцип  не является единственным и дополнительным параметром  систематизации ПК является  уровень  применяемого программного  обеспечения.

Первые  ЭВМ были  выпущены  поштучно  для отработки  принципов производства  и решения  единичных  задач.

Через несколько поколений  выпуска ЭВМ произошел переход на полупроводники. Транзисторы изменили  вид первых ЭВМ,  привели температурные режимы работы  в норму  и повысили возможности для пользователя.

В 70-х  годах произошел переход на интегральные микросхемы  с использованием кремниевой  подложки. На крайне малой площади  были реализованы  логические элементы – триггеры,  сумматоры и др.

В  этот  период  существенно  развивалось программирование. Появление  процедурных языков высокого  уровня и трансляторов послужило  расширению  круга программистов.

Научные работники  и инженеры  сами  стали  писать  программы для решения  своих задач.

В США и СССР были созданы свои различные семейства ЭВМ. Для СССР это серии ЕС – ЭВМ – СМ – ЭВМ, для США – IBM 360. В основу моделей выпускаемых в СССР были положены разработки фирмы IBM и DEC.

1.2. Виды персональных компьютеров

Персональные компьютеры могут выпускаться в различных формах. Первым таким видом ПК рассмотрим ноутбук.

Ноутбук является компактным компьютером укомплектованным всеми необходимыми компонентами в одном небольшом корпусе и имеющем складной механизм. Основным средством применения является работа в дороге, в условиях ограниченного пространства и т.п.

Внешний вид ноутбука показан на рисунке 1.

Рисунок 1. Ноутбук

Используются микросхемы (ASIC), ОЗУ и жесткие диски уменьшенных габаритов, компактная клавиатура, не содержащая цифрового поля, внешние блоки питания.

Обычно ноутбук укомплектован средствами подключения к проводным и беспроводным сетям. Вычислительные мощности сопоставимы с настольными ПК. Однако цена на ноутбук при сопоставимых характеристиках, существенно выше.

Дополнительные док-станции могут существенно расширять возможности ноутбука – подключать больший экран и получить больше слотов расширения для оборудования, дополнительную систему охлаждения и др.

Планшетный ПК. Отличительной особенностью планшетного ПК является отсутствие механической клавиатуры и наличие сенсорного экрана. Экранный интерфейс работы с планшетом разработан таким образом, что ввод всей необходимой информации в планшете не является сложной задачей, вплоть до распознавания рукописного текста, написанного на экране.

Рисунок 2. Планшетный ПК

Корпус планшетного ПК является цельным и не раскрывается, экран обычно занимает большую часть лицевой стороны планшета. Вычислительная мощь уступает настольным ПК, так как для длительной работы без внешнего источника питания приходится использовать энергосберегающие процессоры, накопители и экран.

Смартфоны. Смартфон является комбинацией планшетного ПК и телефона. Уменьшенные диагонали экрана, энергосберегающие процессоры – компоненты смартфона. Смартфон аналогичен по своему функционалу и мощности планшетному ПК.

Рисунок 3. Смартфон

Персональные компьютеры на сегодняшний момент доступны для пользователей и являются масштабируемым устройством. Большинство ПК возможно обновить в аппаратной и программной части для решения поставленных задач.

В случае выбора компактного устройства обычно выбирают ноутбук. Особенность ноутбуков состоит в совмещении базовых устройств в одном корпусе и способность работы от батареи.

Дополнительная категория относительно ноутбуков выступает нетбук. Он является упрощенной версией ноутбука, позволяя работать в основном с офисными приложениями и доступом в интернет. Обычно его дополнительным достоинством выступает повышенное время автономной работы.

С 1999 по 2002 год в области персональных компьютеров действовали международные сертификационные стандарты – спецификации РС99-РС2002. Стандарты устанавливали следующие категории персональных компьютеров:

• Consumer PC (массовый ПК);
• Office PC (деловой ПК);
• Mobile PC (портативный ПК);
• Workstation PC (рабочая станция);
• Entertainmemt PC (развлекательный ПК) [7].

Категории включали в себя требования к аппаратным частям ПК – устройствам хранения данных, средствам мультимедиа и др.

Стандартизация в данной области была призвана определить направление развития ПК, но развитие технологий размыло границы между категориями и ведение этих категорий было прекращено.

Развитие ЭВМ и информационных технологий было направлено не только на развитие технологических частей ПК, а также на упрощение интерфейсов, упрощение взаимодействия ПК и пользователя.

1.3 Виды и структура ПК

Современная информатика подразделяет компьютеры на типы согласно системе их назначения и других параметров.

Разделяют следующие виды:

1. Универсальные – предназначены для решения большинства задач.
2. Проблемно ориентированные – предназначены для решения специализированных задач. Обладают ограниченным набором аппаратных и программных средств.

