Hivi ni vifaa vya aina gani vya usindikaji wa habari za kidijitali? Vifaa vya kidijitali ni vifaa vya kuchakata taarifa zilizowasilishwa katika fomu inayoweza kufikiwa na kompyuta. Hizi ni: vichanganuzi vya skrini za kugusa kamera kamera za video simu za rununu kamera za wavuti kamera za hati makadirio vifaa vya upitishaji data visivyo na waya mifumo ya ufuatiliaji wa video

Kamera za video Kamera ya video ni kifaa cha kurekodia filamu za kielektroniki, kifaa cha kupata picha za macho za vitu vilivyopigwa picha kwenye kipengee cha picha, kilichochukuliwa kwa ajili ya kurekodi au kusambaza picha zinazohamia kwenye televisheni. Kawaida huwa na kipaza sauti kwa kurekodi sauti sambamba.

Kamera za wavuti Kamera ya wavuti (pia kamera ya wavuti) ni video ya dijiti au kamera ya picha inayoweza kurekodi picha kwa wakati halisi, iliyokusudiwa kusambazwa zaidi kwenye Mtandao (katika programu kama vile Mjumbe wa Papo hapo au katika programu nyingine yoyote ya video).

Projectors Projector ni kifaa cha kuangaza ambacho husambaza upya mwanga wa taa na mkusanyiko wa flux ya mwanga juu ya uso mdogo au kwa kiasi kidogo. Projector ni vifaa vya macho-mitambo au macho-digital ambavyo huruhusu, kwa kutumia chanzo cha mwanga, kutayarisha picha za vitu kwenye uso ulio nje ya skrini ya kifaa.

Vifaa vya uhamishaji data visivyotumia waya vya Bluetooth huhakikisha ubadilishanaji wa taarifa kati ya vifaa kama vile mfukoni na kompyuta za kawaida za kibinafsi, simu za mkononi, kompyuta za mkononi, vichapishi, kamera za kidijitali, panya, kibodi, vijiti vya kufurahisha, vipokea sauti vya masikioni, vipokea sauti vya sauti kwenye masafa ya redio ya kuaminika, ya bei nafuu na yanayopatikana kote ulimwenguni. mawasiliano ya muda mfupi.

Vifaa vya kusambaza data visivyotumia waya GPRS (Huduma ya Redio ya Pakiti ya Jumla) ni nyongeza juu ya teknolojia ya mawasiliano ya simu ya GSM ambayo hupitisha upitishaji wa data ya pakiti. GPRS huruhusu mtumiaji wa mtandao wa simu kubadilishana data na vifaa vingine kwenye mtandao wa GSM na mitandao ya nje, ikiwa ni pamoja na Mtandao. GPRS inahusisha kutoza kulingana na wingi wa taarifa zinazotumwa/kupokelewa, na si muda unaotumika mtandaoni.

Vifaa vya kusambaza data visivyo na waya Hukuruhusu kusambaza mtandao bila kuwekewa nyaya na inaweza kupunguza gharama ya uwekaji na upanuzi wa mtandao. Maeneo ambayo kebo haiwezi kusakinishwa, kama vile nje na majengo yenye thamani ya kihistoria, yanaweza kuhudumiwa na mitandao isiyotumia waya. Tofauti na simu za rununu, vifaa vya Wi-Fi vinaweza kufanya kazi katika nchi tofauti ulimwenguni. Wi-Fi (Wireless Fidelity) ni kiwango cha vifaa vya Wireless LAN.

Ufuatiliaji wa video Ufuatiliaji wa video (Televisheni Iliyofungwa ya Mzunguko, Mfumo wa CCTV) ni mchakato unaofanywa kwa kutumia vifaa vya kielektroniki vya macho vilivyoundwa kwa ajili ya ufuatiliaji wa kuona au uchanganuzi wa picha kiotomatiki (utambuzi otomatiki wa nyuso, nambari za usajili za serikali).

Vifaa vya usindikaji wa habari dijiti Mwandishi: Dmitry Tarasov, 2009

Kifaa cha usindikaji wa habari za digital na "ubongo" wa mfumo mzima wa uchapishaji ni kompyuta, ambayo pia inawakilisha muundo wa ngazi mbalimbali. Inajumuisha vipengele vyote vya usindikaji (processor) na aina kadhaa za vifaa vya kuhifadhi habari (RAM, gari ngumu, kumbukumbu ya video), pamoja na idadi ya vipengele vya msaidizi (bandari na vipengele vingine).

Kufanya kazi na michoro, haswa zile zilizokusudiwa kwa madhumuni ya uchapishaji, inahitaji vigezo muhimu vya kompyuta inayotumiwa. Kwa bahati mbaya (kwa mwandishi pekee), kasi ya maendeleo ya kiteknolojia katika eneo hili ni ya juu isivyo kawaida, na muda wa kuandika, kuandaa, kuchapa na kusambaza kitabu hauwezi kuendana nayo, kwa hivyo tutazingatia tu vigezo vya msingi ambavyo kila designer anahitaji kuelewa wakati wa kukaa chini kwenye kompyuta.

Kompyuta ya kibinafsi ni, kwanza kabisa, kitengo cha mfumo ambacho sehemu zote kuu za kompyuta ziko. "Ubongo" wa kompyuta ni microprocessor - Kifaa cha kati cha kompyuta ni mzunguko wa umeme wa sentimita kadhaa za mraba kwa ukubwa, ambayo inahakikisha utekelezaji wa programu zote za maombi na udhibiti wa vifaa vyote. Microprocessor inafanywa kwa namna ya ultra-kubwa (sio kwa ukubwa, lakini kwa idadi ya vipengele vya elektroniki, idadi ambayo hufikia milioni kadhaa) mzunguko jumuishi ulio kwenye kitambaa cha silicon.

