Правильное электропитание ЭВМ

 

План.

1. Введение.(3-4)
2. Определение ЭВМ как объекта конструирования.(4-5)
3. Поколения ЭВМ.(5-8)
4. Классификация ЭВМ.(8-12)
5. Компьютерный блок питания.(12-16) 
6. Блок электроники.(16-17)
7. Группы показателей качества конструкции ЭВМ.(17-19)
8. Обеспечение электробезопасности.(19-20)
9. Список литературы.(21)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение.

Характерной особенностью современного развития народного хозяйства  является повсеместное внедрение средств  автоматики и вычислительной техники. В настоящее время трудно найти  область трудовой деятельности человека, где бы не применялись электронно-вычислительные машины (ЭВМ). Расширение сферы их применения, усложнение круга решаемых задач требуют постоянного совершенствования современных ЭВМ, проявляющегося в повышении производительности, быстродействии, надежности, в проведении комплексной миниатюризации с широким применением достижений микроэлектроники. Среди всех узлов ЭВМ и любой другой радиоэлектронной аппаратуры (РЭА) наиболее трудно подвергаются миниатюризации источники вторичного электропитания (ИВЭП). Не выполняя, как правило, основной функции, ИВЭП составляют значительную часть объема и массы всего устройства: через них проходит вся потребляемая мощность.

 

В настоящее  время достигнуты определенные успехи в области создания микроминиатюрных ИВЭП. Однако каждая аппаратура предъявляет свои требования к питающим ее устройствам, и микроминиатюрные ИВЭП, с успехом применяющиеся в одной аппаратуре, далеко не всегда могут удовлетворять требования другой аппаратуры. Поэтому при проектировании ИВЭП необходимо учитывать специфические особенности конкретной аппаратуры, для питания которой предназначен ИВЭП. Такими особенностями для ЭВМ третьего и четвертого поколений являются:

 

- малые величины  выходного напряжения (в основном 2*5 В);

- большие потребляемые токи (до тысяч и более ампер);

- большая степень  интеграции;

- высокие требования  к помехозащищенности;

- наличие в  качестве первичного источника  электропитания промышленной сети 220/380 В, 50 Гц (непосредственно или  через мотор-генератор);

- импульсный характер изменения тока нагрузки;

- необходимость  ступенчатой и плавной регулировки  выходного напряжения в режиме  профилактического контроля ЭВМ; 

- обеспечение  необходимого запаса энергии  для упреждения потери информации  при аварийных отключениях первичной сети и т.д.

На основании  отмеченных особенностей можно сделать  вывод о целесообразности построения ИВЭП с бестрансформаторным входом (БВ), основанных на импульсном принципе регулирования энертии с промежуточным  преобразованием частоты.

 Определение ЭВМ как объекта конструирования.

 Под ЭВМ  понимают совокупность электронно-вычислительных  средств, соединённых необходимым  образом, способных получать, запоминать, преобразовывать и выдавать информацию  с помощью вычислительных и  логических операций по определённому алгоритму или программе.

 Исторически  наибольшее распространение (в  силу своих преимуществ) получили  цифровые ЭВМ, оперирующие с  дискретной (цифровой) информацией.  Поэтому при использовании термина  "ЭВМ" обычно подразумевают  класс цифровых ЭВМ как наиболее важный.

 Основу ЭВМ  составляют их технические средства (ТС), под которыми понимается  физическое оборудование, участвующее  в автоматизированной обработке  данных.

 Известно, что  для выполнения автоматизированной  обработки данных в состав  ЭВМ включают ряд центральных и периферийных устройств, каждое из которых выполняет вполне законченные функции, т.е. является функционально законченной частью технического средства (рис. 2).

 К центральным  относят, как правило, следующие  основные устройства: арифметико-логическое (АЛУ), центрального управления (ЦУУ) и пульт управления и сигнализации (ПУиС), образующие в совокупности процессор, а также основную (оперативную) память, реализуемую в виде оперативного запоминающего устройства (ОЗУ). Схемотехнически центральные устройства обычно представляют собой более или менее однородные повторяющиеся структуры и реализуются в основном на электронных элементах (микросхемах, транзисторах и т.п.) в виде определённых конструктивов (электронных узлов).

