Содержание:

Введение

персональный компьютер

На этапе информатизации общества вычислительная техника прочно входит в жизнь и профессиональную деятельность современного человека. Ее применение поистине многообразно и всеобъемлюще. Информатика, включающая в себя все, что связано с применением вычислительной техники, служит в наши дни мощным катализатором научно-технического прогресса. Именно развитию средств вычислительной техники мы обязаны успехами, достигнутыми в автоматизации производственных процессов, в разработке новых технологий, в повышении эффективности труда и управления, в совершенствовании системы образования и в ускорении подготовки кадров.

Почти 27 лет назад, 12 августа 1981 года, компания IBM выпустила на рынок персональный компьютер модели 5150. Это была не первая попытка донести современные технологии до широких масс, но именно компьютеру IBM было суждено произвести революцию в этой области.

Цена компьютера с оперативной памятью объемом в 16 килобайт составляла 1565 долларов. Сегодня такой памяти едва хватило бы на парочку электронных сообщений.

"Трудно себе представить, что можно было сделать на таком компьютере - потому что по современным стандартам он просто ни на что не был способен, - говорит Том Стендэдж, редактор экономического отдела журнала "Экономист". - Хотя тогда он позволил работать с текстовым редактором и электронными таблицами - что до этого было невозможным"^[1].

Термин "персональный компьютер" существовал и ранее, но именно с выходом на рынок модели 5150 слова ПК стали обозначать машину, совместимую со стандартами компании IBM.

Модель 5150 была создана группой из 12 инженеров-разработчиков, которой руководил Дон Эстридж. Его нередко называют "отцом персонального компьютера IBM".

На создание компьютера из деталей, которые можно было купить у различных производителей, у специалистов ушло около года.

Компания IBM стремилась создать компьютер с "открытой архитектурой" - то есть, дав возможность и другим производителям делать совместимые с операционной системой IBM машины. Предполагалось, что основной доход компания сможет получить от лицензирования своей операционной системы BIOS.

Однако другим компаниям удалось обойти проблему лицензирования, и вскоре рынок был просто наводнен персональными компьютерами. При этом ведущую роль среди операционных систем стала играть компания Microsoft.

Свою революцию задумывала и компания Apple - производитель компьютеров Macintosh. Стратегия фирмы была противоположной - компания Apple не собиралась позволять другим устанавливать свою операционную систему на компьютеры. Несмотря на удобство пользования компьютерами Macintosh, им так и не удалось добиться лидирующей позиции - их доля на рынке в лучшие для них времена не превышала 10%.

Сегодня в мире – огромное количество персональных компьютеров. Значительная часть населения планеты просто не представляет своей жизни без умных машин, позволяющих бродить по просторам интернета, писать и получать письма, хранить огромные количества информации, слушать музыку, смотреть фильмы, редактировать фотографии и многое-многое другое.

Однако недавно Рэй Оззи, глава разработок программного обеспечения компании Microsoft, заявил акционерам фирмы, что эра персональных компьютеров подходит к концу.

"Мы живем в другие времена, когда интернет находится в самом центре того, для чего нужен персональный компьютер, - сказал Рэй Оззи. - И поэтому необходимо посмотреть на вещи совсем под другим углом".

Как отмечает Том Стэндэдж, редактор экономического отдела журнала "Экономист", подобное заявление Microsoft - компании, сделавшей огромные деньги именно благодаря персональным компьютерам, означает признание того, что фирме нужно подстраиваться под требования времени.

"Проблема для Microsoft состоит в том, что рост значимости интернета грозит компании потерей доходов от продажи своих программ, - отмечает Стэндэдж. - И поэтому Microsoft как раз не заинтересована в изменении статус-кво".

На сегодняшний день уже немало устройств, которые готовы побороться с персональным компьютером за пальму первенства.

Среди них - новое поколение мультимедийных ПК (от названия пока избавиться не удалось), которые могут подключаться к телевизору и массе других устройств, а также мобильные телефоны и так называемые "наладонники" (карманные компьютеры).

Но слухи о грядущей смерти персонального компьютера могут быть несколько преувеличены - даже если этот сектор в последнее время не испытывает роста, тем не менее, объемы продаж компьютерной индустрии составляют около 200 млрд. долларов в год.

В то же время в развивающихся странах - например, в Китае, а также в некоторых государствах Латинской Америки - сектор персональных компьютеров ежегодно возрастает более чем на 10%.

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

техническая база ПК постоянно совершенствуется, программное обеспечение становится все мошне. Поэтому важным представляется определение критериев в соответствии с которыми производится выбор модели ПК.

Объектом исследования данной выпускной квалификационной работы являются персональные компьютеры.

Предметом исследования является анализ и развития персональных компьютеров.

Цель выполнения данной выпускной квалификационной работы является рассмотрение перспектив развития персональных компьютеров.

Для достижения поставленных целей 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.

Сама идея создания искусственного интеллекта появилась очень давно, но только в 20 столетии ее начали приводить в исполнение. Сначала появились компьютеры, которые были зачастую размером с огромный дом. Использование таких махин было не очень удобно, но мир не стоял на одном месте эволюционного развития — менялись люди, менялась их среда обитания, и вместе с ней менялись и сами технологии, все больше совершенствуясь. И компьютеры становились все меньше и меньше по своим размерам, пока не достигли сегодняшних. ^[2]

Современные вычислительные машины представляют одно из самых значительных достижений человеческой мысли, их влияние на развитие научно-технического прогресса трудно переоценить. Современный компьютер – это универсальное, многофункциональное, электронное устройство.

1. Появление персональных компьютеров

В истории вычислительной техники существует своеобразная периодизация ЭВМ по поколениям. В ее основу первоначально был положен физико-технологический принцип: машину относят к тому или иному поколению в зависимости от используемых в ней физических элементов или технологии их изготовления. Границы поколений во времени размыты, так как в одно и то же время выпускались машины совершенно разного уровня. Когда приводят даты, относящиеся к поколениям, то скорее всего имеют в виду период промышленного производства; проектирование велось существенно раньше, а встретить в эксплуатации весьма экзотические устройства можно и сегодня.

В настоящее время физико-технологический принцип не является единственным при определении принадлежности той или иной ЭВМ к поколению. Следует считаться и с уровнем программного обеспечения, с быстродействием, другими факторами.

Следует понимать, что разделение ЭВМ по поколениям весьма относительно. Первые ЭВМ, выпускавшиеся до начала 50-х годов, были “штучными” изделиями, на которых отрабатывались основные принципы; нет особых оснований относить их к какому-либо поколению. Нет единодушия и при определении признаков пятого поколения. В середине 80-х годов считалось, что основной признак этого (будущего) поколения – полновесная реализация принципов искусственного интеллекта. Эта задача оказалась значительно сложнее, чем виделось в то время, и ряд специалистов снижают планку требований к этому этапу (и даже утверждают, что он уже состоялся). В истории науки есть аналоги этого явления: так, после успешного запуска первых атомных электростанций в середине 50-х годов ученые объявили, что запуск многократно более мощных, дающих дешевую энергию, экологически безопасных термоядерных станций, вот-вот произойдет; однако, они недооценили гигантские трудности на этом пути, так как термоядерных электростанций нет и по сей день.

В то же время среди машин четвертого поколения разница чрезвычайно велика, и поэтому соответствующая колонка разделена на две: А и Б. Указанные в верхней строчке даты соответствуют первым годам выпуска ЭВМ. Здесь ограничимся кратким комментарием.

Чем младше поколение, тем отчетливее классификационные признаки. ЭВМ первого, второго и третьего поколений сегодня, в конце 90-х годов – в лучшем случае музейные экспонаты. Машина первого поколения – десятки стоек, каждая размером с большой книжный шкаф, наполненных электронными лампами, лентопротяжными устройствами, громоздкие печатающие агрегаты, и все это на площади сотни квадратных метров, со специальными системами охлаждения, источниками питания, постоянно гудящее и вибрирующее (почти как в цехе машиностроительного завода). Обслуживание – ежечасное. Часто выходящие из строя узлы, перегорающие лампы, и вместе с тем невиданные, волшебные возможности для тех, кто, например, занят математическим моделированием. Быстродействие до 1000 операций/с и память на 1000 чисел делало доступным решение задач, к которым раньше нельзя было и подступиться.

Приход полупроводниковой техники (первый транзистор был создан в 1948 г., а первая ЭВМ с их использованием – в 1956 г.) резко изменил вид машинного зала -более нормальный температурный режим, меньший гул (лишь от внешних устройств) и, самое главное, возросшие возможности для пользователя. Впрочем, непосредственного пользователя к машинам первых трех поколений почти никогда не подпускали – около них колдовали инженеры, системные программисты и операторы, а пользователь чаще всего передавал в узкое окошечко или клал на стеллаж в соседнем помещении рулон перфоленты или колоду перфокарт, на которых была его программа и входные данные задачи. Доминировал для машин первого и второго поколении монопольный режим пользования машиной и/или режим пакетной обработки; в третьем поколении добавился более выгодный экономически и более удобный для пользователей удаленный доступ – работа через выносные терминалы в режиме разделения времени.

Уже начиная со второго поколения, машины стали делиться на большие, средние и малые по признакам размеров, стоимости, вычислительных возможностей. Так, небольшие отечественные машины второго поколения (“Наири”, “Раздан”, “Мир” и др.) с производительностью порядка 104 оп/с были в конце 60-х годов вполне доступны каждому вузу, в то время как упомянутая выше БЭСМ-6 имела профессиональные показатели (и стоимость) на 2 – 3 порядка выше.