3) Специализированные – адаптеры, контроллеры.

По размерам различают:

- суперЭВМ

- большие

-малые

-микроЭВМ.

СуперЭВМ это мощнейшие компьютеры с параллельной обработкой множества задач. Часто применяются в науке и криптографии.

Большие ЭВМ – многопользовтаельские ЭВМ для решения технических задач и управления сетями.

Малые ЭВМ – применяются в системах автоматизации и т.п.

По конструктивным особенностям подразделяют:

- настольные

-переносные

Персональные компьютеры – это вид компьютеров, который относится к классу универсальных однопользовательских микроЭВМ и является наиболее распространенным на данный момент.

В первой главе курсовой работы рассмотрены актуальные на сегодняшний день виды персональных компьютеров, структура их устройства, особенности применяемых технологий, основные отличия между собой, история развития, область применения и перспективы развития.

Приведены изображения ноутбука, планшета, смартфона. Перспективы развития данных видов техники для обычного потребителя лежат в области замены ноутбуков планшетами и смартфонами, для ряда повседневных задач – работы с почтой, изучение сети Интернет, социальные сети.

2. Перспективы и тенденции развития ПК

2.1 Перспективы развития ПК

В обозримом будущем прогресс развития ПК будет базово направлен на повышение мощности и увеличение качества экрана.

Перспективы развития также могут лежать в области систем распознавания речи которые возможно станут естественным интерфейсом для ПК.

Также системы распознавания образов смогут распознавать настроение и прослеживать взгляд. Компания IBM в настоящее время ведет такие проекты в области повышенного взаимодействия пользователя и интерфейса.

Посредством слежения за зрачками человека может быть реализована интеллектуальная система управления интерфейсом – переход по гиперссылкам взглядом и др.

Такие системы способны дополнительно расширить возможности систем контроля доступа, или формирования персонализированных интерфейсов.

Внешний вид персональных компьютеров практически не изменился. Однако некоторые ведущие компании рассматривают интересные виды скрытой интеграции ПК в окружение человека. Высокотехнологичные пуфики от компании intel. На базе процессора i7, собственным экраном, клавиатурой.

Жидкокристаллические экраны повсеместно интегрируются в окружающую жизнь и могут быть вписаны в окружающий интерьер – зеркала с интерактивной подсказкой погоды, ассистенты и т.д.

Среди последних разработок стоит отметить особые виды пластика, которые могут светиться при пропускании тока через них. Квантовая эффективность пластика смогла быть поднята до 5%. Такие элементы способны самостоятельно излучать свет и таким образом, снижать энергопотребление.

Технология электронных чернил также продолжает развиваться и включает в себя расширение сферы использования. Распространение получают вывески на основе электронных чернил и разработки сфере гибких экранов.

Помимо электронных чернил, развитие могут получить проекционные системы. Таким образом на стене или любой другой плоскости могут быть сформированы изображения любого масштаба.

Повсеместное распространение точек доступа Wi-fi позволяет массово иметь доступ к сети интернет.

Беспроводной может быть не только дальняя связь. Также стандарт под названием Bluetooth предназначен для обмена данными с помощью радиоволн между мобильными устройствами, находящимися на расстоянии не более 12 м друг от друга. Можно, например, во время конференции делать заметки на карманном компьютере, а вернувшись в отель, беспроводным путем перенести их в блокнотный ПК.

2.2 Тенденции развития персональных компьютеров

Базово тенденция лежит в сфере изучения развития квантовых компьютеров. Необходимо создать заново элементы логики и обеспечить их взаимодействие. На данный момент квантовые компьютеры, несмотря на прошлые прогнозы, не стали массовым явлением.

Основная тенденция  развития многоядерных  процессоров  лежит  в области повышения производительности  и снижения  энергопотребления. Практически  вся  окружающая  нас информация  постепенно  переходит в цифровую  форму,  это повышает  спрос  на количество и мощность различных  процессоров.

Дополнительной важной задачей является  расширение  коммуникативных  возможностей  ПК. Внедрение цифровой  телефонии,  и аналогичные  задачи  требуют  обработки большого  количества  пакетов  данных [4].

Развитие  многоядерных процессоров  также  положительно  сказывается  на безопасности. Расширения  возможностей систем шифрования,  усложнение  работы антивирусных  программ  не было  бы возможно без развития  многоядерных процессоров.

Игровая  индустрия  посредством  расширения  степеней свободы  для разработчиков расширилась  благодаря  новым  много процессорным системам.