Microprocessors zinaweza kutofautiana katika vigezo vya msingi vifuatavyo:

Aina (mfano) ina maana ya kizazi cha microprocessors, kwa mfano, kuna wasindikaji wa mfululizo ambao kwa pamoja huitwa "286", "386", "486", "Pentium".

Saa masafa huamua idadi ya shughuli za kimsingi zilizofanywa kwa sekunde moja. Inapimwa kwa hertz (Hz). Mzunguko wa saa ni parameter kuu inayohakikisha utendaji wa processor. Aina ya processor ya juu, kasi ya saa ya juu. Moja ya mifano ya kwanza ya kompyuta binafsi ilikuwa na processor yenye mzunguko wa saa 4.77 MHz, na wasindikaji wa hivi karibuni wamevuka kizuizi cha 1 GHz.

Kina kidogo huamua idadi ya bits zinazopitishwa wakati huo huo (sawazisha) kwenye mabasi ya habari. Utendaji wa kompyuta pia unahusiana moja kwa moja na uwezo kidogo. Kigezo hiki kinabadilika katika kurukaruka na mipaka: bits 8, kisha 16, 32 bits na hatimaye 64-bit mabasi.

Kompyuta kwa ujumla ina sifa ya idadi ya vigezo vingine vinavyoathiri utendaji wake.

Uendeshaji kumbukumbu ( au RAM - kumbukumbu ya ufikiaji bila mpangilio) huamua kiasi cha kumbukumbu ambayo processor "inasimamia". RAM ni ya haraka na tete (wakati nguvu imezimwa, habari imepotea kabisa) kumbukumbu ambayo programu inayofanya sasa na data muhimu kwa hiyo iko. Kadiri thamani hii inavyokuwa juu, ndivyo maelezo zaidi yanaweza kupatikana kwa wakati mmoja kwa ajili ya kuchakatwa. Kiasi cha RAM katika kipindi kifupi cha kihistoria kimeongezeka kutoka 640 KB hadi makumi ya MB katika mifumo ya kisasa (hata katika usanidi wa kawaida zaidi). Utendaji (kasi ya uendeshaji) ya kompyuta moja kwa moja inategemea kiasi cha RAM.

Kumbukumbu ya video - Hii ni RAM tofauti iliyo kwenye kadi maalum ya video. Kumbukumbu hii ina data inayolingana na picha ya sasa kwenye skrini.

Kompyuta ya kisasa ya kibinafsi hutumia kanuni ya usanifu wazi, ambayo hukuruhusu kubadilisha kwa uhuru muundo wa vifaa (moduli). Idadi kubwa ya vifaa vya pembeni vimeunganishwa kwenye barabara kuu ya habari. Ni muhimu sana kwamba vifaa vingine vinaweza kubadilishwa na vingine. Hata microprocessor na chips RAM sio ubaguzi.

Uunganisho wa vifaa vya vifaa vya pembeni kwenye barabara kuu ya habari hufanyika kwa njia ya kuzuia maalum, ambayo inaitwa mtawala(wakati mwingine huitwa adapta). Na udhibiti wa programu ya uendeshaji wa vifaa vya nje pia hutolewa na programu maalum - madereva, ambayo kwa kawaida huunganishwa kwenye mfumo wa uendeshaji.

Mada ya somo:"Vifaa vya usindikaji wa habari za dijiti: kamera ya dijiti"

Kusudi la somo:

Kuunda hali kwa wanafunzi kukuza uelewa wa aina na madhumuni ya vifaa vya dijiti kwa usindikaji wa habari;

Kuendeleza ujuzi katika usindikaji wa habari kwa kutumia vifaa mbalimbali;

Kukuza mtazamo wa kujali kwa vifaa vya kompyuta na kuzingatia sheria za tabia salama.

Wanafunzi wanapaswa kujua:

Uwezekano wa kutumia kamera za digital.

Utoaji wa somo:

uwasilishaji "Kamera ya Dijiti";

projekta ya multimedia na skrini;

kamera ya digital;

WAKATI WA MADARASA:

Wakati wa kuandaa.

Salamu, kuandaa wanafunzi kwa shughuli za pamoja za uzalishaji.

Ufafanuzi wa nyenzo mpya.

Swali Je, ni vifaa gani vya kawaida vya kuchakata taarifa za kidijitali unavyovijua?:

Leo tutaangalia kamera za digital. Utasoma nyenzo kwa njia ifuatayo: kila mmoja wenu atatoa kadi na kazi na kusoma nyenzo. Kisha, kwa kutumia nambari za kadi, mtaunda vikundi (jozi), mjadili nyenzo pamoja na kuchagua njia ya kuifikisha kwa wengine. Mwisho wa somo, tunapaswa kuwa na wazo la kamera ya dijiti kama njia ya usindikaji na kusambaza habari kwa kompyuta kulingana na mpango ufuatao:

Mtazamo wa jumla, vipengele.

Faida.

Vipengele vya ziada.

Mbinu za kuhifadhi habari

Mawasiliano na PC na vifaa vingine.

Kadi nambari 1

Mtazamo wa jumla, vipengele:

Kimsingi, muundo wa kamera ya dijiti hufuata muundo wa analog. Tofauti yao kuu ni katika kipengele cha picha ambacho picha huundwa: katika kamera za analog ni filamu, katika kamera za digital ni matrix. Nuru hupitia lenzi hadi kwenye tumbo, ambapo picha huundwa, ambayo hurekodiwa kwenye kumbukumbu. Kamera ina sehemu kuu mbili - mwili na lenzi. Mwili una matrix, shutter (mitambo au elektroniki, na wakati mwingine zote mbili), processor na udhibiti. Lenzi, inayoweza kutenganishwa au ngumu, inajumuisha kikundi cha lensi zilizowekwa kwenye nyumba ya plastiki au chuma.

