Структура и конструктивные особенности видеосистем ПК. История развития.

Введение
Актуальность данной работы обусловлена тем, что вычислительная техника является важнейшим компонентом процесса вычислений и обра-ботки данных. Первыми приспособлениями для вычислений были, вероят-но, всем известные счётные палочки, которые и сегодня используются в начальных классах многих школ для обучения счёту. Развиваясь, эти при-способления становились более сложными, например, такими как фини-кийские глиняные фигурки, также предназначаемые для наглядного пред-ставления количества считаемых предметов. Такими приспособлениями, похоже, пользовались торговцы и счетоводы того времени. Постепенно из простейших приспособлений для счёта рождались всё более и более слож-ные устройства: абак (счёты), логарифмическая линейка, арифмометр, компьютер.
Появление компьютеров – одна из существенных особенностей со-временного мира. Первоначальный смысл английского слова «компью-тер» – это человек, производящий расчеты. Широкое распространение компьютеров привело к тому, что все большее число людей стали изучать основы вычислительной техники. Естественно, производительность и ско-рость счёта современных вычислительных устройств уже давно превосхо-дят возможности самого выдающегося расчётчика-человека.
1. История создания и развития компьютеров
1.1 Первое и второе поколение ЭВМ: ламповые компьютеры
Эпоху достаточно примитивных компьютеров прерывают первые ЭВМ, создание которых началось с 30-х годов на основе электронных ламп и реле. Это были громоздкие, неудобные в использовании, но про-грессивные для своего времени, компьютеры. Цена такого изобретения ку-салась, поэтому позволить себе приобрести такую "штуку" могли только крупные корпорации и правительства некоторых стран .
Кроме дороговизны, были у первых электронных компьютеров и другие недостатки:
 большой электронный механизм требовал много электроэнергии и выделял много тепла;
 программное обеспечение в компьютере практически отсутствовало;
 количество команд, которые выполнял такой компьютер, было не-большим;
 выполнение действий было медленным, крайне мало было оператив-ной памяти.
Один из главных минусов ламповых компьютеров был как раз в этих самых лампах. Так как в одном устройстве их было порядка 15-30 тысяч, то, в случае поломки и необходимости замены, требовалось много времени и усилий, чтобы найти лампу и ее заменить.
Первое поколение ЭВМ (1948–1958) создавалось на основе вакуум-ных электроламп, машина управлялась с пульта и перфокарт с использо-ванием машинных кодов. Эти ЭВМ размещались в нескольких больших металлических шкафах, занимавших целые залы.
Машины предназначались для решения сравнительно несложных научно-технических задач. К этому поколению ЭВМ можно отнести: МЭСМ, БЭСМ-1, М-1, М-2, М-З, «Стрела», Минск-1, Урал-1, Урал-2, Урал-3, М-20, «Сетунь», БЭСМ-2, «Раздан».
ЭВМ первого поколения были значительных размеров, потребляли большую мощность, имели невысокую надежность работы и слабое про-граммное обеспечение. Быстродействие их не превышало 2–3 тысячи опе-раций в секунду, емкость оперативной памяти – 2 кб или 2048 машинных слов (1 кб = 1024) длиной 48 двоичных знаков.
1.2 Третье поколение ЭВМ: первые стандарты
Период с конца 60-х и до конца 70-х история создания компьютера относит к эпохе интегральных схем. Их появление позволило сделать серь-ёзный прыжок в развитии вычислительной техники – весь этот период именуют третьим поколением компьютеров. Возможность интегрировать в одну микросхему несколько полупроводниковых приборов позволило то-гдашнему компьютеру значительно приблизиться к тому ПК, который мы знаем сегодня.
 Компьютер значительно уменьшился в размере – его можно было с легкостью поставить на стол.
 Производительность увеличена до миллионов операций в секунду.
 За счет создания микросхем гораздо упростилась не только эксплуа-тация компьютера, но и его ремонт.
 Машины третьего поколения были программно-совместимыми меж-ду собой, так как имели общую архитектуру.
 Компьютер мог выполнять несколько задач одновременно.
 В качестве внешних запоминающих устройств используются магнит-ные диски, которые работают гораздо быстрее своих предшественниц - магнитных лент.
