Этапы развития электронных устройств

 

АВТОНОМНАЯ  НЕКОММЕРЧЕСКАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

ЦЕНТРОСОЮЗА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

«РОССИЙСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ  КООПЕРАЦИИ»

СМОЛЕНСКИЙ  ФИЛИАЛ

 

 

Кафедра информационных технологий

 

 

 

 

 

КУРСОВАЯ РАБОТА

по дисциплине "Электротехника и электроника"

 

на тему: «Этапы развития электронных устройств»

 

 

 

 

 

 

Работу выполнил:

студент 2 курса

группы ЗИСс-110

Тишалович Л.Н.

 

Преподаватель

Курилин С.П.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Смоленск, 2012

 

Содержание:

1. Реферат: Этапы развития электронных устройств……………………3
2. Задание 1.1………………………………………………….………….....9
3. Задание 1.2………………………………………………………………12
4. Задание 1.3………………………………………………………………16
5. Задание 2.1………………………………………………………………19
6. Задание 3.1………………………………………………………………25

Список использованных источников……………………………………..27

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

РЕФЕРАТ ПО ТЕМЕ:

ЭТАПЫ РАЗВИТИЯ ЭЛЕКТРОННЫХ УСТРОЙСТВ

 

Сегодня уже невозможно представить  свою жизнь без персонального  компьютера. Обычный системный блок, к которому мы все так давно  привыкли стал абсолютно обыденной  вещью. Мы уже не обращаем на него внимания как на чудо техники и на гений человеческого прогресса. Сегодня каждый, сколько бы ему ни было лет, может зайти домой и свободно воспользоваться стандартным пакетом услуг, которые установлены на любом компьютере. Но мало кто помнит о том громадном пути, который проделали ЭВМ для того, чтобы стать сегодняшним компьютером. Мы пользуемся сегодняшними плодами прогресса как совершенно обыденными вещами: как водой или электричеством. В памяти многих из нас не сохранились картинки тех лет, когда компьютер представлялся чем-то особенным и таинственным. Когда профессия "программист" вызывала массу непонятных восклицаний и завистливых взглядов. Мало кто помнит про перфокарты, но, что самое удивительное, люди уже начали забывать про обычные дискеты, которые до недавнего времени были незаменимы в использовании персонального компьютера.

Цель и задача данной курсовой работы: проанализировать этапы развития электронно-вычислительных машин, сравнить их на каждом из трех этапов, попытаться понять и представить себе, насколько сильно наука скакнула вперед за такой короткий промежуток времени.

Немногим более 50 лет  прошло с тех пор, как появилась  первая электронная вычислительная машина. За этот короткий для развития общества период сменилось несколько  поколений вычислительных машин, а первые ЭВМ сегодня являются музейной редкостью. Сама история развития вычислительной техники представляет немалый интерес, показывая тесную взаимосвязь математики с физикой (прежде всего с физикой твердого тела, полупроводников, электроникой) и современной технологией, уровнем развития которой во многом определяется прогресс в производстве средств вычислительной техники.

Электронно-вычислительные машины у нас в стране принято  делить на поколения. Для компьютерной техники характерна прежде всего быстрота смены поколений - за ее короткую историю развития уже успели смениться четыре поколения и сейчас мы работаем на компьютерах пятого поколения. Что же является определяющим признаком при отнесении ЭВМ к тому или иному поколению? Это прежде всего их элементная база (из каких в основном элементов они построены), и такие важные характеристики, как быстродействие, емкость памяти, способы управления и переработки информации. Конечно же, деление ЭВМ на поколения в определенной мере условно. Существует немало моделей, которые по одним признакам относятся к одному, а по другим - к другому поколению. И все же, несмотря на эту условность поколения ЭВМ можно считать качественными скачками в развитии электронно-вычислительной техники.

ЭВМ первого поколения в качестве элементной базы использовали электронные лампы и реле; оперативная память выполнялась на триггерах, позднее на ферритовых сердечниках.

ЭВМ первого поколения  отличались невысокой надежностью, требовали системы охлаждения и  имели значительные габариты. Процесс программирования требовал значительного искусства, хорошего знания архитектуры ЭВМ и ее программных возможностей. Сначала использовалось программирование в кодах ЭВМ (машинный код), затем появились автокоды и ассемблеры, в определенной мере автоматизирующие процесс программирования задач. ЭВМ первого поколения использовались для научно-технических расчетов. Процесс программирования больше напоминал искусство, которым занимался весьма узкий круг математиков, электроников и физиков.