Каждое новое  поколение  процессоров  характеризуется  все меньшим  энергопотреблением  и все большими вычислительными  мощностями. Уменьшение  размеров транзисторов, сопровождаемое снижением  напряжения  питания  с 5В до 2,5-3В  и ниже,  увеличивает  быстродействие и уменьшает  выделяемую тепловую  энергию. Все производители микропроцессоров перешли с проектных  норм 0,35-0,25мкм  на 0,18мкм  и 0,12мкм  и стремятся  использовать  уникальную 0,07мкм технологию (см. Таблица 1).

Таблица 1 – Тенденции изменений характеристик памяти

Год производства	2013	2014	2015	2016	2017	2018
DRAM, нм	80	70	65	45	32	32
МП, нм	80	70	65	45	32	32
Uпит, В	0,9	0,9	0,7	0,6	0,5	0,4
Р, Вт	170	180	190	218	251	288

Существует ограничение, согласно которому при снижении структуры интегральных схем до 0,1-0,2мкм достигается оптимальное значение, после которого работа транзистора становится нестабильной. Это приводит к потери сигнала между участками интегральной микросхемы.

Снижение расстояния между логическими элементами микросхем позволяет увеличить скорость работы, так как на проход сигнала требуется меньшее количество времени.

Уменьшение длины на практике стало возможным благодаря технологии увеличения слоев металлизации. Таким образом плата становится многослойной и увеличивает свою мощность. Снижаются характеристики теплоотдачи, перегрев кристаллов снижается.

Дальнейшее развитие получила технология использования медных проводников для соединений внутри кристалла. Данная технология была разработана IBM и применяется также и другими производителями. Таким образом средий показатель по частоте процессора, среди всех производителей находится в отметке около 4Ггц.

2.3 Увеличение объема и пропускной способности подсистемы памяти

Важным аспектов выступает увеличение скорости работы памяти. Это становится возможным при ведении дополнительных уровней работы памяти и увеличение скорости взаимодействия памяти и процессора.

Развитие интерфейсов увеличивает пропускную способность шин данных с помощью введения дополнительных потоков для разделения конфликтов между процессором, памятью.

Частота работы шины в таком режиме должна соответствовать частоте работы процессора. В качестве примера удобно использовать частоты работы шины и процессоров малых мощностей: частоты работы шины, например, равны 66, 66, 166 МГц для микропроцессоров Pentium Pro-200, Power PC 604E-225, Alpha 21164-500, работающих на тактовых частотах 300, 225, 500 МГц, соответственно. При ширине шин 64, 64, 128 разрядов это обеспечивает пропускную способность интерфейса с основной памятью 512, 512, 2560 Мбайт/с, соответственно [9].

Для современных производителей характерны различные способы увеличения кэш-памяти:

- внешние кэш-памяти данных и команд с двухтактовым временем доступа объемом от 256 Кбайт до 2 Мбайт со временем доступа 2 такта в HP PA-8000;

- отдельный кристалл кэш-памяти второго уровня, размещенный в одном корпусе в Pentium Pro;

- размещение отдельных кэш-памяти команд и кэш-памяти данных первого уровня объемом по 8 Кбайт и общей для команд и данных кэш-памяти второго уровня объемом 96 Кбайт.

Общая схема работы кэш-памяти приведена на рисунке 4.

Рисунок 4. Общая схема работы кэш-памяти

Также применяется технология размещения всех подсистем памяти на одном кристалле. Системы, выполненные на одном кристалле получили название SOC (System On Chip). Сфера применения SOC – от игровых приставок до телекоммуникаций. Такие кристаллы требуют применения новейших технологий.

Корпорация IBM является основным деятелем в развитии данных технологий и смогла организовать процесс объединения подсистем процессора и оперативной памяти на одном кристалле. Основное новшество подхода состоит в размещении конденсаторов в специальные области кремниевого кристалла, что проводит к возможности размещения большего количества элементов. Сами кристаллы производятся фирмами Toshiba, Siemens AG и Mitsubishi, подход, предложенный IBM, выгодно отличается по стоимости.

Новые технологии являются перспективными для создания мощных и компактных процессоров и позволит увеличить скорость работы сопутствующих электронных устройств – маршрутизаторов, игровых приставок и др.

Для создания технологии SOC используются различные новые технологические подходы, один из которых использование межсоединений с помощью меди, а не алюминия. Медь обладает меньшим сопротивлением и позволяет увеличить скорость работы кристалла на 15-20%.

Данная технология также используется совместно с технологией кремния на изоляторе. Это позволяет исключить дополнительные емкости, возникающие между элементами и позволяют увеличить скорость работы на 20-30%.

Благодаря использованию современных технологий становится возможным в совокупности увеличить скорость работы до 50%.

2.4 Компьютеры будущего

На текущий момент развитие технологий в области совершенствования микропроцессоров и различных составляющих ПК преобладает в сфере повышения мощности и снижения энергопотребления [13]. Отчасти, данный подход может стать тупиковым.

