Архитиктура ПК

Оглавление
История первых вычислительных машин 3
1. Архитектура современного компьютера 7
2. Поколения вычислительных машин 10
3. Современные тенденции в развитии компьютеров 12
4. Нейронные компьютеры 14
5. Квантовые компьютеры 16
6. Оптронные компьютеры 21
7. Развитие электронно –вычислительной техники в России. 24
8. Государственные программы развития, подготовка кадров. 27
Заключение 30
Список Литературы. 32

Архитектура и реализация также будет соответствовать Фон –Неймановской архитектуре. Также стоит отметить, в 2013 годы был создан первый полностью оптический транзистор, есть только один недостаток необходимо его охлаждение до сверхнизких температур, транзистор был создан в Массачусетском технологическом университете под руководством профессора Владана Вулетича. Что интересно с помощью данного транзистора можно регулировать прохождение одного единственного фотона.
Одним из интересных открытии в области оптики, сделали в институте Фотонных наук(ICFO). Ученными был представлен крошечный кристалл алмаза, который работает по принципу транзистора, переключая его состояния, добились того чтобы луч лазера, пропускался алмазом, и при изменении его состояния становился не прозрачным для лазерного луча. Что соответствует базовому элементу – транзистору. Поэтому считается, что создание полностью оптических компьютеров является только делом времени. Для работы данный вид транзистора не требует сверхнизких температур, и работает в широком температурном диапазоне. Экспериментально добились переключением устройства до нескольких десятков мегагерц. Что говорит о том, что данный тип транзисторов является главным кандидатом на создание оптических компьютеров.

Развитие электронно –вычислительной техники в России.
Стоит отметить во время СССР многие заводы по выпуску высокотехнологической продукции строились в союзных государствах. Что привело после развала СССР к нарушения торгово - экономических связей, крупные заводы по выпуску микропроцессоров остались на территории Белоруссии(Интеграл), Армении, и Украины. По своему времени заводы выпускали довольно современную продукцию. Сейчас в виду того, что в отношении России введены санкции, и востребованностью в собственной электронно-компонентной базе и материальной базе. В Российской Федерации создаются новые заводы по выпуску высокотехнологической продукции, но пока продукция наших заводов по скромным оценкам отстает на лет 10 от ведущих производителей микропроцессорной техники. В тоже время в виду отсталости производства в данной отрасли, выпускаемая продукция имеет большую выходную цену. Так как нет возможности выпуска крупными сериями, в связи с тем что на рынке имеются более продвинутые продукты с ценой на порядок меньшей. Исходя из этого основным заказчиком данных микропроцессоров могут лишь специальные ведомства, заводы по производству оборонной продукции и соответственно министерство обороны Российской Федерации. Из более современной продукцией микропроцессорной техники производством в Россий занимается компания МЦСТ (закрытое акционерное общество (ЗАО) «МЦСТ») — российская компания, специализирующаяся на разработке универсальных микропроцессоров, микроконтроллеров и управляющих вычислительных комплексов. Имеет опыт разработки супер-ЭВМ «Эльбрус». Также в компании ведутся разработки оптимизирующих и двоичных компиляторов, операционных систем. На сегодняшний день компанией разработан процессор Эльбрус-2С+ (1891ВМ7Я, техпроцесс 90 нм, 2 ядра + 4 DSP, 500 МГц, 368 млн транзисторов, 289 мм²). Если же зарубежные предприятия уже строят заводы под 14 нм тех процесс, то продукция МЦСТ пока может производить только 90 нм. Технологический уровень данного процессора является на уровне процессоров Intell образца 2000 года. По цене он превосходит в десятки раз стоимость современных процессоров Intell в виду мелкосерийного производства. Поэтому основными заказчиками являются предприятия оборонного комплекса Российской Федерации где цена не играет принципиальной разницы, для военных одной из главных задач является надежность и температурный режим работы. Вполне возможно, он выигрывает в этом плане современным процессорам.
Также фондом и инновационным центром Сколково ведутся исследования в направления построения квантовых компьютеров. Российский квантовый центр (Международный центр квантовой оптики и квантовых технологий, РКЦ, RQC) — исследовательская организация, созданная под эгидой научно-технологического комплекса «Сколково». Основной тематикой РКЦ являются фундаментальные и прикладные исследования в области квантовой физики. РКЦ объединяет девять исследовательских групп.
РКЦ занимается фундаментальными и прикладными исследованиями в следующих областях:
Квантовая оптика: управление взаимодействием света с веществом, нанофотоника и наноплазмоника.
Квантовые материалы: исследование квантовой физики многих тел, от ультрахолодных атомов до искусственных мета-материалов, с целью создать состояния веществ с новыми свойствами. Применения квантовых материалов, в частности, для квантовой памяти или высокотемпературных сверхпроводников.
Квантовая информатика: разработку основных принципов и аппаратных платформ для масштабируемых квантовых компьютеров (атомы, ионы, сверхпроводящие схемы, одиночных спинов в твердотельных системах), а также для дальних систем квантовой связи, в том числе квантовых повторителей для криптографических систем глобального масштаба.
Квантовые технологии: квантовые датчики, атомные часы ультра-высокой точности, системы связи и оптической обработки информации.