В начале 70-х годов, с появлением интегральных технологий в электронике, были созданы микроэлектронные устройства, содержащие несколько десятков транзисторов и резисторов на одной небольшой (площадью порядка 1 см2 ) кремниевой подложке. Без пайки и других привычных тогда в радиотехнике действий на них “выращивались” электронные схемы, выполняющие функции основных логических узлов ЭВМ (триггеры, сумматоры, дешифраторы, счетчики и т.д.). Это позволило перейти к третьему поколению ЭВМ. техническая база которого – интегральные схемы.

При продвижении от первого к третьему поколению радикально изменились возможности программирования. Написание программ в машинном коде для машин первого поколения (и чуть более простое на Ассемблере) для большей части машин второго поколения является занятием, с которым подавляющее большинство современных программистов знакомятся при обучении в вузе, а потом забывают. Появление процедурных языков высокого уровня и трансляторов с них было первым шагом на пути радикального расширения круга программистов. Научные работники и инженеры сами стали писать программы для решения своих задач.

Уже в третьем поколении появились крупные унифицированные серии ЭВМ. Для больших и средних машин в США это прежде всею семейство IBM 360/370. В СССР 70-е и 80-е годы были временем создания унифицированных серии: ЕС (единая система) ЭВМ (крупные и средние машины), СМ (система малых) ЭВМ и “Электроника” (серия микро-ЭВМ). В их основу были положены американские прототипы фирм IBM и DEC (Digital Equipment Corporation). Были созданы и выпущены десятки моделей ЭВМ, различающиеся назначением и производительностью. Их выпуск был практически прекращен в начале 90-х годов, но многие из них еще используются в самых разных сферах деятельности, включая образование (например, компьютеры ДВК, БК, а также УКНЦ – аналоги мини-ЭВМ типа PDP-11 фирмы DEC).

1.1 Виды персональных компьютеров

Ноутбук. Компактные компьютеры, содержащие все необходимые компоненты (в том числе монитор) в одном небольшом корпусе, как правило, складывающемся в виде книжки (рис. 1.). Приспособлены для работы в дороге, на небольшом свободном пространстве. Для достижения малых размеров в них применяются специальные технологии: специально разработанные специализированные микросхемы (ASIC), ОЗУ и жесткие диски уменьшенных габаритов, компактная клавиатура, не содержащая цифрового поля, внешние блоки питания, минимум гнезд расширения.

Как правило, содержат развитые средства подключения к проводным и беспроводным сетям, встроенное мультимедийное оборудование (динамики, часто микрофон и веб-камеру). Вычислительная мощность обычно раза в два уступает настольным ПК при сравнимой цене, однако, объём памяти и накопителей может быть меньше. Очень компактные модели не содержат CD/DVD-накопителя.

Посредством специальных доков ноутбуки могут превращаться в настольные ПК: вставляя ноутбук в такой док, пользователь подключает к вычислительным устройствам ноутбука внешний большой экран, полноразмерную клавиатуру, мышь, динамики и порты подключения.^[3]

Рис. 1. Ноутбук

Планшетный персональный компьютер. Аналогичны ноутбукам, но содержат чувствительный к нажатию экран и не содержат механической клавиатуры (рис. 2.). Ввод текста и управление осуществляются через экранный интерфейс, часто доработанный специально для удобного управления пальцами. Некоторые модели могут распознавать рукописный текст, написанный на экране.

Чаще всего корпус не раскрывается, как у ноутбуков, а экран расположен на внешней стороне верхней поверхности. Бывают и комбинированные модели, у которых корпус может поворачиваться на оси и раскрываться, предоставляя доступ к расположенной внутри клавиатуре.

Вычислительная мощь уступает настольным ПК, так как для длительной работы без внешнего источника питания приходится использовать энергосберегающие процессоры, накопители и экран.

Рис. 2. Планшетный персональный компьютер

Карманные ПК. Сверхпортативные устройства, умещающиеся в кармане (рис.3.). Управление ими, как правило, происходит с помощью небольшого по размерам и разрешению экрана, чувствительного к нажатию пальца или специального пера (стилуса), а клавиатура и мышь отсутствуют. Некоторые модели, впрочем, содержат миниатюрную фиксированную или выдвигающуюся из корпуса клавиатуру.

Разрешение экрана невелико, как правило 320х400 (экран может использоваться и боком, тогда разрешение становится 400х320), в некоторых моделях — 640х480 (т. н. VGA-разрешение).

В таких устройствах используются сверхэкономичные процессоры и флэш-накопители небольшого объёма, поэтому их вычислительная мощь несопоставима с настольными ПК. Тем не менее, они содержат все признаки персонального компьютера: процессор, накопитель, оперативную память, монитор, операционную систему, прикладное ПО и даже игры.

Все более популярными становятся КПК, содержащие функции мобильного телефона (коммуникаторы). Встроенный коммуникационный модуль позволяет не только совершать звонки, но и подключаться к Интернету в любой точке, где есть сотовая связь совместимого формата (GSM/GPRS, CDMA).

Рис. 3. Карманные ПК

1.2 Тенденции развития персонального компьютера и технологии будущего

Сегодня персональный компьютер стал еще более доступным для населения, более мощным и «гибким». Под «гибкостью» понимается приспособляемость компьютера к различным условиям эксплуатации. Если пользователю нужна мощная «рабочая лошадка», то он приобретает настольный компьютер, который, при желании, можно дополнить, обновить его аппаратную часть, для соответствия выполняемым задачам.

Если ключевое требование при выборе – это мобильность, то тут тоже огромный выбор переносных ПК, или ноутбуков. Их особенность состоит в том, что все базовые устройства ввода-вывода информации находятся в едином переносном корпусе, обладающим возможностью работать от аккумуляторной батареи. К тому же, благодаря повсеместному внедрению интерфейсa USB, к ноутбуку можно подключить любое устройство и считать с него данные. Сегодня на компьютерном рынке представлено огромное количество моделей ноутбуков, в том числе и промышленные модели, защищенные от вредного воздействия пыли, влаги и воды, модели с повышенной и сверхвысокой емкостью аккумулятора, позволяющие работать без подключения к электрической сети максимально продолжительное время.

Отдельной категорией ПК следует отметить приобретшие в последнее время большую популярность нетбуки. Нетбук – это небольшой ноутбук, предназначенный для доступа к Интернету и работы с офисными приложениями.

Нетбуки отличаются компактными размерами (диагональ экрана 7—10 дюймов или 17,8—25,4 см), небольшим весом, низким энергопотреблением и относительно невысокой стоимостью. Способствует повышению популярности нетбуков также операционная система Internet OS iСloud, которая представляет собой интерактивную веб-страницу, доступную по адресу os.icloud.com через современный веб-браузер и предназначена для выполнения в среде XML виртуальной машины (на стороне клиента) специально созданного программного обеспечения. Проще говоря, эта ОС уже не установлена на машине пользователя, а на удаленном сервере, используя его ресурсы и дисковое пространство. К тому же, пользователь имеет доступ к своему личному рабочему столу из любой точки мира, с любого компьютера, снабженного доступом в Интернет. iCloud – одна из первых и самая на сегодняшний день стабильная сетевая ОС. Некоторые эксперты считают, что именно сетевые операционные системы, так называемые облака, в будущем полностью поменяют современное представление о ПК.

С 1999 по 2002 год в области персональных компьютеров действовали международные сертификационные стандарты – спецификации РС99-РС2002. Они регламентировали принципы классификации персональных компьютеров и оговаривали минимальные и рекомендуемые требования к каждой из категорий. 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).^[4]

Каждая категория имела свои особенности: для портативных ПК обязательным было наличие средств компьютерной связи, в категории рабочих станций предъявлялись повышенные требования к устройствам хранения данных, а в категории развлекательных ПК – к средствам воспроизведения графики и звука.

Одна из целей такой стандартизация состояла и в том, чтобы наметить пути дальнейшего развития и совершенствования персональных компьютеров. Однако развитие аппаратных средств персонального компьютера привело к постепенному размытию границ между разными категориями, а планы развития часто не оправдывались. Поэтому обновление этих стандартов было прекращено, хотя при приобретении компьютера для конкретных задач классификацию, введенную этими стандартами, все еще полезно держать в голове.

Последние годы развития компьютерных и информационных технологий были направлены не столько на какие-то технологические новшества, сколько на упрощение интерфейсов, то есть способов общения пользователя и компьютера. Пока и в этой сфере особенных нововведений нет, однако великие умы современности время от времени пытаются спрогнозировать, какими будут компьютеры через 10-20 лет.

В деталях прогнозы и, отчасти, мечты о будущем современной компьютерной техники расходятся, однако практически все, кто пытается представить себе, какими будут компьютеры через несколько лет, считают, что они будут не только не похожи на своих современников, но еще и будут обладать невиданным сегодня функционалом.

Так, корпорация Microsoft недавно представила свой отчет, в котором сказано, что "к 2020 году такие понятия как «интерфейс» и «пользователь» могут стать совершенно устаревшими – ведь компьютеры еще плотнее соединятся с людьми, станут неотъемлемой частью жизни каждого, а не единиц.. Для того чтобы сделать наше «общение» с продвинутыми технологиями еще более активным и простым, и продвигается идея «взаимодействия человек-компьютер»: компьютеры станут более практичными и восприимчивыми к нуждам пользователей".

А в своем недавнем выступлении Билл Гейтс заявил, что скоро клавиатура исчезнет как артефакт и люди будут управлять компьютером, например, с помощью голосовых команд.