В качестве основного аргумента этой теории можно использовать закон Мура, согласно которому к 2020 году должны уменьшиться до атомных размеров. Этого не происходит, однако предпосылки именно в такой тенденции развития существуют. Согласно этому закону плотность транзисторов должна быть удвоена раз в 18 месяцев. На протяжении последних 20 лет закон выполнялся с некоторыми поправками. В случае прекращения выполнения этого закона, развитие вычислительной техники зайдет в тупик и возникнет стагнация развития ЭВМ.

Но может произойти и нарушение закона  Мура в обратную  сторону. Резкое  увеличение производительности в следствии  нового научного открытия  может  привести  к этому  сценарию.

Прогресс  одних технологий очень  сильно  зависит от прогресса  других. Таким образом  в случае развития  микропроцессоров  многие  области  могут внезапно  принести  новые  результаты  своего функционирования. Данный  закон  называется  законом «взаимного  усиления  выгод».

Перспективные технологии нового  подхода  к проектированию процессоров могут быть  основаны на молекулярных исследованиях, исследованиях  в области  строения ДНК и биологических  материалов,  квантовые  технологии  и изучение  элементарных частиц. При развитии  в данном  направлении, сфера  применения  компьютеров  может еще  больше  расшириться.

Оптические компьютеры  смогут  получить  ориентацию  на сфере  передачи  данных,  квантовые – на шифровании,  молекулярные – на  технологических процессах.

Массовое  производство  устройств  в таком  формате  работы  пока невозможно,  изготовление  даже одного экземпляра в экспериментальной форме очень  дорого  и не может  удовлетворять  всем поставленным  задачам.

Однако  практическое  доказательство  закона взаимного усиления выгод  уже  существует. Генетические  чипы  были  качественно  улучшены  благодаря использованию чипов на основе микрозеркал,  которые  изначально  проектировались  для  систем  связи.

Цифровая микрозеркальная  система (Digital  Micromirror Device,  DMD) от Texas Instruments применялась даже  для демонстрации последней серии  фильма «Звездные войны».

Технологии травления микросхем дали  развитие сфере микромашин. Благодаря травлению  стало возможно  комбинировать датчики  и микроприводы,  что в итоге привело  к увеличению степеней свободы  при выполнении физических  действий. В дальнейшем,  микромашины  могут  оказать  воздействие  на развитие атомных компьютеров и как  следствие- квантовых процессоров.

В _таких ближайшее  время  ЭВМ  будет  связано  не только с применением  на производстве и обработке автоматизированных процессов, а с биологическими процессами  в жизни  человека. Возможно появление имплантов,  умных  тканей, интеллектуальных  машин, человекообразных  киборгов и гибридов.

В  случае  нарушения  закона Мура  возможно даже  достижение скорости работы мозга на основе  микропроцессора - - 20000000 миллиардов операций  в секунду (это 100 млрд. нейронов умножить на 1000 связей  одного нейрона и на 200 возбуждений  в секунду).

В таких  перспективах  в 2070 году  возможно  появление  ЭВМ  или квантового  компьютера,  равного  по мощности силе разума  всех  населяющих  планету людей.

Вероятность такой перспективы позволяет  не учитывать риски  био-и генной  инженерии,  поскольку  вся наука приобретет  безопасный путь  развития  на уровне  множества симуляций.

Для такого пути развития вычислительная техника должна  будет сочетать  в себе сразу  несколько различных технологий, которые в данный  момент находятся только  в начальной стадии  исследования.

На  данный  момент  молекулярные компьютеры находятся  в начальной  стадии развития  и массового распространения  не получили.

Биокомпьютеры. Вычислительная техника будущего  может быть основана  на биологических материалах. Перспективы  такого применения позволят  уменьшить размеры  компьютера до размера клетки тела человека. На данный _о момент такие  технологии реализованы  только  с помощью чашки  Петри  или нескольких  нейронов пиявки,  стимулируемых электрическим  током. Самым явным  примером биокомпьютера  может  выступать человеческий мозг.

Ихуд Шапиро (Ehud _чипы Shapiro) из  Вейцманоского института  естественных  наук  соорудил пластмассовую модель  биологического компьютера высотой 30 см. Если  бы это устройство состояло из настоящих  биологических  молекул, его размер был Бы равен  размеру одного  из компонентов клетки - 0,000025 мм. По  мнению  Шапиро,  современные  достижения  в области сборки молекул позволяют  создавать устройства  клеточного  размера,  которое можно применять для  биомониторинга.