Государственные программы развития отрасли, подготовка кадров
В связи с отставанием от высокоразвитых стран запада Российской Федерации также с 1997 года согласно федеральный программе развития отрасли создаются и новые холдинги объединяющие многие компании занимающихся производством компьютерного обеспечения, точного оборудования машиностроения и других средств. Изначально в государственный холдинг Росэлектроника вошло 23 компании. На сегодняшний день в данный холдинг входят более 130 фирм занимающихся развитием данной отрасли. Уже 2008 годы рост отрасли был на уровне 25%. Развитие в данной отрасли идет с большими опережением. На сегодняшний день также чувствуется и нехватка кадров. Ситуация несколько неоднозначная в силу того, что теоретический наша страна производит необходимое количество квалифицированных кадров, но происходит большая утечка кадров.
Построение новой системы должна идти не только создания системы образования с подготовкой кадров, созданием научных центров, но и по пути развития специалистов именно в Российской Федерации. Для создания благоприятного развития отрасли нужны привлечения рынка честного капитала, глобальных стратегии развитии. Развитие микроэлектроники и радиоэлектронной отрасли согласно плану Министерства промышленности и торговли по развитию отрасли до 2030 года предполагает развитие и улучшения инвестиционного климата в данной отрасли. Также это являлось центральной темой конференции проводившегося в рамках Semicon Russia 2014. Если посмотреть в вкратце план развития, то в основном предполагается развитие электроники в плане оборонной промышленности так как до 70% потребляется именно оборонной промышленностью. Говоря о потребительской электроники, тут необходима также и большая подготовка кадров, как известно Россия давно отсутствует или слабо представлена в этом сегменте. Но и необходимо создание городов – кластеров совмещенные с производственными мощностями. Согласно такой концепции должен работать центр Сколково. Сейчас если взять в целом по отрасли то отставание России по используемым технологиям то находится на уровне 10 лет. Поэтому многие специалисты говорят, что битва за лидерства в области построения быстрых и совершенных компьютеров проиграна, но в тоже время как было сказано выше век обычных компьютеров стремится к своему пределу, и не избежно последует развитие компьютеров работающих на иных принципах. Поэтому возможно необходимо подготовить кадры именно в тех отраслях которые будут затребованы в будущем. Если взглянуть на те исследования которые ведутся, можно предположить что для создания квантовых компьютеров, компьютеров работающих на биологических принципах, лазерных требуются специалисты уже с другими навыками, и другими направлениями знании в области биотехнологии, оптики, квантовой механики. Вполне возможно целевое вливание и волевое усилие по построению центров в этой области подтолкнёт развитие в новых отраслях, и позволит обрести лидерские позиции на мировом рынке компьютерного обеспечения.
Также не надо забывать что, сформировавшийся глобальный рынок труда позволяет специалистам получившие высшее образование в нашей стране легко устраивается в глобальные мировые корпорации, такие как Google, Apple, Microsoft. В силу того что оплата труда, уровень социальной защищенности, уровень жизни на порядок выше чем в нашей стране. Если в технической оснащенности специалисты более или менее обеспечены, но социальная сторона вопроса все еще находится, не на должном уровне. Поэтому только комплексные меры по улучшению социальной защищенности, повышенной оплаты труда, позволит улучшить наметившуюся с начала 90 годов отрицательную тенденцию. В то же время, в какой-то мере, необходима и популяризация отрасли. Возродить интерес молодежи к инженерной специальности. Возможно, требуется создания молодежных кружков по авиамоделирования, созданию робототехники. Такие шаги позволят приобщить молодежь к высокотехнологичной отрасли.
Очень динамично развивается рынок спутникового оборудования, к примеру, в полную силу заработала система глобального позиционирования Глонасс. Программа по развитию собственной системы глобальной системы позиционирование несет в себе развитие сразу нескольких отраслей, создает дополнительные рабочие места в высокотехнологичной отрасли. Повышает престиж государства. Конечно же, также главным фактором развитие отрасли является подготовка качественных кадров. Глонасс изначально предполагалась как система двойного назначения. Она позволяет в реальном времени отслеживать положение маршрутных средств, упрощают навигацию почти для всех видов транспорта: воздушных, наземных, водных видов транспорта. Облегчает работу по ведению картографического учета. К примеру, планы земельных участков, карты границ, все являются задачами точного позиционирования и нахождения объектов на карте.
Но в то же время стоит отметить отсутствием производств и кадров в производстве микропроцессорной электроники сделанных по космическим стандартам, работающих в экстремальных условиях. Если взглянуть на время работы спутников зарубежного производства можно увидеть интересную деталь. Спутники GPS имеют рабочий период около 15-20 лет. Аналогичные спутники Глонасс сделаны на обычной компонентной базе выдерживают на орбите около 4-5 лет, в силу того американские, канадские фирму освоили производство микропроцессорной техники по радиозащитным стандартам, что в среднем повышает их надежность в 4-5 раз.

