فن آوری های دیجیتال امکان ایجاد تعدادی سخت افزار مدرن را فراهم کرده است که کمک قابل توجهی به کار سازمان های مجری قانون می کند. اینها شامل ارتباطات تلفن همراه، ضبط صوت دیجیتال، دوربین های دیجیتال عکس و فیلم می شود.

ارتباط نامیده می شود سیار،اگر منبع اطلاعات یا گیرنده آن (یا هر دو) در فضا حرکت کنند. ذات ارتباط سلولیشامل تقسیم فضا به بخش های کوچک - سلول ها (یا سلول هایی با شعاع 1-5 کیلومتر) و جدا کردن ارتباطات رادیویی در یک سلول از ارتباطات بین سلول ها است. این اجازه می دهد تا فرکانس های مشابه در سلول های مختلف استفاده شود. در مرکز هر سلول یک ایستگاه رادیویی پایه (دریافت و فرستنده) برای برقراری ارتباط رادیویی درون سلول با همه مشترکین وجود دارد. هر مشترک ایستگاه میکرو رادیویی خود را دارد - یک تلفن همراه - ترکیبی از یک تلفن، یک فرستنده گیرنده و یک مینی کامپیوتر. مشترکین از طریق ایستگاه های پایه متصل به یکدیگر و به شبکه تلفن شهری با یکدیگر ارتباط برقرار می کنند. هر سلول از سلول ها توسط یک فرستنده رادیویی پایه با برد محدود و فرکانس ثابت سرو می شود. این امکان استفاده مجدد از همان فرکانس را در سلول های دیگر فراهم می کند. در حین مکالمه، تلفن رادیویی سلولی توسط یک کانال رادیویی به ایستگاه پایه متصل می شود که از طریق آن مکالمه تلفنی مخابره می شود. اندازه سلول ها با حداکثر برد ارتباطی تلفن رادیویی با ایستگاه پایه تعیین می شود. این حداکثر محدوده شعاع سلول است.

اندیشه ارتباطات سلولی سیاراین واقعیت شامل این واقعیت است که بدون خروج از منطقه تحت پوشش یک ایستگاه پایه، تلفن همراه در منطقه تحت پوشش هر ایستگاه همسایه تا مرز بیرونی کل منطقه شبکه قرار می گیرد.

برای این کار، سیستم هایی از تکرار کننده های آنتن ایجاد شده است که سلول آنها - منطقه سطح زمین را پوشش می دهد. برای اطمینان از قابلیت اطمینان ارتباط، فاصله بین دو آنتن مجاور باید کمتر از برد آنها باشد. در شهرها حدود 500 متر و در مناطق روستایی حدود 2-3 کیلومتر است. یک تلفن همراه می تواند سیگنال ها را از چندین آنتن تکرار کننده به طور همزمان دریافت کند، اما همیشه قوی ترین سیگنال را تنظیم می کند.

ایده پشت ارتباطات سلولی سیار نیز اعمال کنترل کامپیوتری بر سیگنال تلفن از سوی مشترک هنگام حرکت از یک سلول به سلول دیگر است. این کنترل کامپیوتری بود که امکان تغییر تلفن همراه از یک فرستنده میانی به فرستنده دیگر را تنها در یک هزارم ثانیه فراهم کرد. همه چیز آنقدر سریع اتفاق می افتد که مشترک به سادگی متوجه آن نمی شود.

کامپیوترها بخش مرکزی سیستم ارتباطات سیار سلولی هستند. آنها به دنبال مشترکی می گردند که در هر یک از سلول ها قرار دارد و او را به شبکه تلفن متصل می کنند. هنگامی که یک مشترک از یک سلول به سلول دیگر منتقل می شود، مشترک را از یک ایستگاه پایه به ایستگاه دیگر منتقل می کند.

مزیت مهم ارتباطات سلولی سیار امکان استفاده از آن در خارج از منطقه مشترک اپراتور شما است - رومینگبرای انجام این کار، اپراتورهای مختلف در مورد امکان متقابل استفاده از مناطق خود برای کاربران توافق می کنند. در عین حال، کاربر با ترک منطقه مشترک اپراتور خود، حتی در هنگام جابجایی از یک کشور به کشور دیگر، به عنوان مثال، از روسیه به آلمان یا فرانسه، به طور خودکار به مناطق اپراتورهای دیگر سوئیچ می کند. یا در حالی که در روسیه است، کاربر می تواند با هر کشوری تماس تلفنی برقرار کند. بنابراین، ارتباطات سلولی این امکان را برای کاربر فراهم می کند که با هر کشوری در هر کجا که باشد، از طریق تلفن ارتباط برقرار کند. تولید کنندگان پیشرو تلفن همراه توسط یک استاندارد اروپایی - GSM هدایت می شوند.

دیکتافون(از لاتین dido - من صحبت می کنم، من دیکته می کنم) - این یک نوع ضبط صوت برای ضبط گفتار برای هدف، به عنوان مثال، چاپ بعدی متن آن است. دیکتافون ها به دو دسته مکانیکی تقسیم می شوند که در آن کاست های استاندارد یا میکرو کاست با نوار مغناطیسی به عنوان ذخیره اطلاعات استفاده می شود و دیجیتال.

ضبط‌کننده‌های صوتی دیجیتال به دلیل عدم وجود کامل قطعات متحرک با ضبط‌کننده‌های صوتی مکانیکی تفاوت دارند. آنها از حافظه فلش حالت جامد به جای نوار مغناطیسی به عنوان یک رسانه ذخیره سازی استفاده می کنند.

عکاسی دیجیتالبه شما این امکان را می دهد تا به سرعت و بدون استفاده از فرآیندهای شیمیایی گران، طولانی و مضر عکس های دیجیتالی با کیفیت بالا به دست آورید.

اصل کار یک دوربین دیجیتال این است که سیستم نوری آن (عدسی) تصویر کاهش یافته ای از جسم در حال عکاسی را بر روی یک ماتریس نیمه هادی مینیاتوری از عناصر حساس به نور، به اصطلاح دستگاه متصل با شارژ CCD (CCD) پخش می کند. CCD یک دستگاه آنالوگ است: یک جریان الکتریکی در یک پیکسل تصویر به نسبت مستقیم با شدت نور فرودی ایجاد می شود. هر چه تراکم پیکسل در CCD بیشتر باشد، دوربین وضوح بالاتری تولید خواهد کرد. سپس سیگنال آنالوگ دریافتی توسط یک پردازنده دیجیتال به یک تصویر دیجیتالی تبدیل می شود که به فرمت JPEG (یا مشابه) فشرده شده و سپس در حافظه دوربین نوشته می شود. ظرفیت این حافظه تعداد شلیک ها را تعیین می کند. دستگاه های ذخیره سازی مختلفی به عنوان حافظه دوربین های دیجیتال استفاده می شود - فلاپی دیسک، کارت های حافظه فلش، دیسک های نوری CD-RW و غیره. سیگنال های الکتریکی ذخیره شده را می توان به صورت تصویر بر روی صفحه نمایش کامپیوتر، تلویزیون، چاپ روی کاغذ نمایش داد. با استفاده از چاپگر، یا از طریق ایمیل به هر کشوری ارسال می شود. هرچه ماتریس CCD دارای پیکسل بیشتری باشد، وضوح تصویر دیجیتالی بیشتر خواهد بود. در ماتریس های دوربین های دیجیتال مدرن، تعداد پیکسل ها از 2 میلیون تا 6 میلیون یا بیشتر است.