Более традиционные  ДНК-компьютеры  в настоящее  время используются для расшифровки  генома  живых  существ. Пробы  ДНК  применяются  для определения характеристик  другого  генетического материала: благодаря  правилам  спаривания спиралей ДНК, можно определить возможное расположение четырех  базовых аминокислот (A, _если C, T и G).

Чтобы  давать полезную  информацию,  цепочки ДНК должны  содержать по одному базовому элементу. Это достигается при  помощи луча  света  и маски. Для  получения ответа  на тот  или  иной  вопрос, относящийся к геному,  может  потребоваться  до 80 масок,  при помощи которых  создается специальный  чип  стоимостью более 12 тыс. дол. Здесь-то и пригодилась  микросхема DMD от Texas  Instruments:  ее микрозеркала,  направляя  свет,  исключают  потребность  в масках.

Билл  Дитто (Bill Ditto) из  Технологического  института штата  Джорджия  провел  интересный эксперимент, подсоединив микродатчики к нескольким  нейронам  пиявки. Он обнаружил,  что  в зависимости  от входного сигнала  нейроны образуют  новые взаимосвязи. Вероятно,  биологические  компьютеры,  состоящие из нейроподобных  элементов, в отличие  от кремниевых устройств,  смогут искать  нужные  решения посредством самопрограммирования. Дитто  намерен использовать результаты своей  работы для  создания  мозга  роботов  будущего.

Оптические компьютеры. По  сравнению  с тем,  что обещают молекулярные или  биологические  компьютеры,  оптические ПК могут показатьсяне очень  впечатляющими. Однако ввиду  того, что оптоволокно  стало  предпочтительным  материалом для  широкополосной  связи,  всем  традиционным кремниевым устройствам, чтобы  передать информацию  на расстояние нескольких миль, приходится  каждый раз преобразовывать _есть электрические сигналы в световые  и обратно.

Эти  операции  можно  упростить,  если  заменить электронные компоненты  чисто оптическими. Первыми станут  оптические повторители  и усилители  оптоволоконных линий  дальней связи, которые  позволят сохранять сигнал  в световой  форме  при  передаче через  все  океаны  и континенты. Со  временем и сами  компьютеры перейдут  на оптическую  основу, хотя  первые модели, по-видимому, будут  представлять  собой гибриды с применением   света   и электричества. Оптический  компьютер  может   быть   меньше   электрического,   так  как   оптоволокно  значительно  тоньше (и   быстрее) по сравнению  с сопоставимыми  по ширине   полосы  пропускания  электрическими   проводниками. По существу,  применение   электронных  коммутаторов   ограничивает   быстродействие  сетей  примерно 50 Гбит/с. Чтобы  достичь  терабитных   скоростей   потребуются    оптические   коммутаторы (уже есть   опытные  образцы). Это   объясняет,   почему  в телекоммуникациях   побеждает  оптоволокно:  оно    дает тысячекратное   увеличение   пропускной  способности,  причем  мультиплексирование  позволяет  повысить ее еще  больше. Инженеры  пропускают  по оптоволокну все  больше и больше  коротковолновых  световых   лучей. В  последнее  время  для  управления  ими  применяются  чипы  типа  TI DMD  с сотнями тысяч  микрозеркал. Если  первые   трансатлантические  медные  кабели  позволяли  передавать  всего 2500 Кбит/с,   то первое  поколение  оптоволоконных  кабелей - уже 280 Мбит/с. Кабель,  проложенный  сейчас,  имеет теоретический  предел  пропускной  способности  в 10 Гбит/с    на один  световой  луч   определенной  длины  волны  в одном   оптическом  волокне [17].

Недавно  компания  Quest  Communications  проложила  оптический  кабель  с 96 волокнами (48 из  них  она  зарезервировала  для  собственных  нужд),  причем  по каждому  волокну  может  пропускаться  до восьми  световых  лучей  с разной  длиной  волны. Возможно,  что  при  дальнейшем  развитии технологии  мультиплексирования  число  лучей  увеличится  еще  больше,  что  позволит  расширять полосу  пропускания  без  замены  кабеля.

Целиком  оптические  компьютеры  появятся через  десятилетия,  но работа  в этом  направлении  идет  сразу  на нескольких  фронтах. Например,  ученые   из университета  Торонто  создали  молекулы жидких   кристаллов,   управляющие  светом  в фотонном   кристалле  на базе   кремния. Они   считают  возможным создание   оптических  ключей  и проводников,   способных  выполнять  все  функции  электронных _чипы компьютеров.

Однако  прежде чем   оптические   компьютеры  станут  массовым   продуктом,   на оптические  компоненты,  вероятно, перейдетвся  система   связи - вплоть  до «последней  мили»на   участке  до дома или  _т офиса. В   ближайшие 15 лет  оптические  коммутаторы,   повторители,   усилители   и кабели   заменят  электрические  компоненты.

