Семейство персональных компьютеров IBM PC

Первый в мире микропроцессор появился в 1971 году. Это был четырехбитный микропроцессор Intel 4004. Затем, в 1973 году, был выпущен восьмибитный Intel 8080. На базе этого процессора были созданы самые первые микроЭВМ. Эти машины обладали очень маленькими возможностями и рассматривались просто как забавные, но малополезные игрушки. В 1979 году были выпущены первые шестнадцатибитные микропроцессоры Intel 8086 и Intel 8088. На базе Intel 8086 в 1981 году фирмой IBM был выпущен персональный компьютер IBM PC (PC -Personal Computer — персональный компьютер), по своим возможностям уже приблизившийся к существовавшим тогда мини-компьютерам. Очень быстро эти компьютеры завоевали огромную популярность во всем мире благодаря своей низкой стоимости и удобствам работы с ними. Чуть позже появился персональный компьютер IBM PC/XT (XT — extended Technology — расширенная технология) с максимально возможным объемом оперативной памяти до 1 Мбайт. Следующим крупным шагом в развитии микропроцессорной техники стал выпуск в 1983 году персональных компьютеров IBM PC/AT (AT - Advanced Technology - продвинутая технология) на базе микропроцессора Intel 80286 с расширенным до 16 Мбайт максимально возможным объемом оперативной памяти. А к концу 80-х годов были выпущены тридцатидвухбитные Intel 80386 с максимально возможным объемом памяти в 4 Гбайт. В начале девяностых годов появляется более мощный также тридцатидвухбитный микропроцессор Intel 80486, который на одном кристалле объединил более миллиона транзисторных элементов. Семейство Intel продолжает развиваться, и в 1994 году в продажу поступили персональные компьютеры на базе микропроцессора с названием Pentium, который в ходе разработок маркировался как Intel 80586. В настоящее время используется уже несколько моделей с маркой Pentium — Pentium II, Pentium MMX (с расширенными мультимедийными возможностями), Pentium III и Pentium IV. Каждая следующая модель отличается от предыдущей расширением системы команд, возрастающей тактовой частотой, возможными объемами оперативной памяти и жестких дисков, повышением общей эффективности. Постоянно ведутся разработки новых, более совершенных моделей.

Компьютеры семейства IBM PC оказались настолько удачными, что их стали дублировать почти во всех странах мира. При этом компьютеры оказывались одинаковыми с точки зрения способов кодировки данных и системы команд, но разными по техническим характеристикам, внешнему виду и стоимости. Такие машины называют IBM-совместимыми персональными компьютерами. Программы, написанные для выполнения на IBM PC, могут с точно таким же успехом выполняться и на IBM-совместимых компьютерах. В таких случаях говорят, что имеет место программная совместимость.

Другие архитектуры

Машины семейства IBM PC относятся к так называемой CISC-архитектуре компьютеров (CISC — Complete Instruction Set Computer — компьютер с полным набором команд). В системах команд процессоров, построенных по этой архитектуре, для каждого возможного действия предусмотрена отдельная команда. Например, система команд процессора Intel Pentium состоит более чем из 1000 различных команд. Чем шире система команд, тем больше требуется битов памяти для кодирования каждой отдельной команды. Если, например, система команд состоит всего из четырех действий, то для их кодирования требуется всего два бита памяти, для восьми возможных действий требуется три бита памяти, для шестнадцати - четыре и т. д. Таким образом, расширение системы команд влечет за собой увеличение количества байтов, выделяемых под одну машинную команду, а следовательно, и объема памяти, требуемой для записи всей программы в целом. Кроме того, увеличивается среднее время выполнения одной машинной команды, а стало быть, и среднее время выполнения всей программы.

В середине 80-х годов появились первые процессоры с сокращенной системой команд, построенные по так называемой RISC-архитектуре (RISC — Reduce Instruction Set Computer — компьютер с усеченной системой команд). Системы команд процессоров с такой архитектурой значительно компактнее, поэтому программы, состоящие из входящих в эту систему команд, требуют значительно меньше памяти и выполняются быстрее. Однако для многих сложных действий отдельные команды в таких системах не предусмотрены. Когда в таких действиях возникает необходимость, они эмулируются с помощью существующих команд. Вообще говоря, эмуляцией называется выполнение действий одного устройства с помощью средств другого, осуществляемое без потери функциональных возможностей. В данном случае речь идет о выполнении необходимых сложных действий, для которых команды в усеченной системе не предусмотрены, с помощью некоторой последовательности команд, имеющихся в системе. Естественно, что при этом наблюдается определенная потеря эффективности процессора.