 К периферийным относятся внешние запоминающие устройства (ВЗУ), представляющие собой накопители информации, работающие на различных физических принципах, например с использованием магнитных, оптических, бумажных и других носителей информации, а также устройства ввода (УВв) и вывода (УВ) информации. Номенклатура периферийных устройств, используемых в составе современных ЭВМ, достаточно широка: накопители, дисплеи, печатающие устройства, клавиатуры, сканеры, графопостроители и т.п. Значительная часть периферийных устройств наряду с электронными схемами содержит электромеханические и механические узлы, достаточно сложные в конструктивном отношении.

 В совокупности  с программным обеспечением, процедурами,  документацией, обслуживающим персоналом  и другими компонентами современные технические средства ЭВМ позволяют создавать мощные вычислительные системы различного назначения: автоматизированной обработки данных, управления, автоматизации проектирования и производства, обучения и др.

 В настоящее  время развиваются два основных направления повышения производительности вычислений. Первое направление - создание многомашинных вычислительных комплексов, в основе которых лежит либо использование ЭВМ с одинаковыми характеристиками, либо ЭВМ, имеющих различные быстродействие, структуру и состав, но технически и программно совместимых друг с другом. Второе направление - создание многопроцессорных вычислительных систем, основу которых составляет единая ЭВМ с расширенной сетью центральных и периферийных процессоров.

Поколения ЭВМ

1948 — 1958 гг., первое поколение ЭВМ 
1959 — 1967 гг., второе поколение ЭВМ 
1968 — 1973 гг., третье поколение ЭВМ 
1974 — 1982 гг., четвертое поколение ЭВМ

Первое  поколение ЭВМ (1948 — 1958 гг.)

Элементной базой машин  этого поколения были электронные  лампы – диоды и триоды. Машины предназначались для решения сравнительно несложных научно-технических задач. Они были значительных размеров, потребляли большую мощность, имели невысокую надежность работы и слабое программное обеспечение. Быстродействие их не превышало 2—3 тысяч операций в секунду, емкость оперативной памяти—2К или 2048 машинных слов (1K=1024) длиной 48 двоичных знаков. В 1958 г. появилась машина M-20 с памятью 4К и быстродействием около 20 тысяч операций в секунду. В машинах первого поколения были реализованы основные логические принципы построения электронно-вычислительных машин и концепции Джона фон Неймана, касающиеся работы ЭВМ по вводимой в память программе и исходным данным (числам). Этот период явился началом коммерческого применения электронных вычислительных машин для обработки данных. В вычислительных машинах этого времени использовались электровакуумные лампы и внешняя память на магнитном барабане. Они были опутаны проводами и имели время доступа 1х10-3 с. Производственные системы и компиляторы пока не появились. В конце этого периода стали выпускаться устройства памяти на магнитных сердечниках. Надежность ЭВМ этого поколения была крайне низкой.

Второе  поколение ЭВМ (1959 — 1967 гг.)

Элементной базой машин  этого поколения были полупроводниковые приборы. Машины предназначались для решения различных трудоемких научно-технических задач, а также для управления технологическими процессами в производстве. Появление полупроводниковых элементов в электронных схемах существенно увеличело емкость оперативной памяти, надежность и быстродействие ЭВМ. Уменьшились размеры, масса и потребляемая мощность. С появлением машин второго поколения значительно расширилась сфера использования электронной вычислительной техники, главным образом за счет развития программного обеспечения. Появились также специализированные машины, например ЭВМ для решения экономических задач, для управления производственными процессами, системами передачи информации и т.д.

Данный период характеризуется широким применением  транзисторов и усовершенствованных схем памяти на сердечниках. Большое внимание начали уделять созданию системного программного обеспечения, компиляторов и средств ввода-вывода. В конце указанного периода появились универсальные и достаточно эффективные компиляторы для Кобола, Фортрана и других языков.  
 
Именно в этот период возникла профессия специалиста по информатике, и многие университеты стали предоставлять возможность получения образования в этой области.

 

Третье  поколение ЭВМ (1968 — 1973 гг.)