Квантовые компьютеры. Квантовый компьютер будет состоять из компонентов субатомного размера, и работать по принципам квантовой механики. Квантовый мир - очень странное место, в котором объекты могут занимать два разных положения одновременно. Но именно эта странность и открывает новые возможности.

Например, один квантовый бит может принимать несколько значений одновременно, то есть находиться сразу в состояниях "включено", "выключено" и в переходном состоянии. 32 таких бита, называемых q-битами, могут образовать свыше 4 млрд комбинаций - вот истинный пример массово-паралельного компьютера. Однако, чтобы q-биты работали в квантовом устройстве, они должны взаимодействовать между собой. Пока ученым удалось связать друг с другом только три электрона.

Уже есть несколько действующих квантовых компонентов - как запоминающих, так и логических. Теоретически квантовые компьютеры могут состоять из атомов, молекул, атомных частиц или "псевдоатомов". Последний представляет собой четыре квантовых ячейки на кремниевой подложке, образующих квадрат, причем в каждой такой ячейке может находиться по электрону. Когда присутствуют два электрона, силы отталкивания заставляют их размещаться по диагонали. Одна диагональ соответствует логической "1", а вторая - "0". Ряд таких ячеек может служить проводником электронов, так как новые электроны будут выталкивать предыдущие в соседние ячейки. Компьютеру, построенному из таких элементов, не потребуется непрерывная подача энергии. Однажды занесенные в него электроны больше не покинут систему.

Теоретики утверждают, что компьютер, построенный на принципах квантовой механики, будет давать точные ответы, исключая возможность ошибки. Так как в основе квантовых вычислений лежат вероятностные законы, каждый q-бит на самом деле представляет собой и "1", и "0" с разной степенью вероятности. В результате действия этих законов менее вероятные (неправильные) значения практически исключаются.

2.5. Прогноз развития рынка ПК

Оценив общую ситуацию на рынке персональных компьютеров с 2011 по 2019 г., можно сделать вывод о том, что мировая конъюнктура ПК является неблагоприятной, т.к. спрос и производство имеют тенденцию к снижению. Отрицательную динамику показывает и международная торговля ПК, общий объем экспорта и импорта сокращается. При этом наблюдается и положительная динамика, но общий тренд спада будет сопровождаться и дальше. Причиной этому является современная мода на высокотехнологичные гаджеты.

НТП движется в сторону уменьшения габаритов высокотехнологичных компонентов, например новое поколение процессоров с размером в 12 нанометров, а модной тенденцией сегодня является компактный, мобильный, удобный и высокопроизводительный гаджет. Персональный компьютер всегда будет уступать по мобильности телефонам и планшетам, поэтому главным вопросом является то, когда телефоны сравнятся по производительности с персональными компьютерами. Многие ученые утверждают, что при такой высокой динамике развития технологий подобную ситуацию можно ожидать уже в 2025 г.

Планшетные ПК отняли часть рынка у нетбуков, что свидетельствует о проявлении данного эффекта и отрицательно повлияло на спрос на ПК. Отрицательную динамику продаж ПК прогнозируют и специалисты из аналитического агентства «Gartner» и статистического бюро «Statista»

Аналитики считают, что динамика рынка компьютеров в целом будет положительна в 2020 г., т.к. спрос в 2019 г. не был удовлетворен полностью из-за дефицита процессоров. Ожидалось, что отложенный спрос должен был прийтись на 2018 и 2019 г. При этом дальнейшая ситуация на рынке будет неблагоприятна. Сохраняющаяся экономическая напряженность между Китаем и США продолжает создавать большую неопределенность в деловой среде в КНР. Поскольку спрос на китайские товары в США падает, это особенно влияет на производственные предприятия всех размеров в Китае, что, в свою очередь, приводит к сокращению ИТ-закупок этими компаниями. В результате стоит ожидать увеличения темпов спада китайского компьютерного рынка в 2020-2021 гг. Если торговая война обострится, ее последствия могут распространиться и на другие страны, особенно в связи с ожидаемыми колебаниями курсов валют, которые влияют на компании в регионе [15].

Аналитики также отдают предпочтения более мобильной технике, считая, что этот тренд будет ведущим и основные новшества и инновации будет связаны именно с этим сегментом. Поэтому производство ноутбуков, по прогнозу к 2020 г., упадет лишь на 4,4 млн единиц. Основным предметом спроса все также останутся смартфоны, а производство планшетов упадет.

Основанием для неуверенности и пессимистичных оценок служат ухудшающиеся показатели в реальной экономике ряда ключевых стран, в международной торговле, ослабление инвестиционной активности, растущее напряжение и риски в финансовой и торгово-политической сферах» [7]. Следовательно, подводя итог конъюнктурному исследованию, можно сделать вывод, что нестабильная ситуация на международной арене является одним из главных факторов, препятствующих естественному росту рынка, при этом данный фактор будет ведущим и в будущем, если страны-производители не перераспределят свои мощности на удовлетворение отечественных потребителей.