دوربین دیجیتال مجهز به نمایشگر کریستال مایع مینیاتوری است که عکس گرفته شده بلافاصله پس از فشار دادن دکمه روی آن ظاهر می شود. هیچ توسعه و تثبیت تصویر (مانند عکاسی سنتی) مورد نیاز نیست. اگر تصویر را دوست ندارید، می توانید آن را "پاک کنید" و عکس جدیدی را به جای آن قرار دهید. تنها چیزی که از عکاسی سنتی در یک دوربین دیجیتال باقی مانده، لنز است.

در عکاسی دیجیتال، استفاده از مواد حساس به نور با نمک های کمیاب نقره کاملاً منتفی است. در مقایسه با دوربین های سنتی، دوربین های دیجیتال دارای تعداد قابل توجهی قطعات متحرک مکانیکی کمتری هستند که اطمینان و دوام بالای آنها را تضمین می کند.

بسیاری از دوربین های دیجیتال از لنزهای زوم استفاده می کنند - لنزهای زوم یا لنزهای زوم) که بزرگنمایی نوری (اغلب سه برابر) را ارائه می دهند. این به این معنی است که هنگام عکاسی، می‌توانید به صورت بصری شیء مورد عکاسی را بزرگ‌نمایی یا کوچک‌نمایی کنید، بدون اینکه نقطه خود را ترک کنید، و این کار را می‌توان به تدریج انجام داد. علاوه بر این، از زوم دیجیتال نیز استفاده می شود که در آن قطعه ای از تصویر کشیده می شود تا کل صفحه را پر کند.

یکی دیگر از مزایای دوربین های دیجیتال این است که نه تنها می توانند عکس بگیرند، بلکه می توانند فیلم های کوتاه تا چند دقیقه را نیز ضبط کنند. پیشرفته ترین دوربین های دیجیتال دارای یک میکروفون داخلی هستند که به شما امکان می دهد فیلم ها را با صدا ضبط کنید.

عکس‌های دیجیتال وارد شده به رایانه می‌توانند تحت پردازش قرار گیرند، مانند برش (انتخاب مناطق جداگانه با بزرگنمایی)، تغییر روشنایی و کنتراست، تعادل رنگ، روتوش و غیره. شما می توانید آلبوم های عکس دیجیتالی را در رایانه خود ایجاد کنید که می توانند به صورت متوالی یا به صورت نمایش اسلاید مشاهده شوند.

کیفیت عکس های دیجیتال امروزی کمتر از کیفیت عکس های معمولی نیست. می توان حدس زد که در سال های آینده عکاسی دیجیتال به طور کامل جایگزین عکاسی سنتی شود.

دوربین های فیلمبرداریبه شما امکان می دهد یک تصویر متحرک با صدا ضبط کنید. در دوربین های فیلمبرداری مدرن، تصویر نوری، درست مانند دوربین های دیجیتال، با استفاده از ماتریس CCD به تصویر الکتریکی تبدیل می شود. آنها همچنین نیازی به فیلم ندارند، توسعه و تعمیر لازم نیست. تصویر موجود در آنها بر روی نوار ویدئویی مغناطیسی ضبط شده است. با این حال، ضبط در امتداد یک نوار مغناطیسی (همانطور که هنگام ضبط صدا انجام می شود) به سرعت حرکت بسیار بالایی نیاز دارد - بیش از 200 کیلومتر در ساعت (تقریباً 10000 برابر بیشتر از هنگام ضبط صدا): شخص صداهایی را در محدوده فرکانس می شنود. از 20 تا 20000 هرتز ضبط صدا با کیفیت بالا در این محدوده انجام می شود. ضبط ویدئو به فرکانس های بسیار بالاتری نیاز دارد - بیش از 6 مگاهرتز.

به جای افزایش سرعت نوار مغناطیسی در حین ضبط و پخش تصاویر، سرهای مغناطیسی در دوربین فیلمبرداری و VCR بر روی یک درام که با سرعت بالا می چرخد ​​نصب می شوند و سیگنال ها نه در امتداد، بلکه در سراسر نوار ضبط می شوند. محور چرخش درام به سمت نوار متمایل است و سر مغناطیسی آن با هر چرخش یک خط اریب روی نوار می نویسد. در این حالت، چگالی ضبط به طور قابل توجهی افزایش می یابد و نوار مغناطیسی باید نسبتاً آهسته حرکت کند - با سرعت تنها 2 میلی متر در ثانیه. آنها یک تصویر و صدای رنگی (با استفاده از میکروفون داخلی) ضبط می کنند و بالاترین حساسیت را دارند. اندازه گیری روشنایی تصویر، تنظیم دیافراگم و فوکوس کاملاً خودکار است. نتیجه فیلمبرداری ویدیویی را می توان بلافاصله مشاهده کرد، زیرا هیچ توسعه ای از فیلم (مانند فیلمبرداری) مورد نیاز نیست.

دوربین های فیلمبرداری با لنزهای با کیفیت بالا عرضه می شوند. گران ترین دوربین های فیلمبرداری از لنزهای زوم استفاده می کنند که زوم اپتیکال 10 برابری را ارائه می دهند. به این معنی که هنگام فیلمبرداری، می توانید بدون خروج از نقطه، شیء در حال فیلمبرداری را بزرگنمایی یا کوچکنمایی کنید و این کار به تدریج انجام می شود. علاوه بر این، زوم دیجیتال تا 400 برابر یا بیشتر نیز استفاده می شود که در آن قطعه ای از تصویر کشیده می شود تا کل صفحه را پر کند. از سیستم لرزشگیر تصویر نیز استفاده می شود که لرزش دوربین را با دقت بسیار بالا و در محدوده وسیعی تصحیح می کند.

استفاده از ماتریس های CCD بیشترین حساسیت را برای دوربین های فیلمبرداری فراهم می کند که امکان عکاسی در تاریکی تقریبا کامل (در نور آتش یا شمع) را فراهم می کند.

در یک فیلم ویدئویی، مانند یک فیلم صوتی، تصویر متحرک و صدا روی همان حامل اطلاعات - نوار ویدئویی مغناطیسی - ضبط می شود. رایج ترین استاندارد ضبط ویدیوی خانگی، ویدیوی خانگی است (سیستم خانه ویدیویی، VHS). عرض فیلم مغناطیسی در این استاندارد 12.5 میلی متر است. برای دوربین های فیلمبرداری قابل حمل، از یک کاست فیلم کاهش یافته با همان عرض استفاده می شود - VHS فشرده.

سونی کاست های ویدئویی مینیاتوری استاندارد را توسعه داده و تولید می کند فیلم های(SH8). عرض فیلم در آنها 8 میلی متر است. این امکان کاهش ابعاد دوربین های فیلمبرداری خانگی قابل حمل را فراهم کرد. پیشرفته ترین آنها برای کنترل تصویر در هنگام فیلمبرداری، علاوه بر منظره یاب، مجهز به نمایشگر کریستال مایع رنگی مینیاتوری است. آنها به شما اجازه می دهند فیلمی را که به تازگی گرفته اید را مستقیماً روی دوربین فیلمبرداری خود مشاهده کنید. راه دیگر برای مشاهده روی صفحه تلویزیون است. برای این کار خروجی دوربین فیلمبرداری به ورودی تلویزیون متصل می شود.