Kadi nambari 2

Faida

Mwonekano na ufanisi. Wakati wa kupiga dijiti, unaona matokeo mara baada ya kubonyeza kitufe cha shutter.

Kiuchumi. Bei ya kamera ya dijiti imepunguzwa hadi kiwango sawa na ile ya kamera ya kawaida ya filamu. Inahitajika pia kuzingatia gharama ya matumizi (filamu, vitendanishi, nk).

Kushikamana. Ukubwa mdogo wa kamera ni mojawapo ya vigezo muhimu zaidi kwa mpiga picha wa Amateur.

Kujitegemea, kuegemea, urahisi wa kuhifadhi. Hakuna utegemezi kwa bwana kwa picha za uchapishaji, maisha ya rafu ndefu.

Vipengele vya ziada. Kamera za kisasa za kidijitali mara nyingi huwa na idadi ya vipengele vya ziada ambavyo kimsingi haviwezi kufikiwa na wenzao wa filamu. Miongoni mwao, kwa mfano, kurekodi video, hali ya risasi ya panorama au rekodi ya maoni ya sauti. Kwa kuongezea, algoriti maalum za usindikaji wa picha zinazotekelezwa katika programu ya kamera hufanya iwezekane kuchukua nafasi ya zana za kitamaduni za picha kama vile vichungi na filamu za aina tofauti za taa.

Usindikaji wa kidijitali.

Muhuri. Takriban kamera na vichapishi vya kisasa vya kisasa vinaunga mkono itifaki ya PictBridge, ambayo hutoa ubadilishanaji wa data wa moja kwa moja kati ya kamera na kifaa cha uchapishaji.

Kadi nambari 3

Vipengele vya ziada

Upigaji risasi wa kasi ya juu. Upigaji risasi wa kasi ya juu ni njia ambayo kamera inachukua muafaka sio moja kwa moja, kama kawaida, lakini kwa mfululizo - kwa matumaini kwamba angalau sura moja katika mfululizo itafanikiwa.

Kuweka mabano (kuweka mabano) ya autofocus (yatokanayo, usawa nyeupe, flash). Hii ni hali maalum ambayo kamera inachukua picha kadhaa (kawaida 3) mfululizo na tofauti za parameter moja au nyingine.

Kupiga picha za panorama ("msaidizi wa kushona"). Kitendaji hiki hurahisisha upigaji picha wa paneli. Panorama ni msururu wa fremu zinazochukuliwa kwa kuhamishwa kwa mlalo au wima, na baadaye "kuunganishwa" pamoja kwenye kompyuta hadi kwenye picha moja kubwa.

Upigaji picha wa Macro. Kazi ya jumla (macro mode) ni mode maalum ya autofocus ambayo kuzingatia vitu vya karibu sana kunawezekana.

Sensor ya mwelekeo. Kamera nyingi zina kile kinachoitwa sensor ya msimamo au mwelekeo. Kiini cha kazi yake ni rahisi: wakati wa risasi, sensor huamua ni nafasi gani kamera iko - ya kawaida au picha (iliyozunguka digrii 90). Ikiwa msimamo wa picha umewekwa, basi baada ya kutolewa kwa shutter kuna chaguzi mbili (kulingana na mtengenezaji wa kifaa). Labda faili imerekodiwa "kama ilivyo," lakini dokezo maalum juu ya "picha" hufanywa kwenye kichwa chake, au mzunguko unaohitajika wa digrii 90 hufanywa na kichakataji cha kamera, na fremu huandikwa mara moja "kama inavyopaswa."

Maoni ya sauti kwa picha. Baadhi ya kamera hukuruhusu kuandamana na video mpya iliyonaswa na maoni mafupi ya sauti. Licha ya kujidai wote, hii ni kipengele muhimu sana. Kwa mfano, wakati wa ziara ya jiji lisilojulikana, mpiga picha anaweza kuashiria alama gani aliyopiga picha, na katika siku zijazo hii itasaidia sana uchambuzi wa picha.

Video. Takriban kamera zote za kidijitali (isipokuwa DSLR) kwenye soko hukuruhusu kupiga video.

Athari maalum. Karibu vifaa vyote vina seti ya athari maalum (au kinachojulikana kama vichungi) kama kipengele cha ziada. Hizi kwa kawaida ni pamoja na kutupa maelezo ya rangi (picha ya monochrome), sepia, kuongeza au kupunguza ukubwa wa rangi, nk.

Kadi nambari 4

Mbinu za kuhifadhi habari.

a) Kumbukumbu iliyojengwa ndani ya kamera (kawaida ni ndogo sana, hukuruhusu kuhifadhi hadi picha 10)

b) Kiwango cha kumbukumbu au kadi za kumbukumbu

Kwa sasa, kati ya fomati za kumbukumbu za flash kuna viongozi watatu wasio na shaka - Salama Digital, CompactFlash na Fimbo ya Kumbukumbu.

Secure Digital ni kiwango kilichoundwa na muungano wa SanDisk, Matsushita Electric (Panasonic) na Toshiba. Vipimo vya kimwili vya moduli ni ndogo sana na ni 24x32x1.4 mm, ambayo inafanya uwezekano wa kutumia kumbukumbu ya aina hii katika kamera za super-compact. Kwa kuongeza, kiwango hutoa ulinzi dhidi ya kuiga bila ruhusa (ambayo inafanya uwezekano wa kuchapisha vitabu katika muundo huu, kwa mfano), pamoja na ulinzi dhidi ya kuandika kwa ajali (kuna kubadili mitambo kwenye moduli ya kumbukumbu). Kufikia 2004, Secure Digital ndio umbizo maarufu zaidi kwenye soko.