В главе рассмотрены перспективы развития персональных компьютеров, указаны основные тенденции в развитии – увеличение производительности с уменьшением энергопотребления и решения проблем теплообмена.

Важным аспектом развития технологий также является увеличение объема и пропускной способности подсистем памяти.

Рассмотрены перспективы развития компьютеров будущего, работа которых, скорее всего, будет основана на биологическом материале и биологическом процессоре.

Заключение

По итогам представленной работы можно сделать следующие выводы: эволюция, которая все время происходит в мире компьютерной технике, очень и очень необходима. Развитие универсальной и мощной техники позволяет повысить производительность и качество труда. Ведь чем более универсальна техника, тем больше мы способны произвести на своих рабочих местах при помощи нее.

С развитием ПК развиваемся и мы. И чем проще и доступней будет эта машина, тем продуктивней будет наша работа и ярче жизнь в целом.

При разработке и создании собственно компьютеров существенный и устойчивый приоритет в последние годы имеют сверхмощные компьютеры – суперкомпьютеры – и миниатюрные и сверхминиатюрные ПК.

Широкое внедрение средств мультимедиа, в первую очередь аудио- и видеосредств ввода и вывода информации, позволяют общаться с компьютером естественным для человека образом.

В ближайшие годы будет возможность создания компьютерной модели реального мира, такой виртуальной (кажущейся, воображаемой) системы, в которой мы можем активно жить и манипулировать виртуальными предметами. Простейший прообраз такого кажущегося мира уже сейчас существует в сложных компьютерных играх. Информационная революция затронет все стороны жизнедеятельности.

Компьютерные системы: при работе на компьютере с «дружественным интерфейсом» человек будет воочию видеть виртуального собеседника, активно общаться с ним на естественном речевом уровне с аудио- и видеоразъяснениями, советами, подсказками. «Компьютерное одиночество», так вредно влияющее на психику активных пользователей, исчезнет.

Интернет предоставляет также возможность побывать практически «вживую» во многих уголках земного шара – по обоим полушариям разбросаны сотни телевизионных камер, с определенной периодичностью (от нескольких минут до нескольких часов) транслирующих в сеть полученную ими картинку. Их принадлежность самая разнообразная – от частных лиц и организаций до «компетентных органов».

ЭВМ настолько прочно вошли в нашу жизнь, что без них уже невозможно представить практически ни одну сферу жизни и деятельности человека. Любое место работы в настоящее время компьютеризировано. Так как отошли в прошлое бумага и ручка. Компьютер помогает делать расчеты чертить графики, рисунки все, на что человек в прошлом тратил очень много времени и сил.

В дальнейшем ЭВМ будут чаще использоваться в связи с тем, что они позволяют повысить удобство работы, производительность труда и уменьшить трудозатраты.

С расширением областей деятельности человека для них будут разрабатываться свои конфигурации ЭВМ, наиболее удобные и необходимые для этой области, поэтому разнообразие конфигураций, пусть даже в рамках какого-то стандарта, будет постоянно расти.

Множество ученых работают над развитием компьютерных технологий и их мысли двигают прогресс.

Техническое и программное обеспечение, необходимое для создания таких виртуальных систем:

-дешевые, простые, портативные компьютеры со средствами мультимедиа;

-программное обеспечение для «вездесущих» приложений;

-миниатюрные приемо-передающие-радиоустройства (трансиверы) для связи компьютеров друг с другом и с сетью;

-вживляемые под кожу миниатюрные приемо-передающие чипы;

-распределенные широкополосные каналы связи и сети.

Многие предпосылки для создания указанных компонентов и простейшие их прообразы уже существуют (вживляемые под кожу миниатюрные приемо-передающие чипы уже сейчас разработаны фирмой Applied Digital Solution).

Но есть и проблемы. Важнейшая из них – обеспечение прав интеллектуальной собственности и конфиденциальности информации.

Рассмотренная в курсовой работе актуальная тема развития, эволюции компьютерной техники, персональных компьютеров в частности, позволяет сделать вывод о том, что в скором времени научный прогресс перешагнёт все высокотехнологичные для своих времён изобретения. Но на данный момент, индустрия ПК переживает бурный процесс развития. ПК очень быстро дешевеют, однако за счёт увеличения оперативной и постоянной памяти непрерывно появляются всё новые дорогие модели. Эти тенденции продолжаются до сих пор: цены на общедоступный ПК остаются примерно на одном уровне, но характеристики этого общедоступного компьютера непрерывно улучшаются.