تغییر به روش ضبط دیجیتال حتی با بازنویسی مکرر از افت کیفیت جلوگیری می کند. در سال 1995، کنسرسیومی متشکل از 55 تولیدکننده پیشرو لوازم الکترونیکی، از جمله سونی، فیلیپس، هیتاچی، پاناسونیک و JVC، فرمت ضبط ویدئوی دیجیتال DVC را پذیرفتند. (فیلم کاست دیجیتال) یا DV (فیلم دیجیتال).قبلاً در پایان سال 1995، سونی اولین دوربین فیلمبرداری DV را معرفی کرد. اکنون یک فیلم ویدئویی دیجیتال را می توان از یک دوربین فیلمبرداری به هارد دیسک کامپیوتر و بدون هیچ گونه تبدیل پیچیده ای به طور مستقیم منتقل کرد.

هر قاب روی نوار مغناطیسی مربوط به 12 خط مورب با عرض 10 میکرومتر است. بر روی هر کدام از آنها علاوه بر ضبط اطلاعات صوتی و تصویری، ساعت، دقیقه، ثانیه و شماره سریال فریم، امکان ضبط اطلاعات تکمیلی در مورد فیلمبرداری نیز وجود دارد. همه دوربین های DV می توانند در حالت عکاسی کار کنند و تصاویر فردی را با صدا به مدت 6-7 ثانیه ضبط کنند. آنها به دوربین های دیجیتال با ظرفیت 500-600 فریم تبدیل می شوند. یک ضبط کننده ویدئویی D V قبلا ایجاد شده است.

همراه با فرمت دیجیتال DV، سونی فناوری دیجیتال جدیدی را توسعه داده است دیجیتال 8 که برای محو کردن مرز بین فرمت های آنالوگ و دیجیتال طراحی شده است. این به شما امکان می دهد از ضبط دیجیتال DV بر روی یک کاست معمولی SH8 که برای ضبط آنالوگ استفاده می شود استفاده کنید.

دوربین های فیلمبرداری دیجیتال بدون کاست ویدئویی تولید می شوند. تصویر موجود در آنها بر روی یک هارد دیسک قابل جابجایی (هارد دیسک) ضبط می شود. یک فیلم ضبط شده دیجیتال را می توان در رایانه شخصی مشاهده کرد یا به سیگنال آنالوگ تبدیل کرد و در تلویزیون مشاهده کرد. ضبط در فرمت MPev/Zpev، استاندارد برای رایانه ها فشرده شده است، بنابراین می توان آن را روی مانیتور رایانه شخصی مشاهده و حتی ویرایش کرد.

در جدیدترین دوربین های فیلمبرداری به جای نوار مغناطیسی از دیسک های نوری EUO-ILU قابل بازنویسی برای ضبط تصاویر ویدئویی استفاده می شود. دیسک ضبط شده روی آنها را می توان بلافاصله برای مشاهده در پخش کننده BOO قرار داد. با توجه به قطر کم دیسک (8 سانتی متر)، ابعاد دوربین فیلمبرداری با دوربین های معمولی یکسان است - با استفاده از کاست هایی با فیلم مغناطیسی. زمان ضبط بر روی دیسک OOO 30 دقیقه و در "حالت ذخیره" - 60 دقیقه با کاهش جزئی در کیفیت تصویر ویدئویی است.

آینده متعلق به دوربین های فیلمبرداری دیجیتال، دوربین ها، ضبط صوت بدون واحدها و قطعات متحرک است. آنها قابل اعتماد تر، بادوام تر، سبک و مینیاتوری هستند، از شوک هنگام راه رفتن، ضربه ها نمی ترسند.

سوالات تستی

1. منظور از سخت افزار و نرم افزار کامپیوتر چیست؟ 2. ویژگی های متمایز PC نوع 1VM PC چیست. 3. تاریخچه کلون PC 1VM را بر اساس نوع ریزپردازنده مورد استفاده مرور کنید. 4. دستگاه های اصلی موجود در سخت افزار PC کدامند؟ 5. هدف از گذرگاه سیستم و اسلات توسعه رایانه شخصی چیست؟ 6. سرعت ریزپردازنده و سرعت کامپیوتر چگونه به هم مرتبط هستند؟ 7. ویژگی های MP و حافظه چگونه بر عملکرد رایانه شخصی تأثیر می گذارد؟ 8. هدف از آداپتورها و کنترلرها را توضیح دهید. 9. مبدل های آنالوگ به دیجیتال (ADC) و دیجیتال به آنالوگ (DAC) چیست؟ 10. تفاوت بین حامل و رسانه ذخیره سازی چیست؟))

• انواع اصلی رسانه ها و رسانه های ذخیره سازی در کامپیوتر را نام ببرید. 12. تفاوت رم و حافظه بلند مدت کامپیوتر چیست؟ 13. انواع اصلی سی دی های نوری کدامند. 14. فلش مموری چیست؟ 15. تفاوت چاپگر و پلاتر چیست؟

روند در توسعه تجهیزات اندازه گیری الکتریکی

استفاده از دستاوردهای میکروالکترونیک و فناوری رایانه در فناوری اندازه گیری الکتریکی در حال حاضر یکی از روندهای اصلی توسعه آن را تعیین می کند که با کامپیوتری کردن ابزار اندازه گیری مشخص می شود. اجازه دهید اشکال مشخصه تجلی این گرایش را در نظر بگیریم.

اول از همه، این خود را در جایگزینی تدریجی ابزارهای اندازه گیری آنالوگ با ابزارهای دیجیتال نشان می دهد، که به نوبه خود، همه کاره تر و "هوشمند" می شوند.

به عنوان نمونه، مراحل توسعه تولید اسیلوسکوپ ها را در شرکت هیولت پاکارد، یکی از پیشروان در این زمینه، در نظر بگیرید. این شرکت اولین اسیلوسکوپ های لوله ای HP130A و HP150A را در سال 1956 و اولین نیمه هادی (HP180A) را در سال 1966 منتشر کرد. در دهه 80، این شرکت و سایر شرکت ها تعداد زیادی اسیلوسکوپ آنالوگ را برای اهداف مختلف تولید کردند و بسیاری از آنها دارای مشخصات عالی بودند. . با این حال، قبلاً در سال 1980، هیولت پاکارد به این نتیجه رسید که فناوری دیجیتال می تواند راه حل بهتر و ارزان تری برای مشکل ضبط، نمایش و پردازش سیگنال های آنالوگ ارائه دهد و از سال 1986 به طور کلی تولید اسیلوسکوپ های آنالوگ را متوقف کرد و آنها را با اسیلوسکوپ های دیجیتال جایگزین کرد. . در سال 1992، این شرکت در حال تولید یک سری کامل از اسیلوسکوپ های دیجیتال بود. این سری ماژولار 54700 شامل واحد پلاگین 54721A با پهنای باند 1 گیگاهرتز و نرخ نمونه برداری 4 GoS/s است.