Salama Moduli ya Kumbukumbu ya Dijiti

Kiwango cha CompactFlash, kilichoundwa na SanDisk, hutoa aina mbili za moduli (Aina ya I na Aina ya II), zinazotofautiana katika unene. Ukubwa wa kadi ni 42.8 x 36.4 x 3.3 mm na 42.8 x 36.4 x 5 mm kwa mtiririko huo. CompactFlash ni kompakt ndogo zaidi ya fomati zote, lakini kwa kuongeza kumbukumbu, hutoa idadi kubwa ya vifaa vya pembeni vya kompyuta za mfukoni: modemu, moduli za GPS, adapta za WiFi na Bluetooth, n.k. Kwa kuongeza, anatoa ndogo ndogo kutoka kwa IBM/Hitachi Microdrive na Sony Microdrive yenye uwezo kutoka GB 2 hadi 4 zinapatikana katika umbizo hili (gari la GB 6 kutoka Western Digital pia linatarajiwa). Hata hivyo, ushauri wa kununua anatoa ngumu ngumu (kwa kuzingatia kuanguka kwa bei kwa kumbukumbu ya flash) ni shaka kabisa.

Moduli ya kumbukumbu ya CompactFlash

Umbizo la Fimbo ya Kumbukumbu ni hakimiliki na Sony. Umbizo hili lina aina mbili za msingi za makazi - Fimbo ya Kumbukumbu na Fimbo ya Kumbukumbu Duo. Ya kwanza ina vipimo vya 50x21.5x2.8 mm, pili - 31x20x1.6 mm. Katika mambo ya fomu sawa, pia kuna marekebisho ya kasi ya juu na uwezo wa kushughulikia zaidi ya 128 MB. Zimeteuliwa na faharisi ya Pro (Memory Stick Pro na Memory Stick Pro Duo, mtawalia).

Fimbo ya Kumbukumbu Pro

Secure Digital na CompactFlash ni viwango vya wazi, bila ada yoyote ya leseni. Memory Stick ni kiwango kilichofungwa na chenye leseni, kwa hivyo haitumiwi sana nje ya bidhaa za Sony. Moduli za muundo huu zinagharimu karibu mara mbili ya zingine, kwa kuwa bei yake inajumuisha ada za leseni (mirahaba).

Pia kuna aina nyingine za kumbukumbu kwenye soko (kwa mfano, kiwango cha xD, kilichotengenezwa si muda mrefu uliopita na Olympus na Fujifilm), viwango vya kizamani vya MMC na SmartMedia, nk. Walakini, wao ni wa kawaida sana, na hatutakaa juu yao kwa undani.

Nambari ya kadi.5

Interface na kompyuta na printer

Kamera imeunganishwa kwenye kompyuta ili kunakili picha kutoka kwa kumbukumbu ya flash, na pia, ikiwa ni lazima, kusasisha programu ya kamera ("firmware"). Muunganisho kwa kichapishi ni muhimu kwa uchapishaji wa moja kwa moja kutoka kwa kamera kwa kutumia itifaki ya PictBridge.

Idadi kubwa ya kamera zimeunganishwa kwa kompyuta au kichapishi kupitia kiolesura cha USB (Universal Serial Bus). Kwa hili (upande wa kamera), ama kiunganishi cha kawaida cha "mini-B" au umiliki usio wa kawaida hutumiwa. Kwa wazi, chaguo la kwanza ni bora zaidi, kwani "ikiwa kitu kitatokea" unaweza kununua kebo ya kawaida kwa urahisi katika duka lolote kwa pesa za kawaida, wakati italazimika kukimbia kwa kebo yenye chapa (na itagharimu zaidi).

Kwa sasa kuna matoleo mawili ya kawaida ya kiwango cha USB: 1.1 na 2.0 mpya zaidi. Ya kwanza hutoa matokeo ya 12 Mbit / s, ya pili - 480 Mbit / s. Ipasavyo, ikiwa unatumia kumbukumbu ya haraka ya kutosha, USB 2.0 itakuwa vyema. Walakini, unaweza kuondoa kumbukumbu kutoka kwa kamera kila wakati na kutumia kifaa cha nje kusoma kadi za flash - kinachojulikana kama msomaji wa kadi (moduli ya kumbukumbu itawasilishwa kama kati na mfumo wa faili wa FAT16/32).

Kiunganishi rahisi zaidi - pato la RCA AV - kwa urahisi, "tulips" - kinafaa kwa kuunganishwa kwa kifaa chochote cha runinga na video, na inaruhusu kutazama picha kwenye skrini ya runinga.

Wanafunzi hupewa muda wa kujifahamisha na nyenzo na kujadili dakika 10 . Kisha wanafunzi hutoa mawasilisho, ambayo yanafuatwa na wasilisho kutoka kwa mwalimu.

Muhtasari wa nyenzo na muhtasari wa matokeo
Maswali kwa darasa:

1. Umejifunza nini kipya katika somo?

   Je, habari hiyo ilikuwa muhimu? Matumizi yake ni nini?

   Ikiwa utalazimika kuchagua kamera, ni vigezo gani ungezingatia?

Warsha ya kufanya kazi na kamera ya dijiti.

Kumbuka: Wakati wa somo unaweza kuchukua picha za hatua kuu. Mwishoni mwa somo, hamisha picha kwenye kompyuta kwa njia tofauti.

Kazi ya nyumbani: imetolewa kwa vikundi:

Kikundi cha 1 - vipengele vya msingi vya kamera ya video

Kikundi cha 2 - faida za kamera za video za dijiti

Kikundi cha 3 - vifaa vya kurekodi habari kwenye kamera ya video

Kikundi cha 4 - kuhamisha habari kutoka kwa kamera ya video hadi kwa kompyuta

Kundi la 5 - kamera za wavuti

Wakati wa maendeleo ya teknolojia ya dijiti, kompyuta za aina nyingi tofauti zilitengenezwa. Wengi wao wamesahau kwa muda mrefu, lakini wengine wamekuwa na ushawishi mkubwa juu ya maendeleo ya mifumo ya kisasa ya kompyuta. Hapa tutatoa muhtasari mfupi wa baadhi ya hatua za uundaji wa mashine za kompyuta ili kuonyesha jinsi mawazo ya mwanadamu yalivyofikia ufahamu wa kisasa wa teknolojia ya kompyuta.