Результатом развития EDSAC-проекта стало создание серии ЭВМ LEO (1951 г.), DEDUCE (1954 г., Англия), ENIAC (1950), MARK-3, SWAC (1950), IAS, BINAC, UNIVAC (1951), MANIAC, WhirlWind-1, ORDVAC, IBM 701 (1952, США); Gamma-40 (1952, Франция); МЭСМ (1951),БЭСМ (1952), Минск-1, Урал-2, М-20 (СССР) и др. При этом, ЭВМ UNIVAC могла обрабатывать как числовую, так и символьную информацию и ее производство носило коммерческий характер. Особо следует отметить созданную в 1952 г. под влиянием идей Джона фон Неймана ЭВМ WhirlWind-1 (Вихрь-1), использующую оперативную память на ферритовых сердечниках (впоследствии повсеместно использующихся для запоминающих устройств) и являющуюся самой быстродействующей ЭВМ в середине 50-х годов: 330 тыс. оп/сек (сложение) и 60 тыс. оп/сек (умножение).

Отечественная ЭВМ БЭСМ явилась первой и одной из самых  быстродействующих в континентальной  Европе. Наиболее важными экспериментальными проектами ЭВМ данного поколения  являются: Manchester Mark 1, EDSAC, EDVAC, SEAC, WhirlWind, IAS, ENIAC.

Самыми первыми серийными ЭВМ стали: Ferranti Mark 1, UNIVAC 1, LEO 1.

Второе поколение начинается с ЭВМ RCA-501, появившейся в 1959 г. в  США и созданной на полупроводниковой элементной базе. Между тем, еще в 1955 г. была создана бортовая транзисторная ЭВМ для межконтинентальной баллистической ракеты ATLAS. Новая элементная технология позволила резко повысить надежность вычислительной техники, снизить ее габариты и потребляемую мощность, а также значительно повысить производительность. Это позволило создавать ЭВМ с большими логическими возможностями и производительностью, что способствовало распространению сферы применения ЭВМ на решение задач планово-экономических, управления производственными процессами и др. В рамках второго поколения все более четко проявляется дифференциация ЭВМ на малые, средние и большие, позволившая существенно расширить сферу применения ВТ, приступить к созданию автоматизированных систем управления предприятиями (АСУ), целыми отраслями (ОАСУ) и технологическими процессами (АСУТП). Однако данный прогресс обеспечивался не только собственно развитием ЭВМ, большую роль здесь играло и развитие сопутствующего оборудования (средства ввода/вывода, внешняя память и др.). При этом, от поколения к поколению данная компонента компьютерной информатики играет все большую роль, во многом определяя уровень интерфейса пользователя с ЭВМ и их возможности по обработке информации.

О развитии ВТ третьего поколения  в СССР следует сказать особо. Для выработки единой технической  политики в области вычислительной техники в 1969 г. по инициативе Союза была создана Межправительственная комиссия с Координационным центром, а затем и Советом главных конструкторов. Было принято решение о создании аналога серии IBM/360 в качестве основы вычислительной техники стран СЭВ. Для этого были сконцентрированы усилия больших научно-исследовательских и проектно-конструкторских коллективов, привлечено более 20 тыс. ученых и высококвалифицированных специалистов, создан крупный научно-исследовательский центр вычислительной техники (НИЦЭВТ), что позволило в начале 70-х годов наладить серийное производство первых моделей ЕС ЭВМ. Сразу же следует отметить, что модели ЕС ЭВМ (особенно первые) являлись далеко не лучшими копиями соответствующих оригиналов серии IBM/360.

Конструктивно-технологической основой вычислительной техники четвертого поколения становятся большие (БИС) и сверхбольшие (СБИС) интегральные схемы, созданные в 70-80-х годах. С помощью БИС на одном кристалле можно создать устройства, содержащие тысячи и десятки тысяч транзисторов. Компактность узлов при использовании БИС позволяет строить ЭВМ с большим числом вычислительных устройств - процессоров (так называемые многопроцессорные вычислительные системы). При этом, БИС - технология частично использовалась уже и в проектах предыдущего поколения (IBM/360, ЕС ЭВМ ряд-2 и др.).

Наиболее важный в  концептуальном плане критерий, по которому ЭВМ четвертого поколения  можно отделить от ЭВМ третьего поколения, состоит в том, что первые проектировались  уже в расчете на эффективное  использование современных языков программирования и упрощения процесса программирования для проблемного программиста. В аппаратном отношении для них характерно широкое использование ИС- технологии и быстродействующих запоминающих устройств. Наиболее известной серией ЭВМ четвертого поколения можно считать IBM/370, которая в отличие от не менее известной серии IBM/360 третьего поколения, располагает более развитой системой команд и более широким использованием микропрограммирования. В старших моделях 370-й серии был реализован аппарат виртуальной памяти, позволяющий создавать для пользователя видимость неограниченных ресурсов оперативной памяти.