روند مشابهی در شرکت "گلد" (گولد، ایالات متحده آمریکا) اتفاق افتاد. این شرکت اولین اسیلوسکوپ دیجیتال خود را در سال 1975 منتشر کرد و در سال 1988 تولید اسیلوسکوپ های آنالوگ را متوقف کرد. در سال 1992، این شرکت 15 مدل اسیلوسکوپ دیجیتال با پهنای باند 7 تا 200 مگاهرتز و نرخ نمونه برداری از 0.02 تا 1.6 Gt/s تولید کرد.

اگر رزولوشن 8 بیت برای مشاهده بصری فرآیندهای مورد مطالعه کافی باشد، این اغلب برای یک تحلیل پیچیده تر و دقیق تر کافی نیست. بنابراین، کار به طور مداوم برای بهبود دقت اسیلوسکوپ های دیجیتال انجام می شود. به عنوان مثال، شرکت "Nicole Tool Corp." (Nicolet Instrument Corp., USA) اسیلوسکوپ های سری 400 را با وضوح عمودی 14 بیت ارائه می دهد که البته برای اسیلوسکوپ های آنالوگ دست نیافتنی است.

اسیلوسکوپ های دیجیتال نه تنها جایگزین اسیلوسکوپ های آنالوگ شدند، بلکه فرصت های جدیدی در رابطه با توانایی ابزارهای جدید برای ذخیره، خروجی، پردازش و مقایسه پارامترهای سیگنال های مشاهده شده در اختیار مصرف کنندگان قرار دادند. اسیلوسکوپ های دیجیتال مدرن بسیاری از توابع تحلیل سیگنال را انجام می دهند، از جمله تجزیه و تحلیل طیف با استفاده از الگوریتم های تبدیل فوریه سریع. آنها ممکن است یک چاپگر یا پلاتر داخلی داشته باشند که به شما امکان می دهد یک نسخه چاپی از پروتکل یا برنامه زمانی دریافت کنید. وجود گره های رابط استاندارد به شما امکان می دهد یک اسیلوسکوپ دیجیتال را به یک کامپیوتر شخصی و یک شبکه کامپیوتری متصل کنید. علاوه بر این، او خود توانایی های یک کامپیوتر کوچک را دارد. اسیلوسکوپ‌های مشابه از جمله اولین اسیلوسکوپ‌هایی بودند که توسط شرکت‌های ژاپنی هیوکی (هیوکی، مدل 8850) و یوکوگاوا (یوکوگاوا، مدل‌های 3655 و 3656) تولید شدند.

به عنوان مثال از اسیلوسکوپ های دیجیتال، یکی از جهت های کامپیوتری کردن تجهیزات اندازه گیری الکتریکی قابل ردیابی است. ابزارهای اندازه گیری جدید با پردازش دیجیتال سیگنال های اطلاعات اندازه گیری و امکان ساخت سیستم های اندازه گیری و محاسباتی بر اساس آنها برای اهداف مختلف در حال ایجاد هستند. عناصری از فناوری رایانه در این ابزارها و سیستم‌های اندازه‌گیری تعبیه شده است که پردازش سیگنال دیجیتال، خود تشخیصی، تصحیح خطا، ارتباط با دستگاه‌های خارجی و غیره را فراهم می‌کند.

جهت دیگر با ظهور در اوایل دهه 80 و استفاده گسترده از رایانه های شخصی (IBM PC و دیگران) مرتبط است. اگر مصرف کننده چنین رایانه ای داشته باشد، در واقع اجزای زیادی از یک ابزار اندازه گیری کامپیوتری دارد: یک دستگاه محاسباتی، یک صفحه نمایش، یک دستگاه کنترل، یک محفظه، منابع تغذیه و غیره. تنها چیزی که از دست می دهد دستگاه های ورودی اطلاعات اندازه گیری است به رایانه (مبدل های اندازه گیری آنالوگ، دستگاه های جداسازی گالوانیکی، مقیاس بندی، نرمال سازی و خطی سازی، ADC و غیره)، پردازش اولیه آن (در صورت تمایل برای آزاد کردن رایانه از این کار) و نرم افزار ویژه.

بنابراین ، در دهه 80 ، دستگاه هایی برای وارد کردن اطلاعات اندازه گیری آنالوگ در رایانه های شخصی (PC) شروع به تولید انبوه در قالب بردهای ساخته شده در رایانه شخصی متقابل ، به شکل مجموعه ای از ماژول های ساخته شده در یک کیس مشترک (جعبه) کردند. یک شاسی رایانه شخصی قابل ارتقا، یا به شکل ماژول های عملکردی مستقل که از طریق کانکتورهای خارجی به رایانه شخصی متصل می شوند.

پیش پردازش مؤثر اطلاعات در چنین دستگاه هایی با ظهور مدارهای مجتمع بزرگ تخصصی - پردازنده های سیگنال دیجیتال (DSP) امکان پذیر شد. اولین DSPهای تک کریستالی در سال 1980 توسط شرکت ژاپنی NIS Corp منتشر شد. (NEC Corp.)، از سال 1983 محصولات مشابه توسط Fujitsu (Fujitsu، ژاپن) و Texas Instruments (Texas Instruments، (USA)) تولید شده است. بعداً دستگاه های آنالوگ (ایالات متحده آمریکا)، موتورولا (موتورولا، ایالات متحده آمریکا) و دیگران به آنها ملحق شدند.

حداقل باید به دو ویژگی ابزار اندازه گیری کامپیوتری اشاره کرد. اول، آنها را می توان به راحتی برای اندازه گیری مقادیر مختلف تطبیق داد. بنابراین، ابزارهای اندازه گیری جهانی بر اساس آنها ساخته شده است. ثانیاً، سهم فزاینده ای از هزینه آنها توسط هزینه نرم افزار اشغال می شود که مصرف کننده را از انجام بسیاری از عملیات روتین آزاد می کند و حداکثر راحتی را برای او در حل وظایف اندازه گیری اصلی ایجاد می کند.

به عنوان مثال می توان به ابزارهای اندازه گیری مجازی اشاره کرد. در آنها، تصویر پنل جلویی دستگاه اندازه گیری به صورت برنامه ریزی شده بر روی صفحه نمایش رایانه شخصی شکل می گیرد. این پنل در واقع از نظر فیزیکی وجود ندارد و خود دستگاه برای مثال از یک رایانه شخصی و یک برد اندازه گیری ساخته شده در آن تشکیل شده است. با این وجود، مصرف کننده یک توهم کامل از کار با یک دستگاه معمولی دارد: او می تواند کلیدهای کنترل را فشار دهد، محدوده اندازه گیری، حالت عملکرد و غیره را انتخاب کند و در پایان نتیجه اندازه گیری را دریافت کند.

کوچک سازی بیشتر اجزای الکترونیکی از دهه 1980 منجر به توسعه حوزه دیگری از رایانه سازی ابزارهای اندازه گیری - به ایجاد نه تنها دستگاه ها و سیستم های "هوشمند"، بلکه حسگرهای "هوشمند" شده است.

چنین سنسوری نه تنها حاوی یک عنصر حساس، بلکه یک دستگاه الکترونیکی پیچیده متشکل از مبدل های آنالوگ و آنالوگ به دیجیتال و همچنین دستگاه های ریزپردازنده با نرم افزار مناسب است. طراحی سنسور "هوشمند" به شما امکان می دهد آن را در مجاورت موضوع تحقیق نصب کنید و یک یا دیگر پردازش اطلاعات اندازه گیری را انجام دهید. در همان زمان، اطلاعات به مرکز جمع آوری داده ها که می تواند در فاصله قابل توجهی از جسم قرار گیرد، با استفاده از سیگنال هایی با ایمنی نویز بالا منتقل می شود که دقت اندازه گیری ها را افزایش می دهد.