1.3 Четвертое и пятое поколение ЭВМ: микропроцессоры и попытка со-здания искусственного интеллекта
В 70-е годы компьютер, наконец, стал персональным и доступным – начался период, который история создания компьютера кратко обозначает как "четвертое поколение ЭВМ". Возникновение этой ступени развития компьютера стало возможным благодаря созданию компанией Intel перво-го микропроцессора. Вычислительная техника получила большое пре-имущество и начала быстро апгрейдиться – с каждым годом компьютеры становились все мощнее и компактнее.
История появления компьютера нового поколения началась с того, что японская компания Busicom заказала у американской корпорации Intel 12 микросхем для калькуляторов. Устройства были разных моделей и для каждого требовалась своя микросхема, но возиться с маленьким заказом с созданием разных микросхем специалисты Intel не стали. Они просто сде-лали универсальный микропроцессор, который подошел бы в любое из устройств. Это стало толчком к тому, чтобы в 1972 году был создан более сложный 8-разрядный микропроцессор, который был использован уже в компьютерах.
Четвертое поколение ЭВМ (1974–1982). Элементная база ЭВМ – большие интегральные схемы (БИС). Наиболее яркие представители чет-вертого поколения ЭВМ – персональные компьютеры (ПК). Связь с поль-зователем осуществлялась посредством цветного графического дисплея с применением языков высокого уровня.
1.4 Персональные компьютеры сегодня
История возникновения компьютера прошла долгий и тернистый путь и именно благодаря этому сегодня каждый из нас может использовать персональный компьютер с различными техническими усовершенствова-ниями. Но, оказывается, и тот вариант ПК, который мы используем сейчас, недостаточно совершенен и улучшается уже сегодня:
 Ученые Массачусетского технологического института работают над тем, чтобы устранить из персональных компьютеров провода. Это при-способление для передачи информации устарело и требует апгрейда - от-личной заменой традиционным проводам станут импульсы германиевых лазеров, которые уже внедряют в компьютер.
 Интересным направлением развития современного ПК можно счи-тать внедрение в него различных умных гаджетов. Сенсоры сердцебиения, датчики осанки – ведутся работы по внедрению в ПК этих полезных для здоровья находок.
 В компьютер планируется внедрить новую технологию хранения данных – мемристорную память. Благодаря уникальным чипам из диокси-да титана и платины компьютер сможет обрабатывать данные в 1 000 раз быстрее, совершать миллионы циклов перезаписи и моментально обраба-тывать сведенья.
 Ведутся активные разработки в направлении инновационных бата-рей для компьютера, которые позволят заряжать и разряжать аккумуля-тор много тысяч раз.
 Последние разработки компьютеров и вовсе кажутся пугающими – нам предлагают совместить электронно-вычислительную машину с чело-веческим мозгом. Такая киборгизация компьютера предполагает присо-единение своеобразной полимерной сетки с электродами к специальным имплантам-нейронам в мозге человека. Предполагается большой арсенал функций компьютера: от лечения болезни Альцгеймера и Паркинсона до управления сложными конструкциями силой мысли.





2. Структура и конструктивные особенности видеосистем ПК
Видеоподсистема компьютера является одной из самых важных и сложных систем. Особенно активно она стала развиваться в последнее время в условиях стремительного роста производительности ПК. В целом, состав видеоподсистемы за последнее время изменился незначительно. Она включает в себя устройство отображения информации, устройство форми-рования и преобразования сигналов и интерфейсы соединения. Ранее эта видеосистема представляла собой лишь преобразователь цифрового изоб-ражения, записанного в кадровый буфер, в аналоговый видеосигнал, по-даваемый на монитор и собственно сам монитор .
Видеоадаптер, является важнейшим элементом видеосистемы, по-скольку определяет следующие ее характеристики:
 Максимальное разрешение и частоты разверток (также зависит от возможностей монитора).
 Максимальное количество отображаемых цветов и оттенков (палит-ра).
 Скорость обработки и передачи видеоданных.
Видеоадаптер VGA:
 Контроллер ЭЛТ (CRTC, Cathode Ray Tube Controller).
 ROM Video BIOS ( расширение BIOS).
Видеоадаптер VGA был пассивным устройством, не принимавшем участие в формировании содержимого кадрового буфера и не обрабаты-вавшем микрокоманды преобразования цифровых данных. Современный интегрированный видеоадаптер также использует:
1. Графические акселераторы обработки двумерной и трехмерно гра-фики большой разрядности.
2. Высокоскоростные шины интерфейса.
Такой видеоадаптер в последнее время часто называют видеокартой, хотя это название не совсем правильно и неточно.
