Библиотека Рефераты Курсовые Дипломы Поиск
Библиотека Рефераты Курсовые Дипломы Поиск
сделать стартовой добавить в избранное
Кефирный гриб на сайте www.za4et.net.ru

Математика Математика

С физикой — от счетов к современным компьютерам

Гуашь "Классика", 12 цветов.
Гуашевые краски изготавливаются на основе натуральных компонентов и высококачестсвенных пигментов с добавлением консервантов, не
170 руб
Раздел: 7 и более цветов
Чашка "Неваляшка".
Ваши дети во время приёма пищи вечно проливают что-то на ковёр и пол, пачкают руки, а Вы потом тратите уйму времени на выведение пятен с
222 руб
Раздел: Тарелки
Забавная пачка "5000 дублей".
Юмор – настоящее богатство! Купюры в пачке выглядят совсем как настоящие, к тому же и банковской лентой перехвачены... Но вглядитесь
60 руб
Раздел: Прочее

С физикой — от счетов к современным компьютерам Владимир Клиньшов Сегодня по физике лектор билеты давал к экзамену. Заходи ко мне — перепишешь — Это долго, ты лучше отсканируй и кинь мне на почту, а я у себя распечатаю. (из разговора студентов) Поистине, до чего дошел прогресс! Еще несколько лет назад подобные разговоры были редкостью, а сейчас — обычное дело. Вот, например, недавно принимал я лабораторные работы у третьекурсников, так они, вместо того чтобы теоретическую часть в отчете написать, просто отсканировали методичку! Того и гляди, начнут лекции вместо тетрадки на веб-камеру записывать! Сравнивая настоящее и совсем недавнее прошлое, понимаешь, насколько ошеломляющий скачок в развитии электронно-вычислительной техники совершился буквально у нас на глазах. Сегодня компьютер стал привычным и знакомым инструментом для миллионов людей, и, наверное, нет в современной жизни области, куда бы он не проник. В науке и промышленности широко используются мощнейшие суперкомпьютеры, мобильные компьютеры сопровождают своих владельцев в пути, а уж персональные компьютеры есть почти в каждом доме. А теперь вернемся мысленно в 50-е годы, время, когда академик С. А. Лебедев создавал первую отечественную ЭВМ. Трогательная и смешная картина предстанет перед нами: вся Академия наук СССР с огромным вниманием следит, как эта огромная машина часами решает задачи, на которые современным компьютерам нужны доли секунды! А в 30-е годы восхищение вызывали машины, которые просто умели выполнять арифметические действия. Сейчас эту возможность реализует обычный карманный калькулятор. Согласитесь — динамика просто поразительная! Но мы уже успели привыкнуть к приставкам «мега-» и «гига-» в характеристиках современных компьютеров, и они нас не удивляют. Любой школьник знает, как работать и развлекаться на «компе», некоторые даже умеют собирать и разбирать его, как конструктор. Но многие ли знают, как устроен компьютер, на каких физических принципах основана его работа? Думаю, нет. А между тем именно физика и физические открытия сделали возможным создание ЭВМ в том виде, в каком они существуют сейчас. Краткая история ЭВМ Рис. 1. История развития ЭВМ и важнейшие открытия электроники XX века По сути, вся история ЭВМ определяется серией замечательных физических открытий в области электроники. Строго говоря, вычислительные машины существовали и до XX века: это абак, счеты, логарифмические линейки, арифмометры, счетные машины Паскаля и Бэббиджа и некоторые другие. Всё это — механические устройства с очень ограниченными возможностями. История же собственно электронных вычислительных машин (рис. 1) начинается в двадцатом веке и связана с изобретением в 1906 году американским инженером Ли де Форестом вакуумного триода. На основе триодов были созданы ЭВМ так называемого первого поколения, начинающего свою историю в 40-е годы. Это поколение компьютеров-монстров, занимавших по своим размерам целые комнаты и потреблявших мощности, достаточные для работы небольшого завода. Однако, несмотря на такую громоздкость, производительность этих машин была весьма скромной.

Качественное изменение ЭВМ произошло после еще одного эпохального открытия физики — изобретения в 1947 году Джоном Бардином, Уолтером Браттейном и Уильямом Шокли полевого транзистора. Применение полупроводниковых транзисторов вместо вакуумных ламп (триодов) позволило существенно уменьшить размеры и энергопотребление машин второго поколения и повысить их быстродействие и надежность. Дальнейшее развитие компьютеров связано с использованием интегральных схем, впервые изготовленных в 1960 году американцем Робертом Нойсом. Интегральная схема — это множество, от десятков до миллионов, транзисторов, размещенных на одном кристалле полупроводника. Использование интегральных схем (компьютеры третьего поколения), больших и сверхбольших интегральных схем (четвертое поколение) привело к значительному упрощению процесса изготовления ЭВМ и увеличению их быстродействия. В 80-е годы началось изготовление персональных компьютеров, которые постепенно приобрели современный вид. Примерно тогда же появились первые мобильные компьютеры, или ноутбуки. Огромной производительности достигли многопроцессорные вычислительные комплексы — так называемые суперкомпьютеры. Почему же именно изобретение триода и транзистора определило весь путь развития компьютеров? Для ответа на этот вопрос нужно вспомнить об основных принципах работы компьютера. Сердце современного компьютера — это его центральный процессор, поэтому остановимся на нем. Основная функция процессора — обработка информации, т. е. выполнение различных операций над данными. А так как данные в современных ЭВМ представляются в двоичном виде, то и операции с ними производятся на основе двоичной логики, или так называемой булевой алгебры. Булева алгебра — основа работы компьютера Рис. 2. «Водопроводная модель» операций булевой алгебры Булева алгебра (названа в честь английского математика XIX века Джорджа Буля) рассматривает величины, принимающие только два значения — 0 или 1. Значение булевой величины можно представлять как ложность или истинность какого-либо утверждения (0 — ложь, 1 — истина). Поэтому с такими величинами можно производить различные операции — так же, как мы оперируем с утверждениями при рассуждениях. Основные операции — это И, ИЛИ, НЕ. Например: «я возьму зонт», если «пойдет дождь» И «за мной НЕ заедет друг на машине». Если обозначить через С утверждение «я возьму зонт», А — «пойдет дождь» и В — «за мной заедет друг», то С = А И (НЕ В). Выполнением подобных операций и занимается процессор компьютера. Выполнение логических операций можно проиллюстрировать на наглядной физической модели «водопровода». Представим утверждения, над которыми производятся операции, в виде вентилей на трубах (открытый вентиль — утверждение истинно, закрытый — ложно). Результат операции представим в виде крана, из которого вода может либо течь (истина), либо не течь (ложь). На рис. 2 изображены системы труб, реализующие основные логические операции. Например, рассмотрим операцию И: С = А И В (рис. 2а). Вентили А и В установлены на трубе последовательно, поэтому вода из крана С течет, только если они оба открыты.

Если же установить вентили на две параллельные трубы, соединяющиеся в одну, то такая система будет выполнять операцию ИЛИ: если хотя бы один из вентилей А или В открыт, вода из крана С потечет, т. е. С = А ИЛИ В (рис. 2б). На рис. 2в представлена система, выполняющая операцию НЕ: если вентиль А закрыт, то вода протекает в кран В, если же он открыт, то вся вода стекает в «запасную» трубу, и через кран В не течет, т. е. В = НЕ А. Можно ли перенести те же системы из области гидродинамики в область электроники, то есть создать электронные логические схемы? Ясно, что для этого понадобятся устройства, подобные вентилям на трубах, которые в зависимости от установленного положения либо пропускают воду по трубе, либо нет. «Электронные вентили» должны обладать подобными свойствами, т. е. регулируемой проводимостью электрического тока. Оказывается, именно триод и транзистор могут выполнять функции вентиля в электрической схеме. Чтобы понять, как это возможно, надо разобраться в физических принципах работы триода и транзистора. Электровакуумный триод Рис. 3. Электровакуумный триод Конструктивно триод состоит из трех металлических электродов — катода, анода и сетки, помещенных в корпус с откачанным воздухом (рис. 3). Через дополнительную цепь катод нагревается электрическим током до высоких температур, так что с его поверхности начинается эмиссия электронов. Обычно электрический потенциал анода относительно катода положителен, а режим работы триода определяется потенциалом сетки. Когда на сетку подается положительный потенциал (меньший потенциала на аноде), электрическое поле разгоняет электроны в направлении сетки. Поверхность сетки делается не сплошной, а состоит из отдельных тонких проводов, образующих решетку. Из-за этого электроны почти не попадают на сетку, а пролетают сквозь нее на анод, создавая ток в анодной цепи (рис. 3а). Если же потенциал сетки отрицателен, электрическое поле препятствует движению электронов, возвращая их на катод, и ток в цепи не течет (рис. 3б). Таким образом, в электровакуумном триоде можно эффективно управлять током в цепи анода, меняя напряжение на сетке. Причем проводимость триода может меняться от полностью закрытого состояния до полностью открытого. Но ведь именно этими свойствами и должен обладать вентиль! И именно в качестве «электронных вентилей» использовались триоды в первых электронно-вычислительных машинах. Зная об устройстве электровакуумных ламп, можно понять, с чем связаны их недостатки. Во-первых, это большие размеры и сложность изготовления, обусловленные необходимостью размещения электродов в вакуумном корпусе. Во-вторых, инерционность приборов, которая вызвана большим временем пролета электронами расстояния от катода до анода. В-третьих, большая потребляемая мощность. Избежать всех этих недостатков позволяют полупроводниковые транзисторы, которые с момента своего изобретения стали активно вытеснять лампы. Рассмотрим устройство транзистора в том виде, в каком он был предложен впервые, — в виде биполярного транзистора. Полупроводниковый транзистор Рис. 4. Электронно-дырочный переход и транзистор Отличительным свойством полупроводниковых кристаллов является наличие в них свободных носителей зарядов обоих знаков.

Как-никак, больше тысячи страниц мелким шрифтом в твердой обложке, с умными на вид схемами и кучей таблиц. Замысел автора грандиозен в одной книге он обещает «дать целостную картину, позволяющую без страха перед неизвестным ориентироваться во всем многообразии технических новинок». Для этого он рассказывает об истории, настоящем и даже будущем каждого компонента современного компьютера, а также о разнообразии шин, интерфейсов и портов. Правда, история интересует автора заметно больше нынешнего положения дел, так что любезным его сердцу IBM PC XT, адаптерам CGA/EGA и проблеме преодоления 528-мегабайтного барьера емкости жестких дисков места выделено без счета, тогда как новые веяния нередко упоминаются вскользь. Лично я с господином Гуком не знаком, но могу предположить, что причина такого «уклона в старину» кроется в чрезмерном использовании открытых источников, не подкрепленном практическим опытом. Когда, например, он говорит старом «железе», сразу чувствуется неплохое знакомство с предметом, но как только дело доходит до более современных реинкарнаций тех же компонентов, начинают вылезать ошибочки

1. Подсистема памяти современных компьютеров

2. Физика и современная энергетика

3. Обзор современного компьютера

4. Современное поколение персональных компьютеров

5. Корпускулярно-волновой дуализм в современной физике

6. Современные проблемы и концепции математического образования учителя физики
7. Основные философские вопросы современной физики
8. Язык и реальность в современной физике

9. Концепции современной физики

10. Современная физика и восточный мистицизм

11. Применение современных достижений ядерной физики в животноводстве и ветеринарии

12. Проблемы современной физики

13. Обращенная газовая хроматография: физико-химические основы метода, применение, современное аппаратурное оформление

14. Физика звезд

15. Достижения современной селекции

16. О вопросе клонирования в современном естествознании

Подушка "Verossa" (заменитель лебяжьего пуха), 50х70 см.
Одеяла и подушки торговой марки Verossa с инновационным наполнителем из микроволокна — искусственный лебяжий пух - обладают всеми
843 руб
Раздел: Размер 50х70 см, 40х60 см
12 тонких фломастеров "Супертипс" ярких цветов.
357 руб
Раздел: 7-12 цветов
Сумка - термоконтейнер Lubby для бутылочки (твердая), 22,5 см.
Сумка-термоконтейнер идеально подходит для прогулок и поездок. Сумка способна поддерживать температуру питания в бутылочке в течение
342 руб
Раздел: Подогреватели, термоконтейнеры

17. Концепции современного естествознания

18. Современные средства поражения

19. Современная политическая карта мира - учебник 10 класса - Максаковский - 30 тестов

20. Модель экономического развития Южной Кореи на современном этапе

21. Физико-географический очерк Тульской области

22. США: современный уровень социально-экономического развития. Характеристика современного состояния, анализ причин, перспективы развития
23. Социально-экономическое развитие современной Украины
24. Современные тенденции демографического развития России

25. Комплексный анализ современных ландшафтов и их эволюции на территории Катангского плато

26. Налоговая система РФ на современном этапе

27. Специальные внебюджетные фонды в современной России

28. Проблемы избирательного права современной России

29. Обязательства в Римском и современном гражданском праве

30. Возникновение (создание) юридического лица в современном гражданском праве

31. Современная Куба

32. Современная законодательная база Украины в области страхования

Шкатулка РТО, 35.5х25.5х20 см (арт. 3678-RT-60).
1937 руб
Раздел: Шкатулки для рукоделия
Швабра-вертушка "Торнадо Хенди".
Швабра для пола "Торнадо" обладает крутящейся насадкой из микрофибры, обеспечивающей отличное впитывание грязи и жидкости во
1385 руб
Раздел: Швабры и наборы
Ручка "Автомат", 12 штук, в коробке.
Любовь сильного пола к различного рода оружию известна с давних пор. Но если настоящий автомат в руках подержать может далеко не каждый,
449 руб
Раздел: Оригинальные ручки

33. Реформа федеративных отношений в современной России

34. Местное самоуправление в России: история и современное правовое регулирование

35. Анализ современных моделей реформирования налоговой системы

36. Судебная реформа в Российском государстве на современном этапе

37. Римское право, его значение в истории правового развития человечества и в современной юриспруденции

38. Пенсионная реформа в РФ на современном этапе развития
39. Типология государств в рамках формационного подхода и их современная оценка
40. Основные правовые системы современного мира

41. Трудовой договор, его значение и особенности в современных экономических условиях

42. Финансовая политика России на современном этапе развития

43. Роль СМИ в современном мире (The mass media in the life of Society)

44. История компьютера и компьютерной техники

45. Словообразовательные модели неологизмов в современном английском языке

46. Местоимения и слова-заместители в современном английском языке

47. Сниженная лексика в современном немецком языке; источники пополнения и особенности функционирования в молодежном сленге

48. Структурно - семантические особеннности спортивной фразеологии современного английского языка

Настольная игра "Четыре времени года".
Очень интересная и полезная игра, являющаяся аналогом классического лото. На одном из четырех игровых полей, каждое из которых относится к
563 руб
Раздел: Лото детское
Настольная игра "Чудовище Джио-Джанги".
Настольная игра "Чудовище Джио-Джанги" - легендарная приключенческая игра, неоднократно переизданная и пользующаяся огромной
405 руб
Раздел: Классические игры
Аспиратор нозальный Pigeon с футляром.
Аспиратор разработан совместно с ведущими японскими специалистами отоларингологами. Позволяет без труда очистить содержимое носика ребенка
704 руб
Раздел: Аспираторы

49. Лексико-семантическое поле "женщина" в современном английском языке

50. Лексико-семантический анализ современных англоязычных рекламных слоганов

51. Культура поведения за столом. История и современность

52. Культура в современном её понимании

53. Национально-культурное развитие Исилькульского района на современном этапе

54. Проблема воздействия телевизионной рекламы на процесс инкультурации в современном российском обществе
55. Новое в словообразовательной системе современного французского языка
56. Современность сатиры В.В.Маяковского

57. Нравственные проблемы общества в современной литературе (Русские люди в рассказах В.М. Шукшина)

58. Судьба деревни в изображении современных писателей (В. Распутин "Прощание с Матёрой", А. Солженицын "Матрёнин двор")

59. Идеи и образы современной поэзии

60. Способы образования неологизмов в терминологии в современном французском языке

61. Фразеологизмы новозаветного происхождения в современном русском языке

62. Языковой портрет современного сибирского города: опыт сопоставления (на материале Новокузнецка и Красноярска)

63. Тема войны и нравственности в произведениях современных писателей

64. Г.Г. Маркес – поэт мифов, «Сто лет одиночества» – величайший миф современности

Точилка механическая, с механизмом автофиксации карандаша.
Большая настольная точилка для карандашей в цветном пластиковом корпусе, с удобной рукояткой и объемным прозрачным контейнером для
695 руб
Раздел: Точилки
Набор маркеров, металлик, 5 цветов.
Высокое качество, выдерживают сильный нажим. Защита от высыхания чернил, долгий срок службы. Ширина линии: 1-2 мм. В наборе: 5
457 руб
Раздел: Для творчества, рисования
Лото пластиковое. Орнаменты. Комплект из трех игр.
Набор «Орнаменты» – это комплект из трёх игр для развития для развития логики, образного мышления, внимания и восприятия цвета. В него
549 руб
Раздел: Лото детское

65. Сниженная лексика в современном немецком языке; источники пополнения и особенности функционирования в молодежном сленге