به عنوان مثال، اجازه دهید قابلیت های فنی یک سنسور فشار مطلق "هوشمند" تولید شده توسط شرکت ژاپنی فوجی (FUJI، مدل FKA) را در نظر بگیریم که فشار یک مایع، گاز یا بخار را در محدوده 0.16 تا 30 بار اندازه گیری می کند. خطای بیش از 0، 2٪ در محدوده دمای عملیاتی از -40 تا + 85 درجه سانتیگراد. این شامل یک عنصر حسگر خازنی و یک دستگاه الکترونیکی است که در یک جعبه فولادی به اندازه جعبه کبریت نصب شده است. این منبع تغذیه خارجی 11 تا 45 ولت DC است که می تواند چندین کیلومتر از سنسور در مرکز جمع آوری داده ها قرار گیرد. اطلاعات اندازه گیری از طریق سیم های منبع تغذیه (حسگر دو سیمه) به شکل آنالوگ - جریان مستقیم از 4 تا 20 میلی آمپر و همچنین یک سیگنال دیجیتال که روی آنالوگ قرار می گیرد، منتقل می شود.

این سنسور را می توان به راحتی با اتصال یک نمایشگر کریستال مایع دیجیتال چهار رقمی یا یک میلی ولت متر آنالوگ به یک ابزار اندازه گیری تبدیل کرد. چنین حسگرهایی را می توان با استفاده از کنسول های ویژه کنترل کرد و در یک سیستم اندازه گیری ترکیب کرد. هر سنسور خود عیب‌یابی، خطی‌سازی تابع تبدیل، مقیاس‌بندی، تنظیم محدوده اندازه‌گیری، جبران دما و غیره را انجام می‌دهد.

همراه با کامپیوتری شدن تجهیزات اندازه گیری الکتریکی، پشتیبانی مترولوژیکی آن به شدت در حال توسعه است و استانداردهای با دقت بالا در دسترس صنعت قرار می گیرند. به عنوان مثال، در سال 1982، Fluke (ایالات متحده آمریکا) یک کالیبراتور ولتاژ برای آزمایش مولتی مترهای 6.5 و 7.5 بیتی منتشر کرد. این ابزار (مدل 5440A)، که بر اساس یک DAC مدولاسیون عرض پالس ساخته شده است، خطای نسبی بیش از 0.0004٪ را هنگام کار مستقیم در طبقه مغازه ارائه نمی دهد.

برای ساخت ابزارهای اندازه گیری مدرن با بالاترین مشخصات مترولوژیکی، از جمله استانداردهای ولت و آمپر، استفاده از اثرات کوانتومی B. Josephson و Hall از اهمیت تعیین کننده ای برخوردار است.

اثر B. Josephson در سال 1962 توسط فیزیکدان انگلیسی B. Josephson پیش‌بینی شد و به طور تجربی در سال 1963 توسط فیزیکدانان آمریکایی P. Anderson و J. Rowell کشف شد. یکی از جلوه های این تأثیر به شرح زیر است. هنگامی که یک تماس B. Josephson، یک لایه نازک از دی الکتریک بین دو ابررسانا، با یک میدان الکترومغناطیسی با فرکانس بالا تابش می شود، نوسانات ولتاژ متناسب با فرکانس در مشخصه جریان-ولتاژ چنین تماسی ظاهر می شود. دقت بالای بازتولید نوسانات ولتاژ روی کنتاکت های B. Josephson در دهه 80 امکان ساخت استانداردهای ولتاژ با خطاهای بیش از 0.0001٪ را فراهم کرد.

استفاده از اثر B. Josephson و پدیده کوانتیزاسیون میدان مغناطیسی در ابررساناهای تک متصل منجر به ایجاد دستگاه های تداخل کوانتومی فوق رسانا بسیار حساس - SQUID هایی شد که شارهای مغناطیسی را اندازه گیری می کنند. استفاده از مبدل های اندازه گیری مقادیر مختلف فیزیکی به شار مغناطیسی امکان ایجاد ابزار و دستگاه های اندازه گیری برای اهداف مختلف بر اساس SQUID ها را فراهم کرد که دارای حساسیت بالایی هستند: گالوانومتر، مقایسه کننده، دماسنج، مغناطیس سنج، گرادیومتر، تقویت کننده. بر اساس اثر B. Josephson، دستگاه‌های دیگری نیز ساخته می‌شوند که برای پردازش اطلاعات اندازه‌گیری خدمت می‌کنند، به عنوان مثال، ADCها و پردازنده‌های سیگنال دیجیتال با فرکانس ساعت بالاتر از 10 گیگاهرتز.

اثر کوانتومی هال در سال 1980 توسط K. von Klitzing (آلمان) کشف شد. این اثر در دماهای پایین (حدود 1 K) مشاهده می شود و خود را به عنوان یک بخش افقی در نمودار وابستگی مقاومت هال سنسورهای نیمه هال هال به القای مغناطیسی نشان می دهد. خطای مقاومت مربوط به این بخش از 0.00001% تجاوز نمی کند. این امکان استفاده از اثر هال کوانتومی را برای ایجاد استانداردهای مقاومت الکتریکی فراهم کرد.

استفاده از اثرات کوانتومی ب. جوزفسون و هال امکان ایجاد استانداردهایی را برای جریان الکتریکی مستقیم فراهم کرد که از نظر دقت از استانداردهای مبتنی بر مقیاس های جریان فراتر رفت که تقریباً برای تمام نیمه دوم قرن بیستم استفاده می شد. در کشور ما، یک استاندارد اولیه دولتی جدید از سال 1992 معرفی شده است. این استاندارد آمپر را با خطای بیش از 0.00002٪ بازتولید می کند (مقیاس های فعلی خطای بیش از 0.0008٪ را ارائه نمی دهند).

اثرات در نظر گرفته شده خود را در دماهای پایین نشان می دهد که مانع اصلی استفاده گسترده از آنها است. با این حال، کشف ابررساناهای با دمای بالا در سال 1986 به ما اجازه می دهد که انتظار ایجاد ابزارهای اندازه گیری را داشته باشیم که بر روی مدارهای مجتمع ساخته شده و در دمای حدود 100 کلوین کار می کنند. این یک جهش کیفی جدید در توسعه فناوری اندازه گیری الکتریکی خواهد بود.

اصطلاح "جریان الکتریکی" توسط A.M. آمپر (نگاه کنید به § 2.5).

اگر مدار توسط باتری تغذیه شود، جریان متناسب با EMF عنصر (در صورتگر) است و در مخرج علاوه بر مقاومت مدار، مقاومت داخلی عنصر نیز نشان داده شده است.

اصطلاح "مهندسی برق" دقیقاً پس از نمایشگاه بین المللی "الکتروتکنیک" در سال 1881 و کنگره برق پس از آن آغاز شد.

بدون خط برق DC 800 کیلو ولت (0.48 هزار کیلومتر).