Vifaa vinavyowezesha kuhesabu au kukariri matokeo yake vimejulikana kwa muda mrefu, lakini tutapendezwa tu na vifaa vya kompyuta vinavyotekeleza programu zilizowekwa ndani yao moja kwa moja. Kwa hivyo, hatuzingatii hapa vifaa kama vile abacus, mashine za kuongeza mitambo na vikokotoo vya elektroniki.

Mashine ya kwanza ya kuhesabu programu iliyohifadhiwa ilijengwa na mwanasayansi wa Kifaransa Blaise Pascal mnamo 1642. Iliendeshwa kwa mikono na inaweza kufanya shughuli za kuongeza na kutoa. Mwanahisabati wa Ujerumani Gottfried Leibniz mnamo 1672 alijenga mashine ya mitambo ambayo inaweza pia kufanya shughuli za kuzidisha na kugawanya. Mashine ya kwanza inayofanya kazi kulingana na mpango huo ilitengenezwa mnamo 1834 na mwanasayansi wa Kiingereza Charles Babbage. Ilikuwa na kifaa cha kuhifadhi, kifaa cha kompyuta, kifaa cha kuingiza sauti cha kadi, na kifaa cha uchapishaji. Amri zilisomwa kutoka kwa kadi iliyopigwa na kusoma data kutoka kwa kumbukumbu kwenye kifaa cha kompyuta na kuandika matokeo ya mahesabu kwenye kumbukumbu. Vifaa vyote vya mashine ya Babbage, ikiwa ni pamoja na kumbukumbu, vilikuwa vya mitambo na vilikuwa na maelfu ya gia, utengenezaji ambao ulihitaji usahihi usiopatikana katika karne ya 19. Mashine inaweza kutekeleza programu yoyote iliyoandikwa kwenye kadi iliyopigwa, hivyo kwa mara ya kwanza programu ilihitajika kuandika programu hizo. Mtayarishaji programu wa kwanza alikuwa Mwingereza Ada Lovelace, baada ya hapo lugha ya programu Ada iliitwa katika wakati wetu.

Katika karne ya 20 Umeme ulianza kukuza na uwezo wake ulipitishwa mara moja na watengenezaji wa kompyuta. Pamoja na ujenzi wa kompyuta, mfumo wa msingi wa vipengele ambao ulijengwa kwenye vipengele vya elektroniki, hesabu ya vizazi vya kompyuta za digital huanza. Hebu tukumbuke kwamba mgawanyiko wa kipindi cha maendeleo ya teknolojia ya digital katika hatua unahusishwa hasa na uhamisho wa mfumo wa msingi wa vipengele kwa teknolojia mpya kwa ajili ya uzalishaji wa vipengele vya elektroniki.

Kizazi cha kwanza -

mirija ya utupu (1945-1955)

Mfumo wa msingi wa vipengele vya kizazi hiki cha kompyuta ulikuwa msingi wa zilizopo za utupu. Matumizi yao yaliamua faida na hasara zote za vifaa vya dijiti. Mirija ya elektroni ilitoa kasi ya juu ya ubadilishaji wa vitu vya mantiki, ambayo iliongeza kasi ya mahesabu ikilinganishwa na majaribio ya kuunda kompyuta, kipengele cha msingi ambacho kilijengwa kwa msingi wa kielektroniki. relay. Mirija ya elektroni ilikuwa ya kudumu kabisa na ilihakikisha uendeshaji wa kuaminika wa kompyuta. Kwa bahati mbaya, kompyuta za bomba pia zilikuwa na hasara nyingi. Mirija ya elektroni iliyoendeshwa na voltages ya makumi ya volt na ilitumia nishati nyingi; kwa kuongezea, saizi ya mirija ya elektroni, kulingana na dhana za kisasa za elektroniki, ilikuwa kubwa - makumi kadhaa ya sentimita za ujazo. Ili kujenga kompyuta, maelfu ya vipengele vya mantiki vilihitajika, hivyo ukubwa wa kompyuta za tube kwa suala la eneo lililochukuliwa ilikuwa makumi ya mita za mraba, na matumizi ya nguvu yalikuwa kutoka kwa wachache hadi makumi na hata mamia ya kilowati. Nguvu hizo zilisababisha joto la juu la taa, ambazo ziliwekwa kikamilifu, na kusababisha tatizo la baridi ya ufanisi ya vipengele vya elektroniki vya mashine. Kasi ya usindikaji wa habari katika mashine za bomba ilianzia mia kadhaa hadi shughuli elfu kadhaa kwa sekunde.