К архитектуре RISC относятся достаточно широко известные машины компании Apple Macintosh, которые имеют систему команд, обеспечивающую им в ряде случаев более высокую производительность по сравнению с машинами семейства IBM PC. Еще одно важное отличие этих машин состоит в том, что многие возможности, которые в семействе IBM PC обеспечиваются путем приобретения, установки и настройки дополнительного оборудования, в машинах семейства Macintosh являются встроенными и не требуют никакой настройки оборудования. Правда, и стоят машины Macintosh дороже аналогичных по параметрам машин семейства IBM.

В качестве высокопроизводительных серверов достаточно часто используются машины семейств Sun Microsystems, Hewlett Packard и Compaq, которые также относятся к RISC-архитектуре. В качестве представителей других архитектур можно упомянуть еще и семейства переносных компьютеров классовNotebook(портативные) и Handheld (ручные), которые отличаются маленькими размерами, небольшим весом и автономным питанием. Эти качества позволяют использовать упомянутые машины в деловых поездках, на деловых встречах, научных конференциях и т. д., словом, в тех случаях, когда доступ к стационарно установленным компьютерам ограничен или невозможен, например, в поезде или самолете.

Контрольные вопросы

1. Дайте определение понятию «архитектура ЭВМ».

2. Назовите три основные группы устройств компьютера.

3. Что такое система счисления и какие системы счисления используются в персональных компьютерах для кодирования информации?

4. Чем отличаются и в чем сходство между битом и байтом?

5. Как в ПЭВМ кодируется текстовая информация?

6. Как в ПЭВМ кодируется графическая информация?

7. Дайте определения понятиям «пиксел», «растр», «разрешающая способность», «сканирование».

8. Что такое объем памяти, в каких единицах он измеряется?

9. Чем похожи и чем отличаются друг от друга оперативная и внешняя память?

10. Дайте определения понятиям «загрузка» и «пуск» программы.

11. Охарактеризуйте накопители на гибких магнитных дисках.

13. Опишите основные правила обращения с гибкими дисками.

14. Дайте определения понятиям «рабочая поверхность», «дорожка», «сектор», «кластер».

15. Как определить объем дискового носителя информации?

16. Для чего нужно форматирование магнитных дисков?

17. Охарактеризуйте накопители на жестких магнитных дисках.

18. Охарактеризуйте накопители на оптических и магнитооптических дисках.

19. Сравните между собой гибкие, жесткие магнитные диски, оптические и магнитооптические диски.

20. Сколько может быть дисковых устройств в персональных компьютерах? Как они обозначаются?

21. Опишите основные функции процессора.

22. Дайте определения понятиям «система команд», «машинная команда», «машинная программа».

23. Укажите основные технические характеристики процессоров.

24. Что такое и для чего нужен транслятор?

25. Для чего нужна шина? Что определяется ее разрядностью?

26. Что такое материнская плата?

27. Какие устройства компьютера находятся в системном блоке?

28. Дайте классификацию дисплеев и укажите их базовые модели.

29. Для чего нужны адаптеры?

30. Назовите основные режимы работы клавиатуры.

30. Для чего нужны функциональные клавиши?

31. Что такое сочетание клавиш?

32. Что такое текстовый курсор?

33. Объясните, как происходит прокрутка текста.

34. Что такое экранная страница текста?

35. Опишите основные способы перемещения текстового курсора.

36. Для чего нужна мышь?

37. Укажите основные параметры и разновидности принтеров.

38. Для чего нужен сканер? Какие еще аналогичные по назначению устройства вам известны?

39. Какие устройства должны входить в состав компьютера, чтобы он мог работать в мультимедийной среде?

40. Для чего нужны модемы?

41. Что такое семейство компьютеров?

42. Какие компьютеры считаются программно-совместимыми?

43. Назовите базовые модели семейства IBM PC. Чем они отличаются друг от друга?