В качестве ближайших перспектив развития можно предположить активность в следующих областях:

- эволюционный скачек в области энергообеспечения ПК;

- постоянное совершенствование программного обеспечения, как определяющее в смысловом удобстве и качестве эксплуатации компьютеров;

- интенсификация работ по разработке емких носителей информации;

- совершенствование защищенных локальных сетей ПК.

Список использованной литературы

1. Артемьев. А. работаем на ноутбуке в Windows7. Самоучитель [Текст] / Артемьев. А. – СПб., 2018.
2. Берлинер Э.М. Самоучитель 5-е издание 2019
3. Брябрин В.М. Программное обеспечение персональных ЭВМ. - М.: Наука, 1988.
4. Воройский, Ф. С. Информатика. Новый систематизированный толковый словарь-справочник (Введение в современные информационные и телекоммуникационные технологии в терминах и фактах) [Текст]/ Ф.С. Воройский — 3-е изд., перераб. и доп. — М.: ФИЗМАТЛИТ, 2013. — 760 с
5. Граничин, О.Н. Информационные технологии в управлении / [Текст]. – М.: Бином, 2014.
6. Гольцман В. Работаем на ноутбуке вWindows7. Питер, 2010.
7. Додд, А.З. Мир телекоммуникаций. Обзор технологий и отрасли [Текст] / А.З. Додд. – М.:Олимп-Бизнес, 2015. – 400 с.
8. Игорь Цуканов. HP подтвердила лидерство // Ведомости, № 8 (2030), 18 января 2018
9. Квинт И. Работаем на нетбуке. СПб., Лидер, 2012
10. Ковтанюк Ю.С. Библия пользователя ПК. — М.: «Диалектика», 2017.
11. Кузнецов Е. Ю., Осман В. М. Персональные компьютеры и программируемые микрокалькуляторы: Учеб. пособие для ВТУЗов - М.: Высш. шк. -1991.
12. Локальные вычислительные сети. /Под ред. С.В. Назарова. -В 3-х кн. - М.: Финансы и статистика, 1994 - 1995.
13. Ляхович В. Ф., Крамаров С. О. Основы информатики: учебник. – М., 2015.
14. Мелехин, В.Ф. Вычислительные машины, системы и сети [Текст] / В.Ф. Мелехин, Е.Г. Павловский. – М.: Академия, 2017. – 557 с.
15. Пасько В. Самоучитель работы на персональном компьютере, шестое издание. – М., 2014. – с. 218.
16. Персональный компьютер фирмы IBM и операционная система MS DOS: Пер. с англ. - М.: Радио и связь, 1991.
17. Семененко В.А. Айдидын В.М., Липова А.Д. Электронные вычислительные машины. – М.: Высшая школа, 1991.
18. Сапков, В.В. Информационные технологии и компьютеризация делопроизводства / [Текст]. – М.: Академия, 2018. – 288 с.
19. Степурин А.В. Самоучитель работы на персональном компьютере (ПК). Краткое руководство. – Гатчина: Издательский дом "Вильямс", 2016.
20. Скотт М. Модернизация и ремонт ПК. — 17-е изд. — М.: «Вильямс», 2017.
21. Степаненко О.С. Персональный компьютер, учебный курс, 2-е издание. – СПб.: Компьютерное изд-во "Диалектика", 2000. – с. 195.
22. Современный компьютер: Сб. науч.-попул. статей; Пер. с С56 англ./Под ред. В. М. Курочкина; Предисл. Л. Н. Королева. — М.: Мир, 1986. – с. 10.
23. Трофимов, В. Информационные системы и технологии в экономике и управлении / [Текст]. – М.: Юрайт, 2012. – 528 с.
24. Толковый словарь по вычислительным системам: Пер. с англ. М.: Машиностроение, 1990.
25. Уинн Л. Рош. Библия по модернизации персонального компьютера. - Мн.: ИПП "Тивали-Стиль", 1995.
26. Фигурнов В. Э. «IBM PC для пользователя», 4-е издание, переработанное и дополненое, M., 1993.
27. Фролов А., Фролов Г. Аппаратное обеспечение IBM PC. М.:Диалог-МИФИ, 1992. – с. 102.
28. Хомоненко А.Д. Основы современных компьютерных технологий: Учебник / Под ред. проф., – СПб.: КОРОНА принт, 2015. – 223 с.
29. Шафрин Ю.А. IBM PC.Учебник. – М., 2012.
30. Яковенко Е.А. Компьютерные курсы. Учебник пользователя. – М.: АСП Сталкер, 2016.
31. Яшин, В.Н. Информатика. Аппаратные средства персонального компьютера / [Текст]. – М: Инфра-М, 2017. – 256 с.