ولتاژهای خط در گروه ترانسفورماتورها نشان داده شده است.

هر بعد با قطر داخلی محفظه استاتور (تخت) مطابقت داشت.

اولین کامپیوترهای الکترونیکی (کامپیوترها) کمی بیش از 50 سال پیش ظاهر شدند. در این مدت، میکروالکترونیک، فناوری کامپیوتر و کل صنعت انفورماتیک به یکی از اجزای اصلی پیشرفت علمی و فناوری جهان تبدیل شده است. تأثیر فناوری محاسبات بر تمام حوزه های فعالیت انسانی همچنان در حال گسترش است. در حال حاضر، رایانه ها نه تنها برای انجام محاسبات پیچیده، بلکه در مدیریت فرآیندهای تولید، آموزش، مراقبت های بهداشتی، محیط زیست و غیره مورد استفاده قرار می گیرند. این به دلیل این واقعیت است که رایانه ها قادر به پردازش هر نوع اطلاعات هستند: اطلاعات عددی، متنی، جدولی، گرافیکی، صوتی، تصویری.

اولین کامپیوتر الکترونیکی ELILC در سال 1946 به عنوان بخشی از یک پروژه تحقیقاتی با بودجه وزارت دفاع ایالات متحده ساخته شد. یک سال پیش از آن، J. von Neumann مقاله ای منتشر کرد که اصول اولیه ساخت کامپیوترها را تشریح کرد. این پروژه بر اساس یک مدل ماشین حساب است که توسط یک آمریکایی بلغاری الاصل، جی. آتاناسوف، که درگیر محاسبات در مقیاس بزرگ بود، ساخته شد. دانشمندان برجسته ای مانند K. Shannon، N. Winner، J. von Neumann و دیگران در اجرای پروژه مشارکت فعال داشتند.از آن لحظه عصر فناوری کامپیوتر آغاز شد. با تأخیر 10-15 ساله، فناوری رایانه داخلی شروع به توسعه کرد.

پایه های ریاضی محاسبات خودکار قبلاً در این زمان ایجاد شده بود (G. Leibniz، J. Buhl، L. Turing، و غیره)، اما ظهور رایانه ها تنها به لطف توسعه فناوری الکترونیک ممکن شد. تلاش های مکرر برای ایجاد انواع مختلف دستگاه های محاسباتی خودکار (از ساده ترین چرتکه تا ماشین حساب های مکانیکی و الکترومکانیکی) اجازه ساخت ماشین های قابل اعتماد و مقرون به صرفه را نمی داد.

ظهور مدارهای الکترونیکی امکان ساخت رایانه های الکترونیکی را فراهم کرد.

کامپیوتر الکترونیکی یا کامپیوتر، مجموعه ای از سخت افزار و نرم افزار است که برای خودکارسازی آماده سازی و حل وظایف کاربر طراحی شده است (شکل 1).

کاربر به عنوان شخصی شناخته می شود که پردازش داده ها به نفع او انجام می شود. مشتریان کارهای محاسباتی، برنامه نویسان، اپراتورها می توانند به عنوان یک کاربر عمل کنند. به عنوان یک قاعده، زمان آماده سازی وظایف چندین برابر بیشتر از زمان حل آنها است.

رایانه ها ابزارهای فنی جهانی برای خودکارسازی کار محاسباتی هستند، به این معنی که آنها قادر به حل مشکلات مربوط به تبدیل اطلاعات هستند. با این حال، آماده سازی مسائل برای حل در رایانه یک فرآیند نسبتاً پرزحمت بوده و هنوز هم باقی مانده است و در بسیاری از موارد نیاز به دانش و مهارت های ویژه توسط کاربران دارد.

برای کاهش پیچیدگی آماده‌سازی مسائل برای حل، استفاده کارآمدتر از سخت‌افزار، نرم‌افزار و رایانه‌ها به‌عنوان یک کل، و همچنین برای تسهیل عملکرد آنها، هر رایانه دارای مجموعه‌ای از ابزارهای نرم‌افزاری خاص است. به طور معمول، سخت افزار و نرم افزار به هم متصل شده و در یک ساختار واحد ترکیب می شوند.

ساختار مجموعه ای از عناصر و روابط آنهاست. بسته به زمینه، ساختارهای فنی، نرم افزاری، سخت افزاری-نرم افزاری و ابزارهای اطلاعاتی متمایز می شوند.

بخشی از نرم افزار تعامل بین کاربران و رایانه ها را فراهم می کند و به نوعی «واسطه» بین آن ها است. این سیستم عامل نامیده می شود و هسته نرم افزار کامپیوتر است.

منظور ما از نرم افزار مجموعه ای از ابزارهای نرم افزاری برای استفاده منظم است که برای ایجاد خدمات لازم برای کار کاربران طراحی شده است.

نرم‌افزار (نرم‌افزار) رایانه‌های فردی و سیستم‌های محاسباتی (CS) می‌تواند در ترکیب برنامه‌های مورد استفاده بسیار متفاوت باشد، که با توجه به کلاس فناوری رایانه مورد استفاده، حالت‌های استفاده از آن، محتوای کار محاسباتی کاربر و غیره تعیین می‌شود. . توسعه نرم افزار برای کامپیوترهای مدرن و VS تا حد زیادی ماهیت تکاملی و تجربی دارد، اما الگوهای ساخت آن قابل تشخیص است.

نقاط عطف و روندهای اصلی در توسعه رایانه ها، سخت افزار و نرم افزار آنها را در نظر بگیرید (جدول 1).

میز 1

در حالت کلی، فرآیند آماده سازی و حل مشکلات در رایانه اجرای اجباری دنباله ای از مراحل زیر را فراهم می کند:

1) فرمول مسئله و فرمول ریاضی مسئله.

2) انتخاب روش و توسعه یک الگوریتم راه حل.

3) برنامه نویسی (الگوریتم نویسی) با استفاده از برخی از زبان های الگوریتمی.

4) برنامه ریزی و سازماندهی فرآیند محاسبات - ترتیب و ترتیب استفاده از رایانه و منابع رایانه.

5) تشکیل یک "برنامه ماشین"، یعنی برنامه ای که مستقیماً توسط رایانه اجرا می شود.

6) راه حل واقعی مشکل - اجرای محاسبات با توجه به برنامه تمام شده.

با توسعه فناوری محاسبات، اتوماسیون این مراحل از پایین می آید.

در مسیر توسعه فناوری محاسبات الکترونیکی، چهار نسل از رایانه ها را می توان متمایز کرد که در پایه عناصر، سازماندهی عملکردی و منطقی، طراحی سازنده و فناورانه، نرم افزار، ویژگی های فنی و عملیاتی و میزان دسترسی به رایانه ها با یکدیگر تفاوت دارند. کاربران تغییر نسل ها با تغییر در شاخص های اصلی فنی، عملیاتی و فنی و اقتصادی رایانه ها و در درجه اول مانند سرعت، ظرفیت حافظه، قابلیت اطمینان و هزینه همراه بود. در عین حال، یکی از روندهای اصلی توسعه تمایل به کاهش پیچیدگی تهیه برنامه ها برای کارهایی که باید حل شوند، تسهیل اتصال اپراتورها با ماشین ها و افزایش کارایی استفاده از دومی بوده و باقی مانده است. این امر با افزایش مداوم پیچیدگی و سختی کارها دیکته شده و در حال انجام است که حل آن به رایانه ها در زمینه های مختلف کاربردی سپرده شده است.