В чем же будут выражаться эти изменения и существуют ли предпосылки считать именно так?

Уже сегодня существует устройство, которое способно управляться силой мысли. Оно было представлено на выставке CeBit в Ганновере. Устройство под названием Berlin Brain-Computer Interface (BBCI) еще назвали интерфейсом между мозгом человека и операционной системой компьютера. Оно выглядит как резиновая шапочка со 128 электродами, которая одевается на голову человека и считывает биосигналы мозга и в ответ на них управляет курсором. То ест человек мысленно управляет курсором, который движется по экрану компьютера. Понятно, что это устройство – только прародитель тех, которые будут созданы с использованием этой технологии.

Кроме этого, ведутся активные разработки и в области вживления компьютера непосредственно в организм человека. В этом случае вовсе интерфейс не нужен. И даже такие разработки уже существуют - израильские ученые создали молекулярный компьютер, использующий ферменты для произведения подсчетов.

Из всех этих технологий, наиболее реальной на сегодняшний день является все же технология голосового интерфейса, тем более, что в распознавании человеческой речи ученые и разработчики продвинулись в последнее время – уже сейчас существуют программные продукты, которые могут управляться голосовыми командами, а совсем новые технологии распознавания речи позволяют даже проводить поиск внутри звуковых файлов.

Если же рассматривать не с точки зрения технологий, а с точки зрения общих концептуальных возможностей, доступных компьютерам будущего, то наиболее ожидаемыми, и, возможно, доступными станут семантические связи между данными, которые часто называют концепцией Интернета будущего. Мыслящая Сеть, в которой будет гораздо проще найти информацию – вот еще один концепт ИТ-технологий будущего, приверженцем которого является создатель.

1.3 Виды и структура ПК

В современной информатике типы компьютеров различаются в зависимости от их назначения, архитектуры, размеров и функциональных возможностей.

По назначению выделяют следующие виды компьютеров:

а) универсальные - предназначены для решения различных задач, типы которые не оговариваются. Эти ЭВМ характеризуются:

разнообразием форм обрабатываемых данных (числовых, символьных и т.д.) при большом диапазоне их изменения и высокой точности представления;

большой емкостью внутренней памяти;

развитой системой организации ввода-вывода информации, обеспечивающей подключение разнообразных устройств ввода-вывода.

б) проблемно-ориентированные - служат для решения более узкого круга задач, связанных, как правило, с управлением технологическими объектами, регистрацией, накоплением и обработкой небольших объемов данных, выполнением расчетов по несложным правилам. Они обладают ограниченным набором аппаратных и программных средств.

в) специализированные - применяются для решения очень узкого круга задач. Это позволяет специализировать их структуру, снизить стоимость и сложность при сохранении высокой производительности и надежности. К этому классу ЭВМ относятся компьютеры, управляющие работой устройств ввода-вывода и внешней памятью в современных компьютерах. Такие устройства называются адаптерами, или контроллерами.

По размерам и функциональным возможностям различают четыре вида компьютеров: суперЭВМ, большие, малые и микроЭВМ.

СуперЭВМ являются мощными многопроцессорными компьютерами с огромным быстродействием. Многопроцессорность позволяет распараллеливать решение задач и увеличивает объемы памяти, что значительно убыстряет процесс решения. Они часто используются для решения экспериментальных задач, например, для проведения шахматных турниров с человеком.

Большие ЭВМ (их называют мэйнфреймами от англ. mainframe) характеризуются многопользовательским режимом (до 1000 пользователей одновременно могут решать свои задачи). Основное направление – решение научно-технических задач, работа с большими объемами данных, управление компьютерными сетями и их ресурсами.

Малые ЭВМ используются как управляющие компьютеры для контроля над технологическими процессами. Применяются также для вычислений в многопользовательских системах, в системах автоматизации проектирования, в системах моделирования несложных объектов, в системах искусственного интеллекта.

По назначению микроЭВМ могут быть универсальными и специализированными. По числу пользователей, одновременно работающих за компьютером – много- и однопользовательские. Специализированные многопользовательские микроЭВМ (серверы - от англ. server) являются мощными компьютерами, используемыми в компьютерных сетях для обработки запросов всех компьютеров сети. Специализированные однопользовательские (рабочие станции – workstation, англ.) эксплуатируются в компьютерных сетях для выполнения прикладных задач. Универсальные многопользовательские микроЭВМ являются мощными компьютерами, оборудованными несколькими терминалами. Универсальные однопользовательские микроЭВМ общедоступны. К их числу относятся персональные компьютеры – ПК. Наиболее популярным представителем ПК в нашей стране является компьютер класса IBM PC (International Business Machines – Personal Computer).

По конструктивным особенностям ПК делятся на стационарные (настольные – тип DeskTop) и переносные. В свою очередь переносные ПК встречаются различных типов, например, ноутбуки, органайзеры, карманные и т.д.

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

1.4 Роль и перспективы развития ПК в современной жизни

Персональный компьютер - это первый в истории индивидуальный инструмент, который позволяет заметно увеличить активность интеллектуальной деятельности человека, появившееся в результате его стремления к своей высшей цели - свободной творческой реализации. Основное назначение персонального компьютера заключается в том, чтобы освободить человека от гнета рутинной обработки информации, оставляя ему делать то, что он может делать лучше, чем любой из созданных им приборов - концептуально мыслить. При этом окончательной целью информатизации является общество, представляющее собой взаимодействующую глобальную компьютерную сеть.^[5]

Статистические исследования показывают, что значительная часть тех, кто в последнее время приобретает компьютеры домой, делают это преимущественно для того, чтобы получить доступ к компьютерной сети - Internet. По прогнозам через несколько лет значительная доля всех коммерческих и финансовых пересылок будет также проходить через компьютерную сеть, поэтому, решения в плане коммуникаций посредством офисных технологий как "для дела", так и "для дома" стали фактически мировым стандартом. Не случайно связка Intel-Microsoft «гнет свою линию»: «Internet-компьютер – для каждого», ведь главное задача персональных компьютеров в том, чтобы при усилении интеллектуальных способностей каждого разумного члена человеческого общества дать ему максимум возможностей в общении с другими интеллектуальными «собратьями».

Персональный компьютер подвергается столь стремительной модернизации как никакое другое техническое устройство.

С момента появления в начале 80-х годов прошлого столетия до настоящего времени, например, емкость жесткого диска увеличилась с 10 Мбайт до 360 Гбайт, и продолжает наращиваться. Тактовая частота микропроцессоров возросла в 1000 раз от 4,7 МГц в самом первом персональном компьютере до 7 ГГц в последних моделях.

Свет (оптическое излучение) представляет собой электромагнитное излучение с длиной волны от 0.01 нм до 1 см (или частотами от 3х1010 Гц до 3х1019 Гц). Видимое излучение – это электромагнитные волны с длинами от 400 до 760 нм. Инфракрасное излучение начинается при длине волны 1 мм (или 300 ГГц). Источником таких волн являются атомы и молекулы, в которых происходит изменение энергетических состояний электронов, т.е. при переходах из одного в другое энергетическое состояние электронов во внешних оболочках. А ведь химические свойства атомов как раз и определяются электронами его внешней оболочки. Остается лишь гадать, до каких тактовых частот дойдут производители микропроцессоров.

Сегодня не надо быть специалистом, чтобы управлять компьютером дома. Если еще десять лет назад без знания языка программирования и команд операционной системы обойтись было невозможно, то сегодня с умной машиной общаются наши дети. Кроме того, машина способна воспринимать и воспроизводить музыку, речь, графику, мультипликацию и видео. Такую машину называют мультимедиа-компьютер.

Что можно делать, используя современный мультимедийный компьютер дома:

коммуникации: связь с другими компьютерами, электронная почта, доступ к информационным ресурсам компьютерных сетей;

работа: подготовка текстов, делопроизводство, финансовый учет; программирование;

образование: справочные, обучающие и познавательные системы для всей семьи;

творчество: настольное издательство, компьютерная графика и анимация, компьютерная музыка и работа с видео, создание мультимедийных презентаций;

досуг: игры (в том числе развивающие), коллекционирование музыки, компьютерной анимации, фотографий и видеофильмов.

Но и это еще не все. На наших глазах происходит самая крупная революция в средствах мультимедиа - появился совершенно новый стандарт формата записи компакт дисков - DVD (Digital Versatile Disk - цифровой универсальный диск).

Компакт-диск (CD - Compact Disk) совершил революцию в хранении компьютерных данных и в бытовой аудиоаппаратуре. В свою очередь, бум на CD-диск резко увеличил спрос на мультимедийные домашние компьютеры. Но CD-диски имеют некоторые ограничения, основным из которых является его информационная емкость – 640 (700, 800) Мбайт.

В отличие от обычных CD-дисков, DVD-диски могут быть двухсторонними и иметь по два информационных слоя с каждой стороны. Емкость одностороннего диска DVD составляет 4,7 Гбайт. Двухслойный и двухсторонний диск имеет емкость 17 Гбайт. Одностороннего диска с запасом хватит для записи одного полнометражного фильма в обычном формате (а не в каком-нибудь «сжатом», как MPEG4) с изображением высокого разрешения и высококачественным звуком (пять отдельных звуковых каналов и канал для баса). Кроме того, DVD-диске остается место для записи звуковых дорожек на восьми языках, и треки для 32 видов субтитров, так что можно записать звуковое сопровождение к фильму на любом из наиболее распространенных языков мира.