Большинство из перечисленных элементов видеоадаптера содержат специальные регистры (8 разрядов и более), доступные центральному процессору (CPU) для чтения и записи данных. Эти регистры содержат конфигурационную и статусную информацию и предназначены для управления работой соответствующих элементов видеоадаптера. Модифи-цируя их содержимое, CPU может управлять работой видеоадаптера.
Помимо этих регистров, в состав элементов видеоадаптера входят несколько специальных регистров. Выходной реги стр пр едназначен для задания адресов портов ввода/вывода, а также начальных адресов кадро-вого буфера и выбора тактового генератора. Регистр состояния использу-ется для синхронизации процесса обновления кадрового буфера с сигна-лами обратного хода кадровой развертки .
Для большего понимания процесса получения видеоизображения рассмотрим каждый из этих элементов в отдельности.
Графический контроллер. Видеопамять. Не меньшей, а то и большей по значимости в видеокарте является видеопамять. Это один из самых больших и ответственных блоков в видеоадаптере и от его объема и быст-родействия зависят многие параметры видеоадаптера. Видеопамять – это ОЗУ, размещенное на плате видеоадаптера и предназначенное для хране-ния цифрового образа формируемого изображения. Видеопамять также иногда называют видеобуфером или Video RAM ( VRAM не тоже самое ). Часто для построения изображения также используется системное ОЗУ – такая память называется локальной.




3. Назначение, особенности и история развития операционных систем
Операционная система (ОС) – это набор взаимодействую-щих программ (часто называемых системными) и информацион-ных структур данных, с помощью которых организуется взаимодействие пользователя и прикладных программ с вычислительной системой. Важ-ность операционных систем определяется частотой их использования: практически всегда взаимодействие с компьютером производится именно через этот набор программ. Тем самым обеспечивается автоматизация вы-полнения типичных стандартных действий, связанных с использованием основных устройств компьютера. Широчайшее распространение компью-теров во все сферы деятельности человека произошло во многом благода-ря именно наличию простых в использовании (но сложных по своей орга-низации) ОС.
ОС относятся к классу системного программного обеспечения, куда кроме них входят такие типы программ, как трансляторы и интерпретато-ры языков программирования, компоновщики и загрузчики, различные вспомогательные программы (утилиты). Важнейшей особенностью ОС яв-ляются их теснейшая связь с архитектурой базового процессо-ра, аппаратная поддержка многих важнейших функций. Все современные процессоры, прежде всего – семейства Intel, имеют в своем составе соответ-ствующие компоненты и проектируются уже с учетом реализации данных функций. Это обеспечивает высочайшую скорость выполнения данных функций, хотя и уменьшает возможность переноса ОС на другую аппарат-ную платформу.
ОС рассматривает компьютер как набор различных ресурсов, необ-ходимых для решения некоторой задачи. Все ресурсы обычно делятся на две большие группы: физические и логические. К основным физическим ресурсам относятся: основная память, центральный процессор, внешняя память, устройства ввода и вывода данных, дополнительные внешние устройства. К логическим ресурсам относятся: файлы, программные мо-дули, внутренние информационные структуры, различные системные объ-екты. Управление этими ресурсами с целью наиболее эффективного и удобного их использования и представляет собой важнейшее назначение ОС. Операционные системы развиваются уже более 50 лет, и за это время был накоплен огромный практический опыт, проверены различные идеи и концепции, составляющие основу современных ОС .
Заключение
В истории развития ПК можно увидеть, что человек стремился со-здавать различные вычислительные устройства, чтобы облегчить себе жизнь. С 1623 года по настоящее время человек ищет все больше и больше простых решений, перекладывая свои функции на плечи машин, чтобы об-легчить себе жизнь.
Современные вычислительные машины представляют одно из са-мых значительных достижений человеческой мысли, влияние которого на развитие научно-технического прогресса трудно переоценить. Области применения ЭВМ непрерывно расширяются. Этому в значительной степе-ни способствует распространение персональных ЭВМ, и особенно микро ЭВМ.
Перспективы развития ЭВМ в первую очередь заложено обязатель-ное уменьшение размеров компьютеров, неуклонное увеличение их быст-родействия и объема памяти. Также согласно сегодняшней тенденции, уро-вень глобальных сетей будет увеличиваться, в связи с этим будут разраба-тываться новые методы хранения, обработки, представления информации. Будут совершенствоваться способы передачи информации с учетом скоро-сти, безопасности и качества.