Элементная база ЭВМ - малые интегральные схемы (МИС). Машины предназначались для широкого использования в различных областях науки и техники (проведение расчетов, управление производством, подвижными объектами и др.). Благодаря интегральным схемам удалось существенно улучшить технико-эксплуатационные характеристики ЭВМ.  
Характерной чертой данного периода явилось резкое снижение цен на аппаратное обеспечение. Этого удалось добиться главным образом за счет использования интегральных схем. Обычные электрические соединения с помощью проводов при этом встраивались в микросхему. Это позволило получить значение времени доступа до 2х10 -9 с. В этот период на рынке появились удобные для пользователя рабочие станции, которые за счет объединения в сеть значительно упростили возможность получения малого времени доступа, обычно присущего большим машинам. Дальнейший прогресс в развитии вычислительной техники был связан с разработкой полупроводниковой памяти, жидкокристаллических экранов и электронной памяти. В конце этого периода произошел коммерческий прорыв в области микроэлектронной технологии.  
Этот период связан с бурным развитием вычислительных машин реального времени. Появилась тенденция, в соответствии с которой в задачах управления наряду с большими вычислительными машинами находится место и для использования малых машин. Так, оказалось, что миниЭВМ исключительно хорошо справляется с функциями управления сложными промышленными установками, где большая вычислительная машина часто отказывает. Сложные системы управления разбиваются при этом на подсистемы, в каждой из которых используется своя миниЭВМ. На большую вычислительную машину реального времени возлагаются задачи планирования (наблюдения) в иерархической системе с целью координации управления подсистемами и обработки центральных данных об объекте.  
 
Применение распределенных вычислительных систем явилось базой для децентрализации решения задач, связанных с обработкой данных на заводах, в банках и других учреждениях. Вместе с тем для данного периода характерным является хронический дефицит кадров, подготовленных в области электронных вычислительных машин. Это особенно касается задач, связанных с проектированием распределенных вычислительных систем и систем реального времени.

Четвертое поколение ЭВМ (1974 — 1982 гг.)

Элементная база ЭВМ - большие интегральные схемы (БИС). Машины предназначались для резкого повышения производительности труда в науке, производстве, управлении, здравоохранении, обслуживании и быту. Высокая степень интеграции способствует увеличению плотности компоновки электронной аппаратуры, повышению ее надежности, что ведет к увеличению быстродействия ЭВМ и снижению ее стоимости. Все это оказывает существенное воздействие на логическую структуру (архитектуру) ЭВМ и на ее программное обеспечение. Более тесной становится связь структуры машины и ее программного обеспечения, особенно операционной системы (или монитора)—набора программ, которые организуют непрерывную работу машины без вмешательства человека.

5. Пятое  поколение ЭВМ: 1990-настоящее время

Кратко  основную концепцию ЭВМ пятого поколения можно сформулировать следующим образом:

1. Компьютеры  на сверхсложных микропроцессорах  с параллельно-векторной структурой, одновременно выполняющих десятки  последовательных инструкций программы. 

2. Компьютеры  с многими сотнями параллельно работающих процессоров, позволяющих строить системы обработки данных и знаний, эффективные сетевые компьютерные системы.

Шестое и  последующие поколения ЭВМ

Электронные и оптоэлектронные компьютеры с  массовым параллелизмом, нейронной  структурой, с распределенной сетью большого числа (десятки тысяч) микропроцессоров, моделирующих архитектуру нейронных биологических систем.

Классификация ЭВМ.

Сферы применения ЭВМ непрерывно расширяются. Современные  ЭВМ используются практически во всех отраслях народного хозяйства.

Многообразие  сфер применения и видов ЭВМ порождает  и большое количество признаков, по которым осуществляется классификация  ЭВМ. К таким признакам можно  отнести: принцип действия; назначение ЭВМ; технические характеристики; объект установки; условия эксплуатации и обслуживания; применяемую элементную и конструктивную базу; экономические факторы и др. Возможное влияние этих факторов должно учитываться при проектировании и производстве ЭВМ.

Наиболее целесообразны  укрупнённая классификация по ограниченному числу признаков, поскольку только такая классификация позволяет выделять основные отличительные признаки ЭВМ различных классов, групп, видов и категорий.

По принципу действия различают цифровые, аналоговые, аналогово-цифровые ЭВМ. Цифровые ЭВМ оперируют с сигналами, представленными в цифровой форме, аналоговые используют аналоговые сигналы, аналогово-цифровые – комбинацию этих принципов. Естественно, что основным отличительным признаком данных ЭВМ является вид элементной базы.