 

 

Контрольная работа № 1.1

Для электрической цепи постоянного  тока (рис.1.2) определить ток I, напряжение на зажимах потребителя U, мощность потребителя электроэнергии Р₂ и источника питания P₁, КПД η установки, составить баланс мощностей. ЭДС источника Е, внутреннее сопротивление источника R₀, сопротивления резисторов R₁, R₂, R₃, а также положение выключателей К₁ и К₂ для соответствующих вариантов задания приведены в табл. 1.1

 

Исходные данные:

Е = 6 В; R₀ = 0,2 Ом; R₁ = 1 Ом; R₂ = 1 Ом; R₃ = 2 Ом;

замкнутые выключатели -.

 

РЕШЕНИЕ

На рис. 1.2.1 показана заданная схема  с разомкнутыми выключателями.

 

 

 

 

 

 

 

Показываем токи на рис. 1.2.1.

Резисторы R₁ и R₂ соединены последовательно и включены  параллельно резистору R₃, поэтому:

R_н = (R₁ + R₂)R₃/(R₁ + R₂ + R₃) = (1 + 1)∙2/(1 + 1 + 2);

R_н = 1 Ом – сопротивление нагрузки.

R = R₀ + R_н = 0,2 + 1 = 1,2 Ом – полное сопротивление схемы.

Ток источника по закону Ома для всей цепи:

I = Е/R = 6/1,2 = 5 А.

 

Напряжение на зажимах  источниках питания:

U_аb = R_нI = 1∙5 = 5 В.

 

По закону Ома для  участка цепи:

I₁ = U_аb/(R₁ + R₂) = 5/(1 + 1) = 2,55 А – ток резисторов R₁ и R₂;

I₃ = U_аb/R₃ = 5/2 = 2,5 А – ток резистора R₃.

 

Мощность источника  питания:

P₁ = EI = 6∙5 = 30,0 Вт.

 

Мощность внешней цепи (мощность потребителя):

P₂ = U_аbI = 5∙5 = 25 Вт.

 

Потери мощности внутри источника:

P₀ = I²R₀ = 5²∙0,2 = 5 Вт.

 

КПД схемы равен:

η = P₂/P₁ = 25/30 = 0,833 или 83,3%.

 

Уравнение баланса мощности (мощность источника питания равна  мощности, выделяемой в виде теплоты  в сопротивлениях R₀, R₁, R₂ и R₃):

EI = I²R₀ + I₁²R₁ + I₂²R₂ + I₃²R₃;

30 = 5 + 2,5²∙1 + 2,5²∙1 + 2,5²∙2;

30 = 5 + 6,25 + 6,25 + 12,5;

30 = 30 Вт.

Вывод по работе:

Определили ток I для  электрической цепи постоянного  тока, напряжение на зажимах потребителя U, мощность потребителя электроэнергии Р₂ и источника питания P₁, КПД η установки, составили баланс мощностей. ЭДС источника Е, внутреннее сопротивление источника R₀, сопротивления резисторов R₁, R₂, R₃, а также положение выключателей К₁ и К₂

 

 

Контрольная работа №.1.2

Определить эквивалентное  сопротивление R_эк электрической цепи постоянного тока (рис.1.4,а) и распределение токов по ветвям. Вариант электрической цепи (включая ее участок 1-2, рис.1.4, рис.1.5, , ограниченный на схеме рис. 1.4, а пунктиром), положение выключателей К₁ и К₂ в схемах, величины сопротивлений резисторов R₁ – R₁₂ и питающего напряжения U для каждого из вариантов задания представлены в табл. 1.2.

 

Исходные данные:

R₁ = 1 Ом; R₂ = 1 Ом; R₃ = 8 Ом; R₄ = 7 Ом; R₅ = 3 Ом; R₆ = 6 Ом; R₇ = 3 Ом;

R₈ = 5 Ом; R₉ = 15 Ом; R₁₀ = 10 Ом; R₁₁ = 4 Ом; R₁₂ = 7 Ом; U = 110 В; положение К₁ – 2; схема участка ограниченного пунктиром – рис. 1.4а.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

РЕШЕНИЕ

 

На рис. 1.4.1 показана заданная схема с замкнутым в положение 2 выключателем К₁ и заданным участком 1 – 2.

 

Показываем токи на рис. 1.4.1.

Резисторы R₂ и R₄; R₉ и R₁₂; R₈ и R₁₀, R₁₁ соединены параллельно,  поэтому:

R₂₄ = R₂R₄/(R₂ + R₄) = 1∙7/(1 + 7) = 7/8 = 0,875 Ом;

R₉₁₂ = R₉R₁₂/(R₉ + R₁₂) = 15∙7/(15 + 7) = 105/22 = 4,773 Ом;

R₈₁₀₁₁ = R₈(R₁₀ + R₁₁)/(R₈ + R₁₀ + R₁₁) = 5∙(10 + 4)/(5 + 10 + 4) = 70/19;

R₈₁₀₁₁ = 3,684 Ом.

Резисторы R₃ и R₂₄, R₅ и R₇, R₉₁₂ и R₈₁₀₁₁  соединены последовательно, поэтому: