Какая шина была непосредственно создана для работы с графической информацией

Первые разработки: системы Memex, Sketchpad и NLS

Статья «Как мы можем думать» вдохновила Айвена Сазерленда (Ivan Edward Sutherland), американского ученого в области информатики, на создание компьютерной программы, которая управлялась бы более или менее очевидным для пользователя способом и требовала бы от пользователя куда меньших знаний об устройстве и принципах работы компьютера, чем это требовалось в то время. Результатом его исследовательской работы стала система Sketchpad, созданная в 1963 году. Sketchpad представляла собой программу для компьютера Lincoln TX-2, предназначенную для создания компьютерной графики. Она позволяла создавать двухмерные и трехмерные фигуры, при этом управление программой производилось с помощью светового пера. Пользователь мог создавать различные объекты на экране, связывать их между собой, манипулировать ими и совершать с ними другие операции. Таким образом, Sketchpad является первой графической компьютерной программой.

Программа Sketchpad, в свою очередь, будучи всего лишь частным случаем использования графических возможностей компьютеров, вдохновила Дугласа Энгельбарта, инженера, в то время работавшего в Стэндфордском исследовательском институте, на создание полноценной графической системы. Мысль о создании таковой возникла у Энгельбарта еще в 1951 году, когда он, женясь, осознал, что не имеет никаких целей в жизни, и что ему, бывшему наладчику радаров, следует заняться исследованиями в области компьютерных технологий. За двенадцать лет он стал доктором наук, получил порядка десяти патентов и под впечатлением от «Как мы можем думать» Буша написал свою работу под названием «Дополнение человеческого интеллекта», в которой описал концепцию интерактивного и прямого взаимодействия человека и машины. Для 1962 года идея того, что человек может прямо, в режиме реального времени управлять компьютером и получать ответ от него, была революционной. Дело в том, что из-за крайне низких возможностей компьютеров было общепринятой практикой сначала набирать программы на перфокартах или перфоленте без участия компьютера (с помощью специальных механических устройств), а лишь потом загружать ее в компьютер, который, в свою очередь печатал информацию на бумаге.

Идеи Дугласа Энгельбарта опережали свое время, и поэтому многие не признавали ни их, ни самого Энгельбарта. Однако он, сменив место работы и перейдя в Стэндфордский научно-исследовательский центр, добился того, что ему в распоряжение была представлена отдельная лаборатория и помощники, с которыми он мог начать свой собственный проект. Надо сказать, среди его помощников находятся масса таких же увлеченных людей, как и он, что только шло на пользу делу. Фактически, именно эти люди впоследствии и участвовали в разработках, проводимых Энгельбартом, и составили ядро его команды. Вскоре лаборатория Энгельбарта присоединилась к проекту по созданию сети ARPANET, предтечи Интернета, что весьма неплохо сказалось на финансировании исследований.

Наконец, в декабре 1968 года было представлено то, над чем все это время усердно работала группа ученых под руководством Энгельбарта – компьютерная система NLS (сокращение от oN-Line System), которая являлась иллюстрацией идей, описанных в «Дополнении человеческого интеллекта». NLS стала первопроходцем во многом: она была первой системой, имеющей оконный интерфейс, поддерживающей гипертекст и групповую работу, но самое главное – она была первой, использующей новый на тот момент способ управления, а именно компьютерную мышь.

С помощью мыши можно было управлять «жучком» (так Энгельбарт называл курсор), а, значит, и всей системой. Помимо мыши, NLS использовала две клавиатуры – стандартную QWERTY и специальную пятиклавишную “chord keyboard”, используемую левой рукой.

Надо сказать, что презентация NLS настолько сильно поразила умы присутствовавших на ней, что спустя много лет ее назвали «матерью всех демонстраций». Однако, как бы прискорбно это не было, система NLS, несмотря на свою революционность, с треском провалилась. Она была крайне требовательна к вычислительным ресурсам и при этом требовала от пользователя проходить весьма нелегкое обучение принципам работы с системой – так, он был обязан помнить все мнемонические коды доступа к функциям, полагаться на жесткую иерархическую структуру, использовать двоичный код и т.п. Таким образом, мышь и графические элементы интерфейса не давали какого-либо преимущества в юзабилити, при этом требуя больших и в большинстве своем неоправданных затрат. NLS так и осталась всего лишь научной концепцией; превратить же эту концепцию в конечный потребительский продукт были призваны уже другие люди.

Xerox Alto и Xerox Star

Xerox Alto был первым поистине персональным компьютером, предназначенным для использования не лабораторией или вычислительным отделом какой-нибудь компании, как это было принято в то время, а одним человеком. Мало того, Alto был первым компьютером, позиционировавшимся не как машина для перемалывания чисел, а как средство для организации безбумажного офиса. На это указывало все – и относительно небольшие размеры компьютера, и довольно непривычно выглядящий монитор, который имел портретную ориентацию и отображал черные графику и символы на белом фоне, и богатый набор программ для работы с документами и графикой. Практически все данные программы работали по принципу WYSIWYG (“what you see is what you get”, в переводе – «что видишь, то и получаешь») и управлялись мышью – как и в современных программах, пользователю необходимо было нажимать на изображенные на экране кнопки и выбирать необходимые команды из меню. Создатели Alto полагали, что компьютер – многофункциональное, а не только вычислительное, устройство, которое должно занять свое место если не в каждом доме, то, по крайней мере, в каждой организации. Разумеется, подобное утверждение было, мягко говоря, смело для 1970-х годов, однако, как мы сейчас видим, оно оказалось верным. Исходя из того, что компьютер должен стать массовым устройством, создатели Xerox Alto старались сделать его как можно более простым и удобным в использовании, используя все доступные на тот момент программные и аппаратные решения и изобретая свои, новые.

Читайте также: Рейтинг летних шин для кроссоверов 2021 авторевю

Alto, как уже было сказано ранее, являлся тестовым компьютером, эдакой «подопытной мышью», на которой оттачивалась идея графического интерфейса. Разумеется, от Alto нельзя было ожидать всех прелестей визуального управления компьютером – несмотря на то, что почти все программы были графическими и управлялись с помощью мыши, запускать их приходилось, вводя их названия с клавиатуры, да и интерфейс этих программ был далеко не интуитивно понятным. Впрочем, команда, работавшая над Alto, не останавливалась, и в итоге в 1981 году концепция графического интерфейса была полностью реализована в на этот раз уже коммерческом компьютере Xerox 8010 Information System, больше известном как Xerox Star.

В отличие от Xerox Alto, в котором графические программы запускались «поверх» текстового интерфейса командной строки, операционная система и GUI Xerox Star были слиты в монолит; таким образом, именно Star является первым в истории полностью графическим компьютером. Более того, графическому интерфейсу Star могли позавидовать и системы, выпущенные спустя десять-пятнадцать лет. Он был не просто удобен, но и понятен даже людям с минимальным опытом работы за компьютером, а также выверенным до мелочей и специально заточен под нужды основных потребителей – работников офисов и типографий. Пользователь Xerox Star мог открыть документ, щелкнув по его иконке в виде листа бумаги и отредактировать его, мышкой переместить его в папку или перетащить на иконку принтера, чтобы отправить на печать – все работало точно так же, как работает и в современных операционных системах. Таким образом, в любом компьютере из тех, которыми мы пользуемся сейчас, есть наследие Star.

Тем не менее, несмотря на свою революционность и колоссальное влияние на компьютерный мир, Star так и не стал популярным. Причина в цене: многим компаниям, особенно в малом и среднем бизнесе, было выгоднее отдать до $3,000 за менее совершенный и функциональный IBM PC, чем 50-100 тысяч долларов за систему «офиса будущего» из двух компьютеров Star, файлового сервера и принтера, которую предлагала Xerox. Компания Xerox не продавала Star по отдельности, но даже если и продавала бы, цена одного компьютера вряд ли бы опустилась ниже $16,000.

Однако не только провальная ценовая политика послужила причиной того, что Xerox не удалось занять лидерство на рынке настольных издательских систем. Дело в том, что крупные игроки издательского рынка, такие как Longman, поняв, что всеобщее внедрение систем от Xerox попросту уничтожит их бизнес, предложили стандартизованный язык разметки документов SGML, являющийся в какой-то мере идейным предком современных стандартов HTML и XML. Благодаря использованию системы тегов, с помощью SGML оказалось довольно легко создавать документы со сложным форматированием, причем для этого не обязательно иметь компьютер с графическим интерфейсом – вполне хватит возможностей недорого IBM PC с его цифробуквенной видеосистемой.

Таким образом, со своими разработками в области графического интерфейса Xerox удалось занять место в истории, но не на рынке. Впрочем, это удалось другой компании, ныне занимающей одно из ведущих положений на рынке компьютеров и электроники – Apple. Именно с рассказа о разработках «яблочной» компании мы и продолжим разговор в следующей статье.

Видео:Как работает компьютер? Шины адреса, управления и данных. Дешифрация. Взгляд изнутри!Скачать

Основные шины компьютера

Компьютер состоит из множества различных компонентов, это центральный процессор, память, жесткий диск, а также огромное количество дополнительных и внешних устройств, таких как экран, мышка клавиатура, подключаемые флешки и так далее. Всем этим должен управлять процессор, передавать и получать данные, отправлять сигналы, изменять состояние.

Для реализации этого взаимодействия все устройства компьютера связаны между собой и с процессором через шины. Шина — это общий путь, по которому информация передается от одного компонента к другому. В этой статье мы рассмотрим основные шины компьютера, их типы, а также для соединения каких устройств они используются и зачем это нужно.

Видео:03. Основы устройства компьютера. Память и шина. [Универсальный программист]Скачать

Что такое шина компьютера

Как я уже сказал — шина — это устройство, которое позволяет связать между собой несколько компонентов компьютера. Но к одной шине могут быть подключены несколько устройств и у каждой шины есть свой набор слотов для подключения кабелей или карт.

Читайте также: Летние шины якохама р17

Фактически, шина — это набор электрических проводов, собранных в пучок, среди них есть провода питания, а также сигнальные провода для передачи данных. Шины также могут быть сделаны не в виде внешних проводов, а вмонтированы в схему материнской платы.

По способу передачи данных шины делятся на последовательные и параллельные. Последовательные шины передают данные по одному проводнику, один бит за один раз, в параллельных шинах передача данных разделена между несколькими проводниками и поэтому можно передать большее количество данных.

Видео:ВСЕ МАРКИРОВКИ ШИН. БЕЗ ИСКЛЮЧЕНИЙСкачать

Виды системных шин

Все шины компьютера можно разделить за их предназначением на несколько типов. Вот они:

• Шины данных — все шины, которые используются для передачи данных между процессором компьютера и периферией. Для передачи могут использоваться как последовательный, так и параллельный методы, можно передавать от одного до восьми бит за один раз. По размеру данных, которые можно передать за один раз такие шины делятся на 8, 16, 32 и даже 64 битные;
• Адресные шины — связаны с определенными участками процессора и позволяют записывать и читать данные из оперативной памяти;
• Шины питания — эти шины питают электричеством различные, подключенные к ним устройства;
• Шина таймера — эта шина передает системный тактовый сигнал для синхронизации периферийных устройств, подключенных к компьютеру;
• Шина расширений — позволяет подключать дополнительные компоненты, такие как звуковые или ТВ карты;

В то же время, все шины можно разделить на два типа. Это системные шины или внутренние шины компьютера, с помощью которых процессор соединяется с основными компонентами компьютера на материнской плате, такими как память. Второй вид — это шины ввода/вывода, которые предназначены для подключения различных периферийных устройств. Эти шины подключаются к системной шине через мост, который реализован в виде микросхем процессора.

Также к шинам ввода/вывода подключается шина расширений. Именно к этим шинам подключаются такие компоненты компьютера, как сетевая карта, видеокарта, звуковая карта, жесткий диск и другие и их мы более подробно рассмотрим в этой статье.

Вот наиболее распространенные типы шин в компьютере для расширений:

• ISA — Industry Standard Architecture;
• EISA — Extended Industry Standard Architecture;
• MCA — Micro Channel Architecture;
• VESA — Video Electronics Standards Association;
• PCI — Peripheral Component Interconnect;
• PCI-E — Peripheral Component Interconnect Express;
• PCMCIA — Personal Computer Memory Card Industry Association (также известна как PC bus);
• AGP — Accelerated Graphics Port;
• SCSI — Small Computer Systems Interface.

А теперь давайте более подробно разберем все эти шины персональных компьютеров.

Шина ISA

Раньше это был наиболее распространенный тип шины расширения. Он был разработан компанией IBM для использования в компьютере IBM PC-XT. Эта шина имела разрядность 8 бит. Это значит что можно было передавать 8 бит или один байт за один раз. Шина работала с тактовой частотой 4,77 МГц.