امکان بهبود شاخص های فنی و عملیاتی رایانه ها تا حد زیادی به عناصری که برای ساخت مدارهای الکترونیکی آنها استفاده می شود بستگی دارد. بنابراین، هنگام در نظر گرفتن مراحل توسعه رایانه ها، هر نسل در درجه اول با پایه عنصر مورد استفاده مشخص می شود.

عنصر فعال اصلی نسل اول رایانه ها یک لوله خلاء بود، اجزای باقی مانده تجهیزات الکترونیکی مقاومت های معمولی، خازن ها، ترانسفورماتورها هستند. برای ساخت رم از وسط

اصول ساخت کامپیوتر

در دهه 1950، عناصری که برای این منظور طراحی شده بودند شروع به استفاده کردند - هسته های فریت با یک حلقه هیسترزیس مستطیلی. در ابتدا، تجهیزات استاندارد تلگراف به عنوان یک دستگاه ورودی-خروجی (تله تایپ ها، پانچرهای نوار، فرستنده ها، تجهیزات ماشین های شمارش و پانچ) مورد استفاده قرار گرفت و سپس دستگاه های ذخیره سازی الکترومکانیکی روی نوارهای مغناطیسی، درام ها، دیسک ها و چاپگرهای پرسرعت به طور ویژه توسعه یافتند. .

کامپیوترهای این نسل اندازه قابل توجهی داشتند و انرژی زیادی مصرف می کردند. سرعت این ماشین ها از چند صد تا چند هزار عملیات در ثانیه متغیر بود، ظرفیت حافظه چندین هزار کلمه ماشینی بود و قابلیت اطمینان آن به چندین ساعت کار می رسید.

در این رایانه ها، تنها مرحله ششم مشمول اتوماسیون بود، زیرا عملاً نرم افزاری وجود نداشت. کاربر باید تمام پنج مرحله قبلی را به صورت دستی تا به دست آوردن کدهای ماشین برای برنامه ها آماده می کرد. ماهیت کار فشرده و معمولی این وظایف منشأ تعداد زیادی خطا در تکالیف بود. بنابراین، در رایانه های نسل های بعدی، ابتدا عناصر و سپس کل سیستم هایی ظاهر شدند که فرآیند آماده سازی مسائل برای حل را تسهیل می کنند.

لامپ ها با ترانزیستورها در ماشین های نسل دوم (اوایل دهه 60) جایگزین شدند. کامپیوترها شروع به افزایش سرعت، ظرفیت رم و قابلیت اطمینان بیشتری کردند. تمام مشخصات اصلی 1-2 مرتبه افزایش یافته است. کاهش قابل توجه اندازه، وزن و مصرف برق. یک دستاورد بزرگ استفاده از سیم کشی چاپی بود. قابلیت اطمینان دستگاه های ورودی-خروجی الکترومکانیکی افزایش یافته است که وزن مخصوص آنها افزایش یافته است. ماشین های نسل دوم شروع به داشتن قابلیت های محاسباتی و منطقی بیشتری کردند.

یکی از ویژگی های ماشین های نسل دوم، تمایز آنها در کاربرد است. کامپیوترها برای حل مشکلات علمی، فنی و اقتصادی، برای کنترل فرآیندهای تولید و اشیاء مختلف (ماشین های کنترل) ظاهر شدند.

همراه با پیشرفت فنی رایانه ها، روش ها و تکنیک هایی برای محاسبات برنامه نویسی در حال توسعه است که بالاترین مرحله آن ظهور سیستم های اتوماسیون برنامه نویسی است که کار ریاضیدانان-برنامه نویسان را تا حد زیادی تسهیل می کند.

زبان‌های الگوریتمی که فرآیند آماده‌سازی مسائل برای حل را بسیار ساده می‌کنند، توسعه و کاربرد زیادی دریافت کرده‌اند. با ظهور زبان های الگوریتمی، کارکنان برنامه نویسان به شدت کاهش یافت، زیرا برنامه نویسی در این زبان ها در اختیار خود کاربران قرار گرفت.

استفاده گسترده از زبان‌های الگوریتمی (Autocodes، Algol، Fortran و غیره) و مترجم‌های مربوط به آن‌ها، که امکان تولید خودکار برنامه‌های ماشینی را با توجه به توضیحات آنها در یک زبان الگوریتمی ممکن می‌سازد، منجر به ایجاد کتابخانه‌هایی از برنامه‌های استاندارد شد. ، که امکان ساخت برنامه های ماشینی را در بلوک ها با استفاده از تجربیات انباشته شده و به دست آمده توسط برنامه نویسان فراهم می کند. ابزارهای نرم افزاری جدید در اینجا هنوز در بسته های جداگانه تحت مدیریت مشترک ترکیب نشده اند. توجه داشته باشید که محدودیت های زمانی برای ظاهر همه این نوآوری ها کاملا مبهم است. معمولاً منشأ آنها را می توان در اعماق رایانه های نسل های قبلی یافت.

نسل سوم کامپیوترها (در اواخر دهه 60 - اوایل دهه 70) با استفاده گسترده از مدارهای مجتمع مشخص می شود. مدار مجتمع یک واحد منطقی و عملکردی کامل مربوط به یک مدار ترانزیستوری نسبتاً پیچیده است. به لطف استفاده از مدارهای مجتمع، حتی بیشتر

بهبود مشخصات فنی و عملیاتی ماشین آلات. فناوری رایانه شروع به داشتن طیف گسترده ای از دستگاه ها کرد که امکان ساخت انواع سیستم های پردازش داده متمرکز بر برنامه های مختلف را فراهم می کرد. آنها طیف وسیعی از عملکرد را پوشش دادند، که با استفاده گسترده از سیم کشی چاپی چند لایه نیز تسهیل شد.

در رایانه های نسل سوم، مجموعه دستگاه های مختلف الکترومکانیکی برای ورودی و خروجی اطلاعات به طور قابل توجهی گسترش یافته است. توسعه این دستگاه ها تکاملی است: عملکرد آنها بسیار کندتر از تجهیزات الکترونیکی بهبود می یابد.

یکی از ویژگی های بارز توسعه ابزارهای نرم افزاری این نسل، ظهور نرم افزار برجسته و توسعه هسته آن - سیستم عامل های مسئول سازماندهی و مدیریت فرآیند محاسبات است. در اینجا بود که مفهوم "کامپیوتر" به طور فزاینده ای با مفهوم "سیستم کامپیوتری" جایگزین شد، که تا حد زیادی پیچیدگی بخش های سخت افزاری و نرم افزاری کامپیوتر را منعکس می کرد. هزینه نرم افزار شروع به افزایش کرد و اکنون بسیار جلوتر از هزینه سخت افزار است (شکل 2).