На диски DVD может записываться самая разнообразная информация: видеозаписи (DVD-Video), звук (DVD-Audio), а также любые компьютерные файлы в однократной (DVD-R) или многократной (DVD-RW) записи. DVD-диски являются одним из самых перспективных видов накопителей для персональных компьютеров.

1.5 Развитие мультимедиа-технологий

Телевидение. Нет ничего проще, чем превратить компьютер в телевизор. Для этого необходимо приобрести только специальный TV-тюнер. Эти устройства выпускаются, как и модемы, в двух вариантах – встроенные или внешние. Кстати, нет, и не может, быть более качественных телеэкранов, чем монитор компьютера. Сегодня все мониторы выпускаются с размером экрана не менее 17 дюймов. Современные микропроцессоры позволяют реализовать любой цифровой фильтр по отчистке аналогового видеосигнала от радиопомех. В то же время уже сегодня тактовые частоты микропроцессоров позволяют снять все барьеры к массовому переходу на полностью цифровое телевещание.

Используя современный монитор (или мультимедийный проектор) и компьютерную акустику, выполненную в стиле «surround» (звук вокруг) можно получить домашний театр с хорошими характеристиками.

Видео. Видеокарты современных компьютеров имеют специальный видеовыход (TV-out), сигнал с которого может быть передан непосредственно на телевизор. При этом телевизор превращается в дублирующий монитор, т.е. все, что появляется на экране дисплея персонального компьютера, отображается на экране телевизора. Таким образом, компьютер превращается в игровую видео-приставку. Кроме того, компьютер может выполнять функцию видеомагнитофона, если на компьютере воспроизводить видеофрагмент, записанный, например, на компакт диске. Кроме того, некоторые видеокарты оснащены видеовходами для записи сигнала непосредственно с видеокамеры или видеомагнитофона на жесткий диск компьютера.^[6]

Производитель самой массовой операционной системы Windows компания Microsoft уже поставляет в ее комплекс программ под названием «Windows Movie Maker» (мастер видео фрагментов). Дело в том, что современные цифровые видеокамеры имеют специальный выход для подключения к компьютеру через USB-порт, позволяющий перетащить видео ролик в компьютер. Программное обеспечение позволяет каждому достаточно профессионально смонтировать фильм собственного производства. Затем с помощью пишущего накопителя компакт дисков (CD-recorder или DVD-recorder) любительский фильм можно сохранить для домашнего архива.

Фото. Как для современных цифровых видеокамер уже сегодня не требуется видеокассет, так и современным цифровым фотокамерам не требуется фотопленки. Снимки могут накапливаться в памяти цифровой фотокамеры. Перенеся картинки на жесткий диск персонального компьютера, каждый получает неограниченные возможности по их «доработке» и «шлифовке» Полученные коллекции картинок можно также записать на компакт-диск в виде электронного фотоальбома. И если возникает желание напечатать изображения, то современные цветные струйные принтеры практически не уступят по качеству оттисков фотоавтоматам типа «Кодак». Но если у вас уже имеются обычные фотоснимки, то нет ничего проще, чем превратить их в компьютерные файлы, используя при этом специальное устройство – сканер. Кроме того, фотографии или любые другие изображения, хранящиеся в виде файлов легче, качественнее и надежнее передать в любую точку земного шара посредством электронной почты.

Музыка. Аналогично и развитие музыкальной техники сегодня можно выразить одной фразой: «Долой магнитные носители фонограмм!»

Все отлично помнят, как практически мгновенно исчезли с прилавков магазинов виниловые диски («пластинки») и катушки с магнитной лентой («бабины»). Сегодня зарождается примерно такой же процесс, связанный с ликвидацией портативных магнитных лент («кассет»).

Для мобильных людей появились устройства с цифровой памятью на интегральных микросхемах (цифровые «MP3-плееры»), в которых вообще не будет никаких сменных носителей с музыкой (аудиоинформацией). Музыка записывается в микросхемы памяти MP3-плеера непосредственно с домашнего компьютера через коммуникационный USB-порт.

Для коллекционеров музыки появление DVD-стандарта позволяет значительно освободить свои полки. Дело в том, что современный формат записи, используемый в DVD-дисках, позволяет увеличивать объем памяти диска как минимум в 7 раз и как максимум в 26,5 раз. Другими словами, максимальное время звучания может быть увеличено с 72 мин (компакт диск диаметром 133 мм, записанный в аналоговом формате CD) до 8,5…24 часов (компакт диск диаметром 133 мм, записанный в аналоговом формате DVD). Что же касается цифрового формата сжатия аудио-фонограмм, то уже сегодня обычные CD-диски (133 мм) с музыкой в формате MPEG-3 звучат 8..9 часов. Представляете, что если их записать в цифровом формате по технологии DVD.

И это еще не все, по прогнозам экспертов даже дискеты (floppy-диски) должны также в скором времени исчезнуть. На их смену придут устройства называемые Flash USB Drive или Memory-Stick. Это переносные модули памяти, подключаемые к работающему компьютеру через USB-порт. При этом его можно использовать как любой другой диск вашего компьютера со скоростью обмена данными более высокой, чем у компакт-дисков, дискет и так называемых ZIP-носителей. Срок хранения данных без перезаписи – 10 лет. Уже сегодня такие устройства выпускаются емкостью 16, 32, 64, 128 и 256 Мбайт, на подходе 512 Мбайт и 1 Гбайт. А представляете, как будут рады автомобилисты, когда такие устройства, на которые не действует никакая тряска и вибрация, будут применяться в качестве носителей музыкальных фонограмм. Записал музыку с компьютера в USB-драйвер, вставил его в автомагнитолу, и вперед по дороге с высококачественным звуком…

Качество компьютерного воспроизведения музыкальных фрагментов уже конкурирует с профессиональным оборудованием. Современные звуковые карты позволяют не только качественно воспроизводить звук, но и применять различные звуковые эффекты.

Современные компьютеры разнообразны. Хотя в принципе все они работают по одной и той же классической схеме, но отличаются друг от друга не только внешним видом, но даже и типом платформы (платформа Apple или IBM), которые определяют виды используемых комплектующих и виды программного обеспечения. Самое значимое, среди достижений компьютерной науки это Интернет – всемирная компьютерная сеть.

История Интернета началась в середине прошлого века. Перед учеными была поставлена проблема: необходима была четкая, налаженная система, позволяющая обмениваться информацией по принципу «каждый с каждым».

В эту сеть требовалось объединить не только компьютеры, служившие мозговым центром любой исследовательской лаборатории, но и множество мелких локальных «подсетей». И вот в январе 1969 года всего за несколько минут была запущена система, связавшая между собой четыре компьютера в разных концах зесного шара.

Сеть развивалась с такой скоростью, что вскоре стало ясно: необходимо полностью переработать механизм доступа к Arpanet. Появление протокола «ТСP/IP» (Transmission Control Protocol/Internet Protocol) позволило пользователям с легкость подключаться к Интернету при помощи обычной телефонной линии.

Развитие сети шло быстрыми темпами. Всего за шесть лет существования в качестве открытой информационной сети число подключенных к ней пользователей увеличилось более чем в 100 раз.

В начале 90-х годов прошлого века получил распространение графический способ отображения информации в сети в виде «страничек», способных нести не только текст, как раньше, но и графику, а позднее – еще и элементы мультимедиа (звук и даже видео).

Интернет подразделяется на уровни. Самый нижний и самый массовый уровень Интернета это простые пользователи, подключенные к сети через низкоскоростной телефонный канал или локальную сеть. Скорость передачи данных на этом уровне очень мала – не более нескольких килобайт в секунду. Пользователи, связанные с Интернетом через волоконно-оптический кабель, могут получать информацию из сети уже со скоростью до нескольких Мбит в секунду.

Следующий уровень сети – провайдеры. Провайдеры – держатели еще более мощных и скоростных каналов связи, которыми не только пользуются сами, но и предоставляют возможность подключения к сети конечным пользователям и другим провайдерам классом ниже.

Для удобства работы с Интернетом серверы сети делятся на логические группы – так называемые доменные зоны, которые в свою очередь делятся на географические и тематические. Географическая доменная зона выделяется каждому государству, подключенному к сети посредством своих компьютеров.

Тематическая доменная зона зависит только от типа учреждения, которое владеет данным сервером.

К сервисам Интернета относится – электронная почта (email). Благодаря наличию электронной почты пользователи имеют возможность обмениваться персональными сообщениями, пересылать дуг другу различные документы, картинки, программы. Скорость доставки почты практически мгновенная. Она не зависит от скорости передвижения живого почтальона или машины, забирающей письма из почтового ящика. Электронная почта надежна. Вероятность пропажи письма минимальна.

По электронной почте можно отправить не только текстовое сообщение, но и графическое изображение, переслать видео и аудио сообщение.

Всемирная паутина (Word Wide Web, WWW) настолько популярна, что многие пользователи Интернета полагают, что выражение «всемирная паутина» (Word Wide Web) является синонимом Интернета. Web – это гигантская гипертекстовая система, в которой документы, рассоложенные по всему миру, связаны с друг другом ссылками. Именно гиперссылки связывают воедино все ресурсы сети. Гиперссылками могут быть оснащены не только текстовые файлы, но и графические элементы.

Чат (chat-беседа) – сервис Интернета, популярный среди людей, любящих медленные разговоры преимущественно «ни о чем».

Web-форумы – также система общения между пользователями. Часто это форумы поддержки созданные компаниями для обеспечения информацией своих клиентов.