Kizazi cha pili - transistors (1955-1965)

Vifaa vya semiconductor - transistors ziligunduliwa mwaka wa 1948. Walitofautiana na zilizopo za elektroniki kwa ukubwa wao mdogo, voltage ya chini ya usambazaji na matumizi ya chini ya nguvu. Faida hizi zote za vifaa vya semiconductor zimeleta mapinduzi katika tasnia ya umeme. Redio ya miniature na vifaa vya kusambaza na kupokea televisheni vilianza kuonekana, na ikawa inawezekana kuunganisha vifaa vya kudhibiti moja kwa moja kwenye vitu vya kudhibiti, nk. Msingi mpya wa vifaa vya kompyuta kulingana na transistors pia ulifanya mapinduzi katika utengenezaji wa kompyuta. Kupungua kwa kiasi kikubwa kwa ukubwa, kupunguza matumizi ya nguvu na gharama kumefanya iwezekanavyo kuunda usanifu wa kompyuta na utendaji mkubwa zaidi na kuongeza kasi ya kasi ya kompyuta hadi mamia ya maelfu na hata mamilioni ya uendeshaji kwa sekunde. Ongezeko la tija lilipatikana kwa sababu ya kasi ya juu ya uendeshaji wa transistors ikilinganishwa na zilizopo za utupu, na kwa kuanzisha vifaa kadhaa vya usindikaji kwenye kompyuta, vinavyofanya kazi kwa sambamba. Eneo linalohitajika kushughulikia kompyuta limepungua hadi mita kadhaa za mraba, na majaribio yamefanywa ili kuzalisha matoleo ya eneo-kazi. Gharama zilizopunguzwa zimeongeza idadi ya watumiaji wa kompyuta. Kampuni kubwa zinazozalisha kompyuta za kusudi la jumla zimeonekana: Mashine za Kimataifa za Biashara (IBM), Shirika la Kudhibiti Data (CDC) Shirika la Vifaa vya Dijiti (DEC) nk Ikumbukwe kwamba kompyuta ya PDP-8 kutoka DEC ilikuwa ya kwanza mini-kompyuta na basi ya kawaida, ambayo ilikuwa na ushawishi mkubwa katika maendeleo ya usanifu wa kompyuta binafsi.

Kizazi cha tatu - mizunguko iliyojumuishwa (1965-1980)

Seli za semiconductor na vipengele vingine vya elektroniki vilitolewa na sekta ya umeme kwa namna ya vipengele vya mtu binafsi. Kwa hivyo, kioo cha semiconductor ambacho transistor iliwekwa ilikuwa imefungwa katika nyumba maalum ya chuma au plastiki. Mahitaji ya kupunguza ukubwa wa elektroniki

vifaa vilisababisha ukweli kwamba mwanzoni vifaa vya semiconductor vilianza kutengenezwa kwa muundo usio na kifurushi, na kisha mnamo 1958 jaribio lilifanywa kuweka vifaa vyote vya kitengo kimoja cha kazi kwenye chip moja ya semiconductor. Hivi ndivyo mizunguko iliyojumuishwa (ICs) iliibuka, ambayo ilifanya iwezekane kupunguza kwa kiasi kikubwa ukubwa wa nyaya za semiconductor na kupunguza matumizi ya nguvu. Kompyuta ndogo zilijengwa kwa misingi ya IC, ambazo zilifanywa kwa namna ya rack moja na vifaa vya pembeni. Nguvu inayotumiwa na kompyuta ya IC imepunguzwa hadi mamia ya wati. Kuongezeka kwa kasi ya nodi zilizojengwa kwenye ICs kumefanya iwezekanavyo kuongeza kasi ya kompyuta hadi makumi ya mamilioni ya uendeshaji kwa sekunde. Sekta ya umeme ilianza uzalishaji mkubwa wa vipengele vya elektroniki kwenye IC, ambayo ilipunguza gharama zao na kupunguza kwa kasi gharama ya vifaa vya kompyuta. Kupunguza gharama kumesababisha maendeleo na utekelezaji wa vitendo wa mifumo ya kompyuta yenye nguvu inayotumia usindikaji sambamba: multiprocessor na kompyuta za bomba.

Kizazi cha nne - mizunguko iliyojumuishwa ya kiwango kikubwa zaidi (tangu 1980)

Microminiaturization ya vifaa vya elektroniki imesababisha kuibuka kwa tasnia mpya - microelectronics, ambayo ni ya uwanja wa teknolojia ya juu. Kwa kutumia mafanikio ya hivi punde ya kisayansi na kiufundi katika fizikia, kemia, fuwele, sayansi ya nyenzo na hata unajimu (katika mvuto sifuri unaweza kupata fuwele za semiconductor za usafi wa hali ya juu sana), tulifanikisha uwekaji wa mamia ya kwanza, kisha maelfu na hatimaye mamilioni ya transistors na. wengine kwenye fuwele moja kupima milimita kadhaa za mraba vipengele vya elektroniki. Sasa mzunguko wa semiconductor haukuwa tena na seti ya mambo kadhaa ya kimantiki, ambayo vitengo vya kazi vya kompyuta vilijengwa wakati huo, lakini vitengo vya kazi kabisa na, kwanza kabisa, CPU, ambayo, kutokana na ukubwa wake, iliitwa microprocessor, vifaa vya kudhibiti kifaa cha nje - vidhibiti vifaa vya nje. Mizunguko hiyo iliyounganishwa iliitwa kwanza nyaya kubwa zilizounganishwa(BIS), na kisha saketi zilizounganishwa za kiwango kikubwa zaidi(VLSI).

Matokeo ya maendeleo hayo ya haraka ya microelectronics ilikuwa kuibuka kwa kompyuta za bodi moja, ambapo nyaya kadhaa za VLSI zilizo na vitalu vyote vya kazi vya kompyuta ziliwekwa kwenye ubao mmoja, makumi kadhaa ya sentimita za mraba kwa ukubwa. Kompyuta za bodi moja zilijengwa katika vifaa mbalimbali vya viwanda, matibabu na kaya kwa usindikaji na udhibiti wa habari haraka. Gharama ya kompyuta za bodi moja imeshuka sana hivi kwamba imewezekana kwa watu binafsi kuzinunua.Wahandisi wa Kiingereza walitumia fursa hii. Steve Jobe Na Steve Wozniak. Kutumia vitengo vya kazi vilivyotengenezwa viwandani: bodi ya kompyuta ndogo iliyo na processor na kumbukumbu, kibodi, onyesho, walikusanya kompyuta ya bei rahisi - kompyuta ndogo. Rufaa yake kwa watumiaji wasio wa kitaalamu ilikuwa kwamba ilikuwa kifaa tayari kutumia kilicho na maunzi na programu zote muhimu ili kufanya kazi ifanyike. Kompyuta ndogo hii inaitwa !e na akawa wa kwanza duniani kompyuta binafsi.