سیستم عامل (OS) توالی توزیع و استفاده از منابع سیستم محاسباتی را برنامه ریزی می کند و همچنین کار هماهنگ آنها را تضمین می کند. منابع معمولاً به عنوان ابزارهایی شناخته می شوند که برای محاسبات استفاده می شوند: زمان رایانه تک تک پردازنده ها یا رایانه های موجود در سیستم. مقدار رم و حافظه خارجی؛ دستگاه های فردی، آرایه های اطلاعاتی؛ کتابخانه های برنامه؛ برنامه های جداگانه برای برنامه های عمومی و خاص و غیره. جالب توجه است که رایج ترین عملکردهای سیستم عامل از نظر مدیریت شرایط اضطراری (محافظت از برنامه در برابر تداخل متقابل، سیستم های وقفه و اولویت، سرویس زمان، رابط با کانال های ارتباطی و غیره) به طور کامل یا جزئی در سخت افزار پیاده سازی شدند. در همان زمان، حالت های پیچیده تری از عملیات اجرا شد: دسترسی مشترک به منابع، حالت های چند برنامه ای. برخی از این راه حل ها به نوعی استاندارد شدند و شروع به استفاده در همه جا در رایانه های کلاس های مختلف کردند.

ماشین های نسل سوم به طور قابل توجهی امکان دسترسی مستقیم به آنها را از مشترکینی که در فواصل مختلف از جمله (ده ها و صدها کیلومتر) قابل توجه قرار دارند، گسترش داده اند. راحتی ارتباط بین مشترک و دستگاه از طریق یک شبکه توسعه یافته از نقاط مشترک متصل به رایانه توسط کانال های ارتباطی اطلاعات و نرم افزار مربوطه به دست می آید.

به عنوان مثال، در حالت اشتراک زمان، به بسیاری از مشترکین امکان دسترسی همزمان، مستقیم و عملیاتی به رایانه داده می شود. به دلیل تفاوت زیاد در اینرسی یک شخص و یک ماشین، هر یک از مشترکینی که همزمان کار می کنند این تصور را ایجاد می کنند که به تنهایی به او زمان ماشین داده شده است.

در اینجا، تمایل به یکپارچه سازی رایانه ها، ایجاد ماشین هایی که یک سیستم واحد هستند، بیشتر نمایان می شود. نمونه بارز این روند، برنامه داخلی برای ایجاد و توسعه سیستم یکپارچه رایانه های الکترونیکی (ES COMPUTER) است.

کامپیوتر ES یک خانواده (سری) از ماشین‌های سازگار با نرم‌افزار بود که بر اساس یک عنصر واحد، بر اساس یک پایه سازنده و تکنولوژیکی، با یک ساختار واحد، یک سیستم نرم‌افزار واحد و یک مجموعه واحد واحد از دستگاه‌های خارجی ساخته شده بودند.

تولید صنعتی اولین مدل های کامپیوترهای ES در سال 1972 آغاز شد، زمانی که آنها ایجاد شدند، از تمام دستاوردهای مدرن در زمینه محاسبات الکترونیکی، فناوری و طراحی کامپیوترها، در زمینه سیستم های نرم افزاری ساختمان استفاده شد. ترکیب دانش و ظرفیت های تولیدی کشورهای در حال توسعه، حل یک مشکل پیچیده علمی و فنی را در زمان نسبتاً کوتاهی ممکن ساخت. کامپیوتر ES یک سیستم به طور مداوم در حال توسعه بود که در آن شاخص های فنی و عملیاتی ماشین ها بهبود می یافت، تجهیزات جانبی بهبود می یافت و دامنه آن گسترش می یافت.

برای ماشین های نسل چهارم (دهه 80)، استفاده از مدارهای مجتمع بزرگ (LSI) معمولی است. درجه بالایی از یکپارچگی به افزایش تراکم تجهیزات الکترونیکی، پیچیدگی عملکردهای آن، افزایش قابلیت اطمینان و سرعت و کاهش هزینه کمک کرده است. این به نوبه خود تأثیر قابل توجهی بر ساختار منطقی رایانه و نرم افزار آن داشت. ارتباط بین ساختار دستگاه و نرم افزار آن به ویژه سیستم عامل نزدیک تر شده است.

در نسل چهارم، با ظهور ریزپردازنده ها در ایالات متحده (1971)، کلاس جدیدی از رایانه ها پدید آمد - میکرو رایانه ها، که با رایانه های شخصی جایگزین شدند (PC، اوایل دهه 80). در این دسته از کامپیوترها به همراه LSI از مدارهای مجتمع بسیار بزرگ (VLSI) 32 بیتی و سپس 64 بیتی استفاده شد.

ظهور رایانه شخصی درخشان ترین رویداد در زمینه فناوری رایانه است که تا همین اواخر به صورت پویاترین بخش صنعت در حال توسعه بود. با معرفی آنها، حل مشکلات اطلاع رسانی جامعه بر مبنای واقعی قرار گرفت.

هدف اصلی استفاده از رایانه شخصی رسمی کردن دانش حرفه ای است. در اینجا، اول از همه، بخش روتین کار (جمع آوری، انباشت، ذخیره و پردازش داده ها) خودکار است که بیش از 75٪ از زمان کار متخصصان کاربردی را می گیرد. استفاده از رایانه شخصی باعث شد که کار متخصصان خلاق، جالب و مؤثر باشد. در حال حاضر رایانه های شخصی در همه جا و در تمام زمینه های فعالیت انسانی استفاده می شود. حوزه های کاربردی جدید نیز ماهیت کار محاسباتی را تغییر داده است. بنابراین، محاسبات مهندسی و فنی بیش از 9-15٪ را تشکیل نمی دهند، تا حد زیادی، رایانه های شخصی در حال حاضر برای خودکارسازی فروش، تهیه، مدیریت موجودی، تولید، برای انجام محاسبات مالی و اقتصادی، کارهای اداری، وظایف بازی و غیره استفاده می شوند. .

استفاده از رایانه شخصی امکان استفاده از فناوری های جدید اطلاعات و ایجاد سیستم های پردازش داده های توزیع شده را فراهم کرد. بالاترین مرحله سیستم های پردازش داده های توزیع شده، شبکه های کامپیوتری (محاسباتی) در سطوح مختلف - از محلی تا جهانی است.

در رایانه های این نسل، پیچیدگی ساختارهای فنی و نرم افزاری ادامه دارد (سلسله مراتب مدیریت وسایل، افزایش تعداد آنها). باید به افزایش قابل توجه سطح "هوش" سیستم های ایجاد شده بر اساس آنها اشاره کرد. نرم افزار این ماشین ها محیطی «دوستانه» برای ارتباط بین فرد و رایانه ایجاد می کند. از یک طرف فرآیند پردازش اطلاعات را کنترل می کند و از طرف دیگر خدمات لازم را برای کاربر ایجاد می کند و از پیچیدگی کار روتین او می کاهد و فرصت توجه بیشتر به خلاقیت را به او می دهد.

گرایش های مشابهی در رایانه های نسل های بعدی نیز حفظ خواهد شد. بنابراین، به گفته محققان، ماشین‌های قرن آینده دارای "هوش مصنوعی" خواهند بود که به کاربران امکان دسترسی به ماشین‌ها (سیستم‌ها) به زبان طبیعی، وارد کردن و پردازش متون، اسناد، تصاویر، ایجاد سیستم‌های پردازش دانش، و غیره. همه اینها منجر به نیاز به پیچیده شدن سخت افزار رایانه ها، ظهور سیستم های محاسباتی مبتنی بر آنها و همچنین توسعه نرم افزارهای پیچیده سلسله مراتبی چند لایه برای سیستم های پردازش داده می شود.