Программы-браузеры – браузером, называют программу, которая служит для просмотра страниц Интернета. На сегодняшний день существует множество таких программ, самые известные – это Internet Explorer, Opera, Netscape Navigator.

Недостатком указанного браузера, является его громоздкость, слишком сложный интерфейс и 3-х мерные «кнопочки» панели управления размером с пол экрана.

Одной из главных частей Интернета являются различные поисковые системы. Они нужны в тех случаях, когда точный адрес сайта не известен. Поиск в них обычно производится по ключевым словам.

Поисковых систем сейчас огромное количество: это, прежде всего, Rambler, Yandex, mail.ru, Google, Yahoo, Aport. Помимо выше перечисленных гигантов существуют ещё очень много мелких поисковых систем, но поиск в них не всегда бывает точный. Разные поисковики нужны для разных вещей: например, Yahoo и Google признаны лучшими по поиску изображений.

На сегодняшний день одной из главных проблем Интернета являются вирусные атаки. Вирус – это, прежде всего программа. Но эта программа отличается от обыкновенного ПО (программного обеспечения) тем, что одной из главных её задач являются вредоносные действия. Вредоносные действия могут носить разный характер от различных шуток до полного уничтожения информации с жёсткого диска или ещё хуже: вывода из строя материнской платы путём порчи настроек управляющей микропрограммы-BIOS.

После попадания на компьютер любой, уважающий себя вирус, начнёт размножаться с бешеной скоростью (несколько 1000 копий в день) прикрепляясь ко всем программам. Только после размножения начинает проявляться его «характер».

2. Перспективы и тенденции развития ПК

2.1 Перспективы развития ПК

Персональный компьютер мультимедиа. «В будущем, — гласит предсказание на Web-узле анимированного шоу Мэтта Гренинга под названием Futurama, — люди станут жить вдвое дольше, а компьютеры — умирать вдвое быстрее».

Слухи о скорой кончине ПК, возможно, преждевременны, но они не обязательно преувеличены. Никто не в состоянии сказать, как он переживет приближающееся нашествие суперинтеллектуальных вычислительных устройств — от беспроводных телефонов до бытовой техники. Такие изделия способны сделать ПК менее необходимым, особенно если они окажутся более простыми в эксплуатации и не будут так часто давать сбой^[7].

В скором будущем ПК, скорее всего, станут меньше и намного мощнее, а их экраны — тоньше и ярче. А процесс распознавании речи превратит мышь и клавиатуру в музейные экспонаты, но устаревающий ПК, пройдя курс хирургических операций и косметического массажа, вероятно, еще удержится на сцене — по крайней мере, некоторое время.

Современные возможности компьютерных систем распознавания речи очень часто провозглашаются наиболее естественным интерфейсом для ПК, и их разработка остается одним из самых активных разрабатываемых направлений в отрасли IT. Луис Воо, президент и генеральный директор компании Lernout & Hauspie — ведущей фирмы в области речевых технологий, считает, что аппаратное и программное обеспечение достигли уровня, на котором речевой ввод может быть независимым от диктора — иначе говоря, становится ненужным этап тренировки. Благодаря успехам техники аппаратного и программного шумоподавления, по мнению Воо, скоро появятся ненаправленные компьютерные микрофоны, которые способные выделять подаваемые голосовые команды из фонового шума, который стоит в комнате или на улице. По его мнению, системы с голосовым интерфейсом станут частью повседневной работы с компьютером в течение ближайших трех—пяти лет.

Компьютеры научаются также узнавать лица, прослеживать взгляд и даже чувствовать настроение человека. Именно вокруг таких биометрических технологий построена исследовательская программа IBM под названием Blue Eyes («Голубые глаза»). «Одним из интересующих нас направлением,рассказвает Моррис (директор исследовательского центра IBM), — являются внимательные пользовательские интерфейсы. Это такие интерфейсы, которые обращают внимание на вас, когда вы обращаете внимание на них».

Одна из разрабатываемых технологий, отслеживания взгляда, состоит в том, что на верху экрана устанавливается компьютерная камера, которая следит за зрачками человека. По тому, на каком месте монитора он сосредотачивает взгляд, компьютер «чувствует», какая информация ему нужна, и вызывает ее на экран — щелкать на гиперссылке не требуется.

У таких систем распознавания лиц найдутся и другие применения. Например, компьютер с постоянно включенной камерой может сканировать лицо всякого садящегося за него человека, и если это окажется вдруг кто-то, не имеющий доступа к данной машине, то блокировать клавиатуру, а если один из постоянных пользователей — подстраиваться под него. «Ваш дисплей мог бы регулировать размер шрифта в зависимости от того, в каком месте комнаты вы находитесь, — говорит Моррис. — Он мог бы узнавать в лицо членов вашей семьи и сразу же выдавать соответствующим образом настроенную информацию».

Также есть еще один проект в рамках программы Blue Eyes — компьютерная мышь, способная чувствовать настроение: она будет оценивать эмоциональное состояние пользователя, измеряя через кончики пальцев его пульс, температуру и кожно-гальванический рефлекс. Возможные применения такого устройства относятся, по словам разработчиков, к областям видеоигр и изучения рынка. Авторам игры «чувствительная мышь» расскажет о том, в какие моменты человек волнуется или боится, а исследователям рынка — о том, что он чувствует, отвечая на те или иные вопросы при заполнении на компьютере опросного листа.

Хотя с точки зрения функции сейчас компьютеры сделали огромный шаг вперед, с их формой почти ничего не произошло. Корпус, монитор, клавиатура так и остались серовато-бежевыми. Быть может, мы и покупаем «Феррари» новейшей модели, но с виду они мало отличаются от «Фордов» выпуска 1985 г.

Лишь на некоторых новых машинах — таких как EOne фирмы EMachines или высококлассные универсальные системы типа Z1 компании NEC — заметны новшества, да и те носят косметический характер.Но будущие «придумки» могут опрокинуть наши представления о ПК и вынуть машину из коробки. В Intel, например, изучается идея ПК-пуфика (Ottoman PC) — мощного домашнего компьютера с процессором Pentium core 7i, поднимающимся ЖК-монитором и беспроводной клавиатурой, смонтированного в виде подставки для ног, «органически сочетающейся с любым диваном или креслом». А компания Lexmark, производящая принтеры, тем временем разрабатывает в сотрудничестве с Колледжем изящных искусств университета шт. Кентукки дизайн рабочего места для офиса будущего. Среди его стильных компонентов — просвечивающий монитор, складная беспроводная клавиатура (похожая по виду на «высокотехнологичную» сумочку), которую можно носить по всему зданию и использовать с любым ПК, принтер, выпрыскивающий из картриджей и краску, и бумагу, а также «умный» стол, чувствующий приближение пользователя и подстраивающийся под его рост.

В один прекрасный день все эти вещицы вполне могут стать реальностью. Но и сейчас нам грех жаловаться: ведь компьютеры постоянно делаются меньше, быстрее и дешевле.

Но все же в нашу жизнь уже прочно вошли жидкокристаллические мониторы, которые удачно вписываются в интерьер, что так же важно, как и отделка помещения офиса. Первая модель ЖК-монитора впервые была создана 1970 Фергесоном. Но в то время еще жидкокристаллические мониторы потребляли слишком много энергии, контрастность изображения была слабой и имели ограниченный срок эксплуатации. Но впервые его дебют произошел в 1971 году, где он был одобрен. Сам же жидкокристаллический монитор состоит из двух стеклянных или пластиковых пластин, между которыми всегда находится суспензия, а в ней в свою очередь находятся кристаллы, расположенные параллельно по отношению друг к другу, что позволяет свету проникать через панель. После того, как туда поступает электрический ток, месторасположение кристаллов сразу же изменяется, и они уже будут препятствовать проникновению света, ведь они представляют собой органические вещества, которые способны под напряжением изменить величину пропускаемого света. Но первые жидкие кристаллы еще отличались своей нестабильностью, и лишь после того, как английские ученые изобрели стабильный жидкий кристалл, так называемый бенефит, лишь после этого жидкокристаллические технологии получили широкое распространение. Примером жидкокристаллических мониторов первого поколения могут служить дисплеи в калькуляторах и электронных часах.

И совсем недавно ученые стали разрабатывать светящийся пластик, то есть свойства полимеров светиться при пропускании через них электрического тока. Уже более тридцати лет ведутся исследования в этом направлении, и ученые смогли довести проводимость пластиковых проводов до уровня медных даже на практике. И за последние пять лет компания смогла поднять квантовую эффективность пластика до 5% при излучении желтого света. И такие LEP-элементы интересны еще и тем, что способны светиться сами, а это приводит к снижению энергопотребления. Поэтому в ближайшем будущем уже мало кого можно будет удивить пластиковым экраном, который будет достаточно гибким при весе в несколько грамм. Ведь самостоятельное свечение точек увеличивает угол обзора до 180 градусов, а время переключения одной точки всего лишь составляет одну микросекунду.

Сегодня EInk проводит испытания дисплейных вывесок в магазинах компании J.C. Penney в Иллинойсе и Массачусетсе. Вывески размером 4x4 фута изготовлены из пластика, прикрепленного к вспененной основе, и способны принимать электрический импульс, вызывающий изменение текста и картинок. В течение тех же 2 лет компания планирует создать и электронную книгу с гибкими пластиковыми страницами, способными воспроизводить текст из файла, стирать его и восстанавливать. «[У этой книги] будут сотни страниц, которые можно будет перелистывать и на которых можно будет менять весь текст», — говорит Уилкокс. Если присоединить такую книгу к ПК, она покажет любой нужный вам текст оттуда.