Kompyuta za kibinafsi, ambazo zimeenea katika soko la kompyuta, zilipendezwa na kampuni kubwa ambayo ilizalisha mifumo yenye nguvu ya kompyuta - 1VM, na kuamua kuzindua utengenezaji wa mfano wake wa kompyuta ya kibinafsi. Pamoja na kampuni Intel, ambayo ilitengeneza kit microprocessor, na Microsoft, ambayo iliweka kompyuta na mfumo wa uendeshaji MS DOS, IBM iliunda kompyuta ya kibinafsi IBM RS. Uwezo mkubwa wa IBM ulifanya iwezekane kutoa idadi kubwa ya kompyuta kama hizo kwa muda mfupi. Bei yao ya kuvutia kwa wanunuzi na ubunifu fulani, kwa mfano, kiasi kikubwa cha RAM ikilinganishwa na kompyuta za kibinafsi zinazozalishwa na makampuni mengine wakati huo, iliruhusu kompyuta ya IBM PC kuwa "kompyuta ya kibinafsi" maarufu zaidi duniani.

2.6. Usanifu wa mifumo ya kompyuta kwa usindikaji wa habari uliojilimbikizia

Kompyuta ya kisasa ina vitengo kadhaa vya kazi: processor, kumbukumbu, vidhibiti vya kifaa, nk. Kila nodi ni kifaa cha kielektroniki ambacho kinaweza kuwa na mamilioni ya vipengele vya mantiki. Ili kuelewa vizuri kanuni ya uendeshaji wa kila nodi na kompyuta kwa ujumla, dhana ya viwango vya uwakilishi wa kompyuta huletwa.

Kiwango cha mantiki ya dijiti - kiwango cha mzunguko wa mantiki ya mfumo wa msingi wa vipengele.

Kiwango cha usanifu wa Microarchitectural- kiwango cha shirika la usindikaji wa habari ndani ya kitengo cha kazi. Hii inajumuisha rejista kwa madhumuni mbalimbali, kifaa cha kuchakata amri zinazoingia, kifaa cha kubadilisha data na kifaa cha kudhibiti.

Kiwango cha amri- seti ya vitengo vya kazi na viunganisho kati yao, mfumo wa amri na data zinazopitishwa kati ya vifaa.

Seti ya vitalu, viunganisho kati yao, aina za data na shughuli za kila ngazi inaitwa usanifu wa ngazi.

Usanifu wa kiwango cha amri kwa kawaida huitwa usanifu wa kompyuta au shirika la kompyuta. Katika sehemu hii tutaangalia usanifu tofauti wa kompyuta. Usanifu wa tabaka zingine utajadiliwa katika sehemu zifuatazo.

2.6.1. Usanifu wa kifaa kisichobadilika

Kompyuta zenye usindikaji wa kujilimbikizia Hii ni mifumo ya kompyuta ambayo kifaa kimoja au zaidi cha kuchakata (vichakataji) vinapatikana kwa ushikamanifu na hutumia mabasi ya data ya ndani kubadilishana taarifa. Kompyuta za kizazi cha kwanza na cha pili zilikuwa na usanifu uliofungwa na seti ndogo ya vifaa vya nje. Usanifu huu ni wa kawaida kwa kompyuta, mfumo wa msingi wa mambo ya kimantiki ambayo umejengwa juu ya vipengele vya elektroniki vya diski (zilizopo za elektroni, transistors). Kuanzishwa kwa kizuizi chochote cha ziada cha kazi katika usanifu huo ulihusishwa na ongezeko la matumizi ya nguvu, eneo lililochukuliwa na kuongezeka kwa kasi kwa gharama ya mfumo mzima. Kwa hiyo, kompyuta iliyofanywa kulingana na usanifu huu haikuwa na uwezo wa kuunganisha vifaa vya ziada ambavyo hazijatolewa na msanidi programu.

Mchoro uliopanuliwa wa usanifu kama huo wa kompyuta unaonyeshwa kwenye Mtini. 2.9. RAM huhifadhi amri na data ya programu zinazoweza kutekelezwa; ALU haitoi usindikaji wa nambari tu, lakini pia inashiriki katika mchakato wa pembejeo / pato la habari, kuihifadhi kwenye RAM. Njia ya kuingiza/pato ni kifaa maalumu kinachofanya kazi kwa amri zinazotolewa na kifaa cha kudhibiti. Kituo kinaruhusu uunganisho wa idadi fulani ya vifaa vya nje. Kifaa cha kudhibiti kinahakikisha utekelezaji wa amri za programu na kudhibiti nodes zote za mfumo.

Mchele. 2.9. Usanifu wa kompyuta uliofungwa

Kompyuta za usanifu huu zinafaa katika kutatua shida za hesabu. Wao ni duni kwa ajili ya kutekeleza teknolojia za kompyuta zinazohitaji kuunganisha vifaa vya ziada vya nje na kubadilishana habari ya kasi ya juu nao.