Для процессора 80286 на базе IBM PC-AT была сделана модификация конструкции шины, и теперь она могла передавать 16 бит данных за раз. Иногда 16 битную версию шины ISA называют AT.

Из других усовершенствований этой шины можно отметить использование 24 адресных линий, что позволяло адресовать 16 мегабайт памяти. Эта шина имела обратную совместимость с 8 битным вариантом, поэтому здесь можно было использовать все старые карты. Первая версия шины работала на частоте процессора — 4,77 МГц, во второй реализации частота была увеличена до 8 МГц.

Шина MCA

Компания IBM разработала эту шину в качестве замены для ISA, для компьютера PS/2, который вышел в 1987 году. Шина получила еще больше усовершенствований по сравнению с ISA. Например, была увеличена частота до 10 МГц, а это привело к увеличению скорости, а также шина могла передавать 16 или 32 бит данных за раз.

Также была добавлена технология Bus Mastering. На плате каждого расширения помещался мини-процессор, эти процессоры контролировали большую часть процессов передачи данных освобождая ресурсы основного процессора.

Одним из преимуществ этой шины было то, что подключаемые устройства имели свое программное обеспечение, а это значит что требовалось минимальное вмешательство пользователя для настройки. Шина MCA уже не поддерживала карты ISA и IBM решила брать деньги от других производителей за использование этой технологии, это сделало ее непопулярной с сейчас она нигде не используется.

Шина EISA

Эта шина была разработана группой производителей в качестве альтернативы для MCA. Шина была приспособлена для передачи данных по 32 битному каналу с возможностью доступа к 4 Гб памяти. Подобно MCA для каждой карты использовался микропроцессор, и была возможность установить драйвера с помощью диска. Но шина все еще работала на частоте 8 МГц для поддержки карт ISA.

Читайте также: Express шина личный кабинет

Слоты EISA в два раза глубже чем ISA, если вставляется карта ISA, то она использует только верхний ряд разъемов, а EISA использует все разъемы. Карты EISA были дорогими и использовались обычно на серверах.

Шина VESA

Шина VESA была разработана для стандартизации способов передачи видеосигнала и решить проблему попыток каждого производителя придумать свою шину.

Шина VESA имеет 32 битный канал передачи данных и может работать на частоте 25 и 33 МГц. Она работала на той же тактовой частоте, что и центральный процессор. Но это стало проблемой, частота процессора увеличивается и должна была расти скорость видеокарт, а чем быстрее периферийные устройства, тем они дороже. Из-за этой проблемы шина VESA со временем была заменена на PCI.

Слоты VESA имели дополнительные наборы разъемов, а поэтому сами карты были крупными. Тем не менее сохранялась совместимость с ISA.

Шина PCI

Peripheral Component Interconnect (PCI) — это самая новая разработка в области шин расширений. Она является текущем стандартом для карт расширений персональных компьютеров. Intel разработала эту технологию в 1993 году для процессора Pentium. С помощью этой шины соединяется процессор с памятью и другими периферийными устройствами.

PCI поддерживает передачу 32 и 64 разрядных данных, количество передаваемых данных равно разрядности процессора, 32 битный процессор будет использовать 32 битную шину, а 64 битный — 64 битную. Работает шина на частоте 33 МГц.

В PCI можно использовать технологию Plug and Play (PnP). Все карты PCI поддерживают PnP. Это значит, что пользователь может подключить новую карту, включить компьютер и она будет автоматически распознана и настроена.

Также тут поддерживается управление шиной, есть некоторые возможности обработки данных, поэтому процессор тратит меньше времени на их обработку. Большинство PCI карт работают на напряжении 5 Вольт, но есть карты, которым нужно 3 Вольта.

Шина AGP

Необходимость передачи видео высокого качества с большой скоростью привела к разработке AGP. Accelerated Graphics Port (AGP) подключается к процессору и работает со скоростью шины процессора. Это значит, что видеосигналы будут намного быстрее передаваться на видеокарту для обработки.

AGP использует оперативную память компьютера для хранения 3D изображений. По сути, это дает видеокарте неограниченный объем видеопамяти. Чтобы ускорить передачу данных Intel разработала AGP как прямой путь передачи данных в память. Диапазон скоростей передачи — 264 Мбит до 1,5 Гбит.

PCI-Express

Это модифицированная версия стандарта PCI, которая вышла в 2002 году. Особенность этой шины в том что вместо параллельного подключения всех устройств к шине используется подключение точка-точка, между двумя устройствами. Таких подключений может быть до 16.