Моррис из IBM предполагает развития дисплеев в инновационном направлении: на смену относительно маленьким двумерным дисплеем придут, большие трехмерные. «Одним очевидным расширением мог бы стать проекционный дисплей, — говорит он. — Вы проецировали бы изображение прямо на стены и жили бы в море данных». Моррис предсказывает использование трехмерных дисплеев для игр, развлечений, а также в медицине (например, трехмерное отображение результатов компьютерной томографии и рентгеноскопии, вероятно, сможет дать врачам более полное представление о состоянии нашего организма). На первых порах такие изображения нужно будет проецировать в стеклянный или пластиковый куб, но со временем они «научатся» возникать где угодно.

Три десятка лет назад наивысшим техническим достижением в области портативной электроники была игра в футбол фирмы Coleco. Но сегодня мы уже видим эпидемический рост переносных вычислительных и квазивычислительных устройств: портативные ПК, сотовые телефоны, электронные ассистенты (PDA), цифровые фотоаппараты и видеокамеры, субблокнотные компьютеры, мобильные аудиоплейеры, воспроизводящие MP3-файлы...

При таких темпах развития электроники мы будем ходить напичканные электроникой не хуже киборгов. В действительности вирджинская компания Xybernaut уже продает полнофункциональный носимый компьютерный комплект с видеокамерой Xybercam и маленьким цветным дисплеем, закрепляемым на голове и опускающимся перед глазами пользователя (идеально для монтера, висящего на телефонном столбе). Как же нам удастся не свалиться под тяжестью всей этой ультрапортативной техники? Она сможет остаться, скажем так, портативной благодаря беспроводному подключению, усовершенствованным дисплеям и универсальным устройствам.

Средства беспроводного подключения для блокнотных ПК, несомненно, развиваются очень быстро. IPAD 2 новый продукт Apple — поддерживает систему беспроводной локальной сети, позволяющую пользователям соединяться с Internet на расстоянии до100 м от точки подключения к линии. Dell тоже выпускает беспроводную сетевую плату, которой будут по желанию покупателя комплектоваться блокноты серии Latitude; в дальнейшем компания планирует предоставлять подобную возможность для всех своих портативных и настольных машин. Можно побиться об заклад, что другие компании вскоре последуют примеру этих двух. Наряду с ключевым словом «беспроводной» к будущему мобильных компьютеров часто применяют еще одно — «конвергенция».

Примером может служить устройство PdQ Smartphone компании Qualcomm — цифровой беспроводной телефон со встроенным в трубку органайзером. PdQ может автоматически дозваниваться по номерам, записанным в органайзере, выводить на экран текстовые сообщения (как в пейджере) и выполнять все стандартные программы Palm. Много похожих беспроводных устройств сейчас находятся в стадии разработки.

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.

Дисплеи мобильных устройств также будут совершенствоваться. По словам Боба О’Доннелла, менеджера отдела дисплеев для ПК в IDC, благодаря успехам в разработке светодиодных дисплеев на базе органических соединений должны появиться более яркие и четкие экраны для ПК. Они будут потреблять меньше энергии, поскольку, в отличие от ЖК-дисплеев, не нуждаются в подсветке.

2.2 Тенденции развития персональных компьютеров

Насколько близко мы подошли к действующему квантовому компьютеру? Прежде всего необходимо создать элементы проводников, памяти и логики. Кроме того, эти простые элементы нужно заставить взаимодействовать друг с другом. Наконец, нужно встроить узлы в полноценные функциональные чипы и научиться тиражировать их. По оценкам ученных, прототипы таких компьютеров появились уже в 2009 году, а в 2010-2020 годах должно было начаться их массовое производство.

Конечно, заглянуть вперед более чем на несколько лет можно лишь чисто умозрительно, хотя в том что ко второй половине этого века обрабатывающая мощность компьютеров превысит интеллектуальные способности человека, можно не сомневаться. Вполне вероятно, что к тому времени начнется и колонизация Солнечной системы. А к 22-му веку и люди, и компьютеры широко распространятся по ее планетам и начнут готовиться к освоению ближайших звездных систем.

Многоядерные процессоры отражают тенденцию последних лет: производительность компьютеров постоянно повышается и вместе с тем уменьшается потребляемая мощность.

Все большее значение многоядерные процессоры приобретают в условиях всеобщей «цифрофикации» окружающей нас информации. Музыка, видео, фотографии, игры – их носители повсеместно становятся цифровыми, растет и количество устройств, генерирующих, обрабатывающих и хранящих цифровой контент (фото- и видеокамеры, DVD- и МР3-плееры).

Еще одна важная задача – расширение коммуникационной функции ПК. Проникновение в наши офисы и дома новых телекоммуникационных технологий, таких как VoIP, а также рост пропускной способности сетей требует обработки огромного количества пакетов данных, но это не должно влиять на скорость работы основных приложений. Многоядерные процессоры помогут справиться с этой задачей, правильно распределив ресурс вычислительных ядер для обработки сетевых пакетов и выполнения других приложений.^[8]

Многоядерные процессоры Intel в сочетании с другими компонентами платформ предоставляют расширенные возможности для управления и для обеспечения безопасности. Они позволяют уменьшить время отклика системы во время одновременной работы нескольких управляющих или профилактических программ, таких как антивирусная проверка, обновление ПО, проверка конфигурации или запрос на инвентаризацию. Более того, используя технологию виртуализации, поддерживаемую многими платформами Intel, можно одновременно запустить несколько операционных систем без снижения производительности приложений в каждой из них.

Значительные вычислительные ресурсы многоядерных процессоров предоставят разработчикам игр большую степень свободы для создания полноценной графики, для реализации физики процессов, а также функций искусственного интеллекта.

По прогнозам, к 2013 году число транзисторов в микропроцессоре достигнет 1 млрд., тактовая частота возрастет до 10 ГГц, а производительность достигнет 100 млрд.оп/с. Развитие процессоров ЭВМ представляет собой систему процессоров. Каждый процессор состоит из некоторой совокупности запоминающих устройств, устройств управления и операционного устройства. Эти составные части процессора связаны между собой определенным образом. Связь между процессорами осуществляется за счет наличия общих запоминающих устройств, которые могут служить для передачи информации (в этом случае они называются буферными ЗУ) и для передачи управляющих сигналов (в этом случае они называются контактными ЗУ).

Одни процессоры машины называют центральными, другие – периферийными. К периферийным относят процессоры, предназначенные для ввода или вывода информации. Способы контакта и обмена с ними в реальных ЭВМ очень разнообразны. Но общий принцип действия всех процессоров одинаков.

Идея, в соответствии с которой ЭВМ рассматривается как система процессоров, и связанное с этой идеей выделение в особую категорию контактных ЗУ, оказалась очень плодотворной.

Одной из плодотворных находок явилась система прерываний – замечательный союз программных и аппаратных (внутримашинных) средств, предназначенных для быстрой реакции машины на чрезвычайные события. Действия этой системы направлены на то, чтобы «зафиксировать» ситуацию, имеющую место в ЭВМ в момент возникновения прерывания. Под прерыванием, таким образом, понимается временное прекращение выполнения текущей программы центральными устройствами ЭВМ с запоминанием точки, в которой прервана данная программа со всей относящейся к ней информацией (адресом команды, на которой произошло прерывание, результатом предыдущей операции и т.д.), и одновременный переход к выполнению другой программы. Программа, прерванная ранее и находящаяся в состоянии «ожидания», может вернуться в состояние «счет» после устранения причины, вызвавшей ее прерывание.

Современные цифровые машины обладают еще многими другими устройствами, повышающими их эффективность и удобство применения. Большой интерес, например, представляют ЭВМ, содержащие в своем составе несколько центральных процессоров. Такие ЭВМ называются многопроцессорными, что, кстати говоря, не очень удачно, потому что любые ЭВМ являются многопроцессорными.

За счет большого числа центральных процессоров среднее число операций, которые может выполнять ЭВМ в единицу времени, т.е. быстродействие машины, возрастает. Для многопроцессорной ЭВМ программу решения задач иногда можно составить так, чтобы различные части этой программы выполняли разные центральные процессоры.

Составление таких программ получило название параллельного программирования (точнее: программирование с расчетом на параллельное выполнение программ). Поскольку ЭВМ представляет собой систему процессоров, то можно говорить о «коллективе исполнителей».

Обработка информации осуществляется по программе, которая представляет собой последовательность команд, направляющих работу компьютера. Команда состоит из кода операции и адреса. Код операции сообщает микропроцессору, что нужно сделать, какую выполнить операцию: сложить, сравнить, переслать и очистить. Адрес указывает место, где находятся данные, подлежащие обработке. Команды бывают безадресные, одноадресные и двухадресные.

Развитие микропроцессора происходит в процессе повышения тактовой частоты. Для повышения тактовой частоты при выбранных материалах используются: более совершенный технологический процесс с меньшими проектными нормами; увеличение числа слоев металлизации; более совершенная схемотехника меньшей каскадности и с более совершенными транзисторами, а также более плотная компоновка функциональных блоков кристалла.

Так, все производители микропроцессоров перешли на технологию КМОП, хотя Intel, например, использовала БиКМОП для первых представителей семейства Pentium. Известно, что биполярные схемы и КМОП на высоких частотах имеют примерно одинаковые показатели тепловыделения, но КМОП-схемы более технологичны, что и определило их преобладание в микропроцессорах.