6.2. Fungua mifumo ya kompyuta ya usanifu

Katika miaka ya 70 ya mapema. ifikapo DEC (Shirika la Vifaa vya Dijiti) kompyuta ya usanifu tofauti kabisa ilipendekezwa. Usanifu huu ulifanya iwezekane kuunganisha kwa uhuru vifaa vyovyote vya pembeni, ambavyo vilivutiwa mara moja na watengenezaji wa mifumo ya udhibiti wa mifumo mbali mbali ya kiufundi, kwani ilitoa unganisho la bure kwa kompyuta ya idadi yoyote ya sensorer na watendaji. Ubunifu kuu ulikuwa uunganisho wa vifaa vyote, bila kujali kusudi lao, kwa basi ya kawaida uhamisho wa habari. Vifaa viliunganishwa kwenye basi kwa mujibu wa kiwango cha basi. Kiwango cha basi kilikuwa hati iliyosambazwa kwa uhuru, ambayo iliruhusu watengenezaji wa vifaa vya pembeni kukuza vidhibiti ili kuunganisha vifaa vyao na mabasi ya viwango anuwai. Usanifu wa kompyuta ya aina ya wazi, kulingana na matumizi ya basi ya kawaida, imeonyeshwa kwenye Mtini. 2.10. Usimamizi wa jumla wa wote

Wakati wa maendeleo ya teknolojia ya dijiti, kompyuta za aina nyingi tofauti zilitengenezwa. Wengi wao wamesahaulika kwa muda mrefu, lakini wengine walikuwa na ushawishi mkubwa juu ya maendeleo ya mifumo ya kisasa ya kompyuta. Hapa tutatoa muhtasari mfupi wa baadhi ya hatua za uundaji wa mashine za kompyuta ili kuonyesha jinsi mawazo ya mwanadamu yalivyofikia ufahamu wa kisasa wa teknolojia ya kompyuta.

Vifaa vinavyowezesha kuhesabu au kukariri matokeo yake vimejulikana kwa muda mrefu, lakini tutavutiwa tu na vifaa vya hesabu ambavyo hufanya moja kwa moja programu zilizowekwa ndani yao, kwa hivyo hatuzingatii vifaa kama vile abacus, mashine za kuongeza mitambo na elektroniki. vikokotoo.

Mashine ya kwanza ya kuhesabu programu iliyohifadhiwa ilijengwa na mwanasayansi wa Kifaransa Blaise Pascal mwaka 1642. Iliendeshwa kwa mikono na inaweza kufanya shughuli za kuongeza na kutoa. Mwanahisabati wa Ujerumani Gottfried Leibniz mnamo 1672 alijenga mashine ya mitambo ambayo inaweza pia kufanya shughuli za kuzidisha na kugawanya. Mashine ya kwanza inayofanya kazi kulingana na mpango huo ilitengenezwa mnamo 1834 na mwanasayansi wa Kiingereza Charles Babbage. Ilikuwa na kifaa cha kuhifadhi, kifaa cha kompyuta, kifaa cha kuingiza sauti cha kadi, na kifaa cha uchapishaji. Amri zilisomwa kutoka kwa kadi iliyopigwa na kusoma data kutoka kwa kumbukumbu kwenye kifaa cha kompyuta na kuandika matokeo ya mahesabu kwenye kumbukumbu. Vifaa vyote vya mashine ya Babbage, pamoja na kumbukumbu, vilikuwa vya mitambo na vilikuwa na maelfu ya gia, utengenezaji ambao ulihitaji usahihi usioweza kufikiwa katika karne ya 19. Mashine inaweza kutekeleza programu yoyote iliyoandikwa kwenye kadi iliyopigwa, hivyo kwa mara ya kwanza programu ilihitajika kuandika programu hizo. Mtayarishaji programu wa kwanza alikuwa Mwingereza Ada Lovelace, baada ya hapo lugha ya programu Ada ilikuwa tayari jina lake katika wakati wetu.

Katika karne ya 20, umeme ulianza kuendeleza na uwezo wake ulipitishwa mara moja na watengenezaji wa kompyuta. Pamoja na ujenzi wa kompyuta, mfumo wa msingi wa vipengele ambao ulijengwa kwenye vipengele vya elektroniki, hesabu ya vizazi vya kompyuta za digital huanza. Hebu tukumbuke kwamba mgawanyiko wa kipindi cha maendeleo ya teknolojia ya digital katika hatua unahusishwa hasa na uhamisho wa mfumo wa msingi wa vipengele kwa teknolojia mpya kwa ajili ya uzalishaji wa vipengele vya elektroniki.

Kizazi cha kwanza - zilizopo za utupu (1945-1955)

Mfumo wa msingi wa vipengele vya kizazi hiki cha kompyuta ulikuwa msingi wa zilizopo za utupu. Matumizi yao yaliamua faida na hasara zote za vifaa vya digital. Vipu vya utupu vilitoa ubadilishaji wa kasi wa mambo ya mantiki, ambayo iliongeza kasi ya hesabu ikilinganishwa na majaribio ya kuunda kompyuta, kipengele cha msingi ambacho kilijengwa kwa misingi ya relay ya electromechanical. Mirija ya elektroni ilikuwa ya kudumu kabisa na ilihakikisha uendeshaji wa kuaminika wa kompyuta. Kwa bahati mbaya, kompyuta za bomba pia zilikuwa na hasara nyingi. Kwanza, mirija ya utupu iliyoendeshwa na voltages ya makumi ya volts na ilitumia nishati nyingi; kwa kuongezea, saizi ya mirija ya utupu, kulingana na dhana za kisasa za elektroniki, ilikuwa kubwa - makumi kadhaa ya sentimita za ujazo. Ili kujenga kompyuta, maelfu ya vipengele vya mantiki vilihitajika, hivyo ukubwa wa kompyuta za tube kwa suala la eneo lililochukuliwa ilikuwa makumi ya mita za mraba, na matumizi ya nguvu yalikuwa kutoka kwa wachache hadi makumi na hata mamia ya kilowati. Nguvu hizo zilisababisha joto la juu la taa, ambazo ziliwekwa kikamilifu, na kusababisha tatizo la baridi ya ufanisi ya vipengele vya elektroniki vya mashine. Kasi ya usindikaji wa habari katika mashine za bomba ilianzia mia kadhaa hadi shughuli elfu kadhaa kwa sekunde.