66. Лексико-семантическое поле "женщина" в современном английском языке

67. Авторское музыкальное самодеятельное творчество: история и современность

68. Тенденции развития филармонического искусства в современной России

69. Краткое содержание книги И. Тэна "Происхождение современной Франции"

70. Граф А. А. Аракчеев. Современный взгляд на личность на основе анализа и сравнительной характеристики исторических источников и литературы
71. Современная Россия
72. Научная революция Галилея - первый шаг к современной науке

73. Происхождение, основные этапы развития и современные определения термина «библиография»

74. Русско-иранские отношения (век 20 и современность)

75. Компьютер для чайников. Компьютер для начинающих (краткие сведения)

76. Современные тенденции развития настольных издательских систем

77. Современные сетевые и информационные технологии

78. Проект учета пользовательских счетов для интернет-провайдеров на базе OS FreeBSD с применением программы "Billing ISP"

79. Компьютеры как средство общения людей

80. Семейство компьютеров PS/2

Автомобильный холодильник D-H24P "Delta", голубой, 24 л.
Объем: 24 л. Номинальная мощность: - в режиме охлаждения (12В/220-240 В ~) 40/48 Вт, - в режиме нагрева (12В/220-240 В ~) 39/45
4157 руб
Раздел: Автомобильные холодильники
Повязка-держатель для головы "Соня".
Предназначена для фиксации головы ребенка, при поездки в автокресле. Хлопок 100% Товар в ассортименте, без возможности выбора.
321 руб
Раздел: Прочее
Шторка антимоскитная "Цветок" с магнитными замками.
Размеры: 100х220 см. Препятствует проникновению насекомых. Не нарушает естественную циркуляцию воздуха. Подходит для любых типов дверных
372 руб
Раздел: Сетки противомоскитные

81. Устройство компьютера

82. Что такое мультимедийный компьютер?

83. Внешние устройства персонального компьютера

84. История компьютера и компьютерной техники

85. Управление звуковой картой компьютера

86. Архитектура персональных компьютеров IBM PC
87. Использование компьютеров в управлении предприятием
88. Компьютер

89. Организация обмена информацией между микроконтроллером семейства MCS-51 фирмы Intel и персональным компьютером

90. Персональный компьютер, его состав и назначение

91. Основные устройства компьютера

92. Разработка АРМ на основе персонального компьютера для дома

93. Базовая аппаратная конфигурация персонального компьютера

94. Шум компьютера

95. Мышь, устройство и характеристики, разновидности современных манипуляторов

96. Современные системные платы

Корзина "Лягушонок", 45х45 см.
Предназначение: для игровых целей на открытом воздухе и в помещении. Материал: нейлон.
322 руб
Раздел: Корзины, контейнеры для игрушек
Набор полотенец Whitex Mimicoco "Лошадки", цвет: черный, 2 штуки.
Подарочный набор оформлен вышивкой лошадок, напоминающих имбирные пряничные фигурки. Полотенца, изготовленные из высококачественного
352 руб
Раздел: Наборы
Инвертор автомобильный Pitatel "KV-M120Smart.12" (12 В/220 В, модифицированный синус, 120 Вт).
Инвертор Pitatel KV-M120Smart.12 предназначен для обеспечения качественного электропитания, он отличается простотой эксплуатации и
1103 руб
Раздел: Прочее

97. История компьютеров

98. Устройство дистанционного управления сопряженное с шиной компьютера IBM PC

99. Чего не может компьютер, или Труднорешаемые задачи


Поиск Рефератов на сайте za4eti.ru Вы студент, и у Вас нет времени на выполнение письменных работ (рефератов, курсовых и дипломов)? Мы сможем Вам в этом помочь. Возможно, Вам подойдет что-то из ПЕРЕЧНЯ ПРЕДМЕТОВ И ДИСЦИПЛИН, ПО КОТОРЫМ ВЫПОЛНЯЮТСЯ РЕФЕРАТЫ, КУРСОВЫЕ И ДИПЛОМНЫЕ РАБОТЫ. 
Вы можете поискать нужную Вам работу в КОЛЛЕКЦИИ ГОТОВЫХ РЕФЕРАТОВ, КУРСОВЫХ И ДИПЛОМНЫХ РАБОТ, выполненных преподавателями московских ВУЗов за период более чем 10-летней работы. Эти работы Вы можете бесплатно СКАЧАТЬ.