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	2005	2006	2007	2010	2013	2016
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

При минимальном размере деталей внутренней структуры интегральных схем 0,1-0,2мкм достигается оптимум, ниже которого все характеристики транзистора быстро ухудшаются. Практически все свойства твердого тела, включая его электропроводность, резко изменяются и «сопротивляются» дальнейшей миниатюризации, возрастание сопротивления связей происходит экспоненциально. Потери даже на кратчайших линиях внутренних соединений такого размера «съедают» до 90% сигнала по уровню и мощности.

Уменьшение длины межсоединений актуально для повышения тактовой частоты работы, так как существенную долю длительности такта занимает время прохождения сигналов по проводникам внутри кристалла. Например, в Alpha 21264 предприняты специальные меры по кластеризации обработки, призванные локализовать взаимодействующие элементы микропроцессора.

Проблема уменьшения длины межсоединений на кристалле при использовании традиционных технологий решается путем увеличения числа слоев металлизации. Так, Cyrix при сохранении 0,6 мкм КМОП технологии за счет увеличения с 3 до 5 слоев металлизации сократила размер кристалла на 40% и уменьшила выделяемую мощность, исключив существовавший ранее перегрев кристаллов.

Одним из шагов в направлении уменьшения числа слоев металлизации и уменьшения длины межсоединений стала технология, использующая медные проводники для межсоединений внутри кристалла, разработанная фирмой IBM и используемая в настоящее время и другими фирмами-изготовителями СБИС.

В настоящее время ряд фирм выпускает процессоры для персональных компьютеров с тактовой частотой свыше 4 ГГц.

2.3 Увеличение объема и пропускной способности подсистемы памяти

Возможные решения по увеличению пропускной способности подсистемы памяти включают создание кэш-памяти одного или нескольких уровней, а также увеличение пропускной способности интерфейсов между процессором и кэш-памятью и конфликтующей с этим увеличением пропускной способности между процессором и основной памятью.

Совершенствование интерфейсов реализуется как увеличением пропускной способности шин, так и введением дополнительных шин, расшивающих конфликты между процессором, кэш-памятью и основной памятью. В последнем случае одна шина работает на частоте процессора с кэш-памятью, а вторая – на частоте работы основной памяти. При этом частоты работы второй 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]

Общая тенденция увеличения размеров кэш-памяти реализуется по-разному:

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 в Alpha 21164.

Наиболее используемое решение состоит в размещении на кристалле отдельных кэш-памятей первого уровня для данных и команд с возможным созданием внекристальной кэш-памяти второго уровня.

Увеличение количества параллельно работающих исполнительных устройств. Каждое семейство микропроцессоров демонстрирует в следующем поколении увеличение числа функциональных исполнительных устройств и улучшение их характеристик, как временных (сокращение числа ступеней конвейера и уменьшение длительности каждой ступени), так и функциональных (введение ММХ- расширений системы команд и т.д.).

В настоящее время процессоры могут выполнять до 6 операций за такт. Однако число операций с плавающей точкой в такте ограничено двумя для R10000 и Alpha 21164, а 4 операции за такт делает HP PA-8500.

Для того чтобы загрузить функциональные исполнительные устройства, используются переименование регистров и предсказание переходов, устраняющие зависимости между командами по данным и управлению, буферы динамической переадресации.

Широко используются архитектуры с длинным командным словом – VLIW. Так, архитектура IA-64, развиваемая Intel и HP, использует объединение нескольких инструкций в одной команде (EPIC). Это позволяет упростить процессор и ускорить выполнение команд. Процессоры с архитектурой IA-64 могут адресоваться к 4 Гбайтам памяти и работать с 64-разрядными данными. Архитектура IA-64 используется в микропроцессоре Merced, обеспечивая производительность до 6 Гфлоп при операциях с одинарной точностью и до 3Гфлоп – с повышенной точностью на частоте 1ГГц.

Системы на одном кристалле и новые технологии. В настоящее время получили широкое развитие системы, выполненные на одном кристалле – SOC (System On Chip). Сфера применения SOC – от игровых приставок до телекоммуникаций. Такие кристаллы требуют применения новейших технологий.

Основной технологический прорыв в области SOC удалось сделать корпорации IBM, которая смогла реализовать сравнительно недорогой процесс объединения на одном кристалле логической части микропроцессора и оперативной памяти. В новой технологии, в частности, используется так называемая конструкция памяти с врезанными ячейками (trench cell). В этом случае конденсатор, хранящий заряд, помещается в некое углубление в кремниевом кристалле. Это позволяет разместить на нем свыше 24 тыс. элементов, что почти в 8 раз больше, чем на обычном микропроцессоре, и в 2-4 раза больше, чем в микросхемах памяти для ПК. Хотя кристаллы, объединяющие логические схемы и память на одном кристалле, выпускались и ранее, например, такими фирмами, как Toshiba, Siemens AG и Mitsubishi, подход, предложенный IBM, выгодно отличается по стоимости. Причем ее снижение никоим образом не сказывается на производительности.

Использование новой технологии открывает широкую перспективу для создания более мощных и миниатюрных микропроцессоров и помогает создавать компактные, быстродействующие и недорогие электронные устройства: маршрутизаторы, компьютеры, контроллеры жестких дисков, сотовые телефоны, игровые и Интернет-приставки.

Для создания SOC IBM использует самые современные технологические решения, одним из которых являются медные межсоединения (copper interconnect). По сравнению с технологией, где межсоединения выполнены на основе алюминия, медь позволяет сделать кристалл меньшим по размеру и более быстродействующим. Медная металлизация уменьшает общее сопротивление, что позволяет увеличить скорость работы кристалла на 15-20%. Обычно эта технология дополняется еще одной новинкой: технологией кремний на изоляторе – КНИ (SOI, Silicon On Insulator). Она уменьшает паразитные емкости, возникающие между элементами микросхемы и подложкой. Благодаря этому тактовую частоту работы транзисторов также можно увеличить. Возрастание скорости от использования КНИ приближается к 20-30%. Таким образом, общий рост производительности в идеальном случае может достигнуть 50%.

2.4 Компьютеры будущего

Будущее может быть разным, и путей к нему тоже много, но ни то, ни другое предсказать невозможно. И все же кое-какие широкие штрихи набросать можно, причем в большинстве сценариев прогресс приводит к изменению способа нашего общения, объема информации, с которой нам придется иметь дело, и, возможно, даже наших природных способностей.^[10]

Технология микропроцессоров уже приближается к фундаментальным ограничениям. Следуя закону Мура, к 2014 - 2020 годам размеры транзистора должны уменьшиться до четырех-пяти атомов. Рассматриваются многие альтернативы, но, если они не будут реализованы в массовом производстве, закон Мура перестанет работать. Этот закон (вернее, прогноз соучредителя Intel Гордона Мура) гласит, что плотность транзисторов в микросхеме удваивается каждые полтора года, и все последние 20 лет он выполнялся. Если в начале нового столетия пост производительности микропроцессоров прекратится, в вычислительной технике наступит стагнация. Но возможно, что вместо этого произойдет технологический скачок с тысячекратным увеличением мощности компьютеров.

Последний сценарий очень привлекателен. Мало того, что целый ряд технологий получит необходимое развитие, разработки в одних областях помогут продвижению других. Инженер Рэй Курцвейл (Ray Kurzweil) называет это "законом взаимного усиления выгод". Когда в развитии какой-то области происходит скачок, время между открытиями сокращается и предыдущие достижения накладываются на следующие, что еще больше ускоряет прогресс.

Глядя в будущее, можно сказать, что процессоры и платформы Intel будут выделяться не только высокой производительностью самой по себе, но также богатыми и разнообразными вычислительными и коммуникационными возможностями, управлением питанием, повышенной надежностью, безопасностью и управляемостью, а также полной интеграцией со всеми остальными компонентами платформы.

К технологиям, способным экспоненциально увеличивать обрабатывающую мощность компьютеров, следует отнести молекулярные или атомные технологии; ДНК и другие биологические материалы; трехмерные технологии; технологии, основанные на фотонах вместо электронов; и наконец, квантовые технологии, в которых используются элементарные частицы. Если на каком-нибудь из этих направлений удастся добиться успеха, то компьютеры могут стать вездесущими. А если таких успешных направлений будет несколько, то они распределятся по разным нишам. Например, квантовые компьютеры будут специализироваться на шифровании и поиске в крупных массивах данных, молекулярные - на управлении производственными процессами и микромашинах, а оптические - на средствах связи.

Возможности современного производства пока не позволяют наладить недорогое массовое изготовление подобных устройств. Однако многие ученые уверены в том что решение будет найдено. Уже есть свидетельства определенного взаимного усиления выгод по Курцвейлу. Например, эффективность "генетических чипов" удалось повысить (а стоимость - понизить) благодаря использованию других чипов, содержащих полмиллиона маленьких зеркал, - первоначально они предназначались для оптических систем связи. Цифровая микрозеркальная система (Digital Micromirror Device, DMD) от Texas Instruments применялась даже для демонстрации последней серии фильма "Звездные войны". Точно так же микромашины (micro-electro-mechanical systems, MEMS) изготавливаются с применением технологии травления, разработанной для производства электронных микросхем. В этих устройствах датчики сочетаются с микроприводами, что позволяет им выполнять физические действия. Возможно даже, что MEMS помогут в создании компьютеров атомных размеров, необходимых для квантовых вычислений.