Это дает максимальную скорость передачи данных. Также новый стандарт поддерживает горячую замену устройств во время работы компьютера.

PC Card

Шина Personal Computer Memory Card Industry Association (PCICIA) была создана для стандартизации шин передачи данных в портативных компьютерах.

Шина SCSI

Шина SCSI была разработана М. Шугартом и стандартизирована в 1986 году. Эта шина используется для подключения различных устройств для хранения данных, таких как жесткие диски, DVD приводы и так далее, а также принтеры и сканеры. Целью этого стандарта было обеспечить единый интерфейс для управления всеми запоминающими устройствами на максимальной скорости.

Шина USB

Это стандарт внешней шины, который поддерживает скорость передачи данных до 12 Мбит/сек. Один порт USB (Universal Serial Bus) позволяет подключить до 127 периферийных устройств, таких как мыши, модемы, клавиатуры, и другие устройства USB. Также поддерживается горячее удаление и вставка оборудования. На данный момент существуют такие внешние шины компьютера USB, это USB 1.0, USB 2.0, USB 3.0, USB 3.1 и USB Type-C.

USB 1.0 был выпущен в 1996 году и поддерживал скорость передачи данных до 1,5 Мбит/сек. Стандарт USB 1.1 уже поддерживал скорость 12 Мбит/сек для таких устройств, как жесткие диски.

Более новая спецификация — USB 2.0 появилась в 2002 году. Скорость передачи данных выросла до 480 Мбит/сек, а это в 40 раз быстрее чем раньше.

USB 3.0 появился в 2008 году и поднял стандарт скорости еще выше, теперь данные могут передаваться со скоростью 5 Гбит/сек. Также было увеличено количество устройств, которые можно питать от одного порта. USB 3.1 был выпущен в 2013 и тут уже поддерживалась скорость до 10 Гбит/с. Также для этой версии был разработан компактный разъем Type-C, к которому коннектор может подключаться любой стороной.

Видео:Как работает USB? Просто, доступно, с примерами.Скачать

Выводы

В этой статье мы рассмотрели основные шины компьютера, историю их развития, назначение шин компьютера, их типы и виды. Надеюсь эта статья была для вас полезной и вы узнали много нового.

На завершение небольшое видео про шины и интерфейсы компьютера:

• Свежие записи
  • Нужно ли менять пружины при замене амортизаторов
  • Скрипят амортизаторы на машине что делать
  • Из чего состоит стойка амортизатора передняя
  • Чем стянуть пружину амортизатора без стяжек
  • Для чего нужны амортизаторы в автомобиле

  
  

  источники:

  https://fasad-adelante.ru/kakaya-shina-byla-neposredstvenno-sozdana-dlya-raboty-s-graficheskoy-informatsiey

  🎬 Видео

  Информатика 10 класс (Урок№16 - Обработка графической информации.)Скачать

  

  КАК работает ПРОЦЕССОР? ОБЪЯСНЯЕМСкачать

  

  Влияние шин PCI-e и внутренней шины видеокарты на производительностьСкачать

  

  Вебинар: Как найти любые данные из CAN-шины любого автомобиля?Скачать

  

  🕑15 Минут Бесполезной информации о Red Dead Redemption 2Скачать

  

  1С:Шина: презентация продукта, примеры интеграцииСкачать

  

  Шаблоны проектирования микросервисов на примере Авито / Фрол Крючков (Авито)Скачать

  

  Визуализация в Superset: плюсы и минусы | Анатолий Карпов | karpov.coursesСкачать

  

  Шины ввода-выводаСкачать

  

  Вебинар "InterSystems IRIS как сервисная шина предприятия (Enterprise Service Bus)"Скачать

  

  Учет ремонтов и тех обслуживаний. Работа с агрегатами - 11.10.2018Скачать

  

  Как делают автомобильные шины // НЕпростые вещиСкачать

  

  Руководство Factorio - Архитектура фабрики: Главная шинаСкачать

  

  Сводные таблицы Excel с нуля до профи за полчаса + Дэшборды! | 1-ое Видео курса "Сводные Таблицы"Скачать

  

  7 класс. Работа с графическими примитивами в Paint.Скачать

  

  Только не говори никому.. Как легко можно восстановить жидкокристаллический экран..Скачать