Заключение
На сегодняшний в Российской Федерации наблюдается отставание, как производства, так и в научных исследованиях в направлении построения новых видов компьютеров. Производство микропроцессорной техники тесно связано с такими областями как робототехника, авиастроение, станкостроение, строительства космической техники, решение задач планирования. Вообще задача построения современных средств компьютерной техники прямо связано с развитием экономики. Использование робототехники позволяет увеличить производительность труда, использование новых видов компьютеров позволит решать задачи искусственного интеллекта в реальном времени. Уже сегодня создаются автономные автомобили без водителя, которые следуя трафику, соблюдая правила дорожного движения, один из первых серийных автомобилей с системой автономного управления была создана корпорации Google.
В виду печальности сегодняшней картины многие производители спутниковых систем, систем связи связаны с иностранными поставщиками. И ввиду тяжелейшей геополитической ситуации, когда страны торгующие высокотехнологической продукцией прекращают доступ к таким технологиям, соответственно затормаживаются национальные проекты, связанные с улучшением обороноспособности страны, производством собственного производства высокотехнологичной продукции.
Поэтому для достижения тех целей, которая поставлена перед Российской Федерации необходимо увеличить количество специалистов в данной отрасли путем открытии новых учебных заведении, создания инновационных центров по примеру «Сколкова» по всей России и открытия новых производств и исследовательских центров по производству микропроцессорной техники, исследовательских центров оснащенные самыми передовыми устройствами для построения квантовых компьютеров. Еще один подобный инновационный центр построен в Татарии, и во многих городах создаются технопарки, в которых в первую очередь нацелено на производство высокотехнологичной продукции.

Список Литературы.
1. Г. Майерс . Архитектура современных ЭВМ(в 2- х книгах ). – Мир , 1985.
2. Burks A.W., Goldstine H.H., von Neumann J. Preliminary Discussion of the Logical Design of an Electronic Computing Instrument. – Pt. I, vol. I, Institute for Advanced Study, Princeton, NJ, 1946.
3. Королёв Л.Н. Структуры ЭВМ и их математическое обеспечение . – Наука , 1978.
4. Любимский Э. З ., Мартынюк В.В., Трифонов Н.П. Программирование. – Наука, 1980.
5. Пильщиков В.Н. Программирование на языке Ассемблера IBM PC. – Диалог - МИФИ, 2005.
6. Скэлтон Л.Дж . Персональная ЭВМ IBM PC и XT. Программирование на языке Ассемблера. – Радио и связь , 1991.
7. Абель П . Язык Ассемблера для IBM PC и программирования . – Высшая школа , 1992.
8. Нортон П ., Соухэ Д . Язык Ассемблера IBM PC. – Компьютер , 1993. 9. Ю – Чжень Лю , Гибсон Г. Микропроцессоры семейства 8086/8088. – Радио и связь , 1987.
10. Донован Дж . Системное программирование . – Мир , 1975.
11. Королёв Л . Н . Микропроцессоры , микро- и мини – ЭВМ . – М .: Изд – во МГУ , 1989.
12. Дейт К . Введение в Системы баз данных . – Наука , 1980.
13. Успенский В.А . Что такое нестандартный анализ ? – М.: Физматлит , 1997.
14. Девис М . Прикладной нестандартный анализ . – Мир, 1980.
15. Головкин Б.А. Параллельные вычислительные системы . – Наука, 1980.
16. Королёв Л.Н. Архитектура процессоров электронных вычислительных машин . – Москва, Издательский отдел факультета ВМК МГУ им. М.В. Ломоносова , 2003.
17.Уэзерелл Ч . Этюды для программистов. – М., Мир, 1982.
18. Лебедев А.Н. Курс аналоговых вычислительных машин. – Л.: ЛЭТИ, 1970.
19. Архитектура компьютера . 4-ое издание. СПб .: Питер , 2002.
20. Костров Б. В., Ручкин В. Н. Диалог-МИФИ 2007г.
21. Computerra.ru
22. https://ru.wikipedia.org/wiki/Архитектура_Компьютера
23. http://www.inf1.info/book/export/html/44
24. http://www.wikiznanie.ru/ru-wz/index.php/Архитектура _Компьютера
2