В нашем веке вычислительная техника сольется не только со средствами связи и машиностроения, но и с биологическими процессами, что откроет такие возможности, как создание искусственных имплантантов, интеллектуальных тканей, разумных машин, "живых" компьютеров и человеко-машинных гибридов. Если закон Мура проработает еще 10 лет, уже в 2020 году компьютеры достигнут мощности человеческого мозга - 20000000 миллиардов операций в секунду (это 100 млрд. нейронов умножить на 1000 связей одного нейрона и на 200 возбуждений в секунду). А к 2060 году компьютер сравняется по силе разума со всем человечеством. Одной вероятности подобной перспективы достаточно, чтобы отбросить любые опасения по поводу применения био- и генной инженерии для расширения способностей человека.

"Я не верю в научную фантастику типа "Звездного пути", где через 400 лет люди остаются прежними, - сказал астрофизик Стивен Хокинг (Stephen Hawking), выступая в прошлом году в Белом доме. - По-моему, человеческая раса и сложность ее ДНК очень скоро начнут меняться".

Однако для этого вычислительная техника будущего столетия должна вобрать в себя некоторые новейшие технологии. Ниже приводится обзор нескольких новых технологий и процессов, способных не только обеспечить продолжение действия закона Мура, но и превратить его из линейного в прогрессирующий.

Первые опыты с молекулярными устройствами еще не гарантируют появления таких компьютеров, однако это именно тот путь, который предначертан всей историей предыдущих достижений. Массовое производство действующего молекулярного компьютера вполне может начаться где-нибудь между 2012 и 2017 годами.

Биокомпьютеры. Применение в вычислительной технике биологических материалов позволит со временем уменьшить компьютеры до размеров живой клетки. Пока эта чашка Петри, наполненная спиралями ДНК, или нейроны, взятые у пиявки и подсоединенные к электрическим проводам. По существу, наши собственные клетки - это не что иное, как биомашины молекулярного размера, а примером биокомпьютера, конечно, служит наш мозг.

Ихуд Шапиро (Ehud 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, 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 показаться не 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 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.^[11]

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 компьютеров.

Однако прежде чем оптические компьютеры станут массовым продуктом, на оптические компоненты, вероятно, перейдет вся система связи - вплоть до "последней мили" на участке до дома или 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.

Заключение

По итогам представленной работы можно сделать следующие выводы: эволюция, которая все время происходит в мире компьютерной технике, очень и очень необходима. 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 простой человек, тратил очень много времени и сил.

В дальнейшем ЭВМ будут еще более часто использоваться всвязи 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, да 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, чтобы вся личная жизнь каждого из нас не стала всеобщим достоянием.

Самый мощный компьютер во Вселенной за одну наносекунду способен решать задачи, с которыми современные ЭВМ справляются за промежуток времени, равный жизни Вселенной!

Научно-технический прогресс сегодня шагает семимильными шагами, машины становятся все «резвее» и производительнее, недавно купленный компьютер, не успев прослужить верой и правдой и пары лет, нуждается в апгрейде, модернизации. Но ведь нельзя будет бесконечно растить быстродействие и производительность железного товарища – обязательно будет предел возможностей, природный финиш, а когда это будет пока для всех остается неизвестным.

Рассмотрев в своей выпускной квалификационной работе довольно актуальную на сегодняшний день тему развития, эволюции компьютерной техники, персональных компьютеров в частности, могу с уверенностью сказать, что в скором времени научный прогресс перешагнёт все те высокотехнологичные для своих времён изобретения и создаст что-то такое, о чём сейчас даже невозможно предположить. Но пока, 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.

Мои предложения: на наш взгляд, необходимо:

- 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.

Глоссарий

№ п/п	Понятие	Определение
1	Видеокарта	устройство, преобразующее графический образ, хранящийся, как содержимое памяти компьютера или самого адаптера, в форму, пригодную для дальнейшего вывода на экран монитора.
2	Кэш	промежуточный буфер с быстрым доступом, содержащий информацию, которая может быть запрошена с наибольшей вероятностью. Доступ к данным в кэше идёт быстрее, чем выборка исходных данных из оперативной (ОЗУ) и быстрее внешней (жёсткий диск или твердотельный накопитель) памяти, за счёт чего уменьшается среднее время доступа и увеличивается общая производительность компьютерной системы.
3	Материнская плата	сложная многослойная печатная плата, на которой устанавливаются основные компоненты персонального компьютера
4	Монитор	аппарат, предназначенный для вывода графической, текстовой или звуковой информации
5	Накопи́тель на жёстких магни́тных ди́сках или НЖМД	запоминающее устройство (устройство хранения информации) произвольного доступа, основанное на принципе магнитной записи. Является основным накопителем данных в большинстве компьютеров.
6	Операти́вная па́мять	энергозависимая часть системы компьютерной памяти, в которой временно хранятся данные и команды, необходимые процессору для выполнения им операции.
7	Постоянное запоминающее устройство (ПЗУ)	энергонезависимая память, используется для хранения массива неизменяемых данных.
8	Пиксель	наименьший логический элемент двумерного цифрового изображения в растровой графике, а также [физический] элемент светочувствительной матрицы (иногда называемый сенсель — от sensor element) и элемент матрицы дисплеев, формирующих изображение.
9	Сеть ЭВМ	сеть обмена и распределенной обработки информации, образуемая множеством абонентских систем, взаимодействующих между собой посредством телекоммуникационной сети
10	Северный мост	системный контроллер чипсета на материнской плате платформы x86, к которому в рамках организации взаимодействия подключены.
11	Физическая среда передачи данных	пространство или материал, обеспечивающие распространение информационных сигналов
12	Центральный процессор	электронный блок либо микросхема — исполнитель машинных инструкций (кода программ), главная часть аппаратного обеспечения компьютера или программируемого логического контроллера. Иногда называют микропроцессором или просто процессором.
13	Чипсет	набор микросхем, спроектированных для совместной работы с целью выполнения набора каких-либо функций.
14	Южный мост	также известен как контроллер-концентратор ввода-вывода
15	SATA	последовательный интерфейс обмена данными с накопителями информации. SATA является развитием параллельного интерфейса ATA (IDE), который после появления SATA был переименован в PATA (Parallel ATA)
16	USB	последовательный интерфейс передачи данных для среднескоростных и низкоскоростных периферийных устройств в вычислительной технике

Список использованных источников

1. Артемьев. А. работаем на ноутбуке в Windows7. Самоучитель [Текст] / Артемьев. А. – СПб., 2010г.
2. Берлинер Э.М. Самоучитель 3 – е издание 2009
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, 2003. — 760 с
5. Граничин, О.Н. Информационные технологии в управлении / [Текст]. – М.: Бином, 2011.
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, 2005. – 400 с.
8. Игорь Цуканов. HP подтвердила лидерство // Ведомости, № 8 (2030), 18 января 2008
9. Квинт И. Работаем на нетбуке. СПб., Лидер, 2010
10. Ковтанюк Ю.С. Библия пользователя ПК. — М.: «Диалектика», 2007.
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., 2005.
14. Мелехин, В.Ф. Вычислительные машины, системы и сети [Текст] / В.Ф. Мелехин, Е.Г. Павловский. – М.: Академия, 2007. – 557 с.
15. Пасько В. Самоучитель работы на персональном компьютере, шестое издание. – М., 2004. – 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, 2010. – 288 с.
19. Степурин А.В. Самоучитель работы на персональном компьютере (ПК). Краткое руководство. – Гатчина: Издательский дом "Вильямс", 2006.
20. Скотт М. Модернизация и ремонт ПК. — 17-е изд. — М.: «Вильямс», 2007.
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, 2005. – 223 с.
29. Шафрин Ю.А. IBM PC.Учебник. – М., 2002.
30. Яковенко Е.А. Компьютерные курсы. Учебник пользователя. – М.: АСП Сталкер, 200
31. Яковенко Е.А. Компьютерные курсы. Учебник пользователя. – М.: АСП Сталкер, 2006.
32. Яшин, В.Н. Информатика. Аппаратные средства персонального компьютера / [Текст]. – М: Инфра-М, 2010. – 256 с.

Размещено на Allbest.ru

1. Степаненко О.С. Персональный компьютер, учебный курс, 2-е издание. – СПб.: Компьютерное изд-во "Диалектика", 2000. – с. 75. ↑

2. Хомоненко А.Д. Основы современных компьютерных технологий: Учебник / Под ред. проф., – СПб.: КОРОНА принт, 2005. – 143 с ↑

3. Артемьев. А. работаем на ноутбуке в Windows7. Самоучитель [Текст] / Артемьев. А. – СПб. 2010г. ↑

4. Гольцман В. Работаем на ноутбуке вWindows7 Питер 2010. ↑

5. Граничин, О.Н. Информационные технологии в управлении / [Текст]. – М.: Бином, 2011. ↑

6. Яшин, В.Н. Информатика. Аппаратные средства персонального компьютера / [Текст]. – М: Инфра-М, 2010. – 196 с. ↑

7. И. Цуканов. HP подтвердила лидерство // Ведомости, № 8 (2030), 18 января 2008. ↑

8. Трофимов, В. Информационные системы и технологии в экономике и управлении / [Текст]. – М.: Юрайт, 2012. – 378 с. ↑

9. Мелехин, В.Ф. Вычислительные машины, системы и сети [Текст] / В.Ф. Мелехин, Е.Г. Павловский. – М.: Академия, 2007. – 147 с. ↑

10. Трофимов, В. Информационные системы и технологии в экономике и управлении / [Текст]. – М.: Юрайт, 2012. – 298 с. ↑

11. Граничин, О.Н. Информационные технологии в управлении / [Текст]. – М.: Бином, 2011. ↑