4. Kierunki rozwoju techniki komputerowej

Według ekspertów, w pierwszej dekadzie XXI wieku. wzrośnie znaczenie oprogramowania, wzrosną problemy z jego kompatybilnością i bezpieczeństwem.

Wśród systemów operacyjnych nastąpi dalszy rozwój systemy linuksowe i Windowsa. Z punktu widzenia użytkownika końcowego w najbliższych latach powinny nastąpić duże zmiany w sposobie jego komunikacji z komputerem. Po pierwsze, szersze zastosowanie będzie miało graficzne wprowadzanie danych, w tym w trybie automatycznego rozpoznawania pisma ręcznego. Po drugie, wykorzystane zostanie wprowadzanie głosowe – najpierw do sterowania komendami, a następnie opanowana zostanie również automatyczna digitalizacja mowy. Aby rozwiązać powyższe problemy, odpowiednie urządzenia zewnętrzne.

Duże znaczenie w przyszłości będą miały prace z zakresu inteligentnego przetwarzania danych nieustrukturyzowanych, przede wszystkim tekstów, aw dalszej kolejności grafiki, dźwięku i wideo.

Jednym z najbardziej obiecujących kierunków rozwoju technologii komputerowej jest wdrażanie koncepcji informatyki sieciowej, wykorzystującej ideę pozyskiwania wolnych zasobów komputerowych do przetwarzania. Ta koncepcja nazywa się Grid i obejmuje pięć kluczowych punktów:

Zastosowanie otwartych standardów;

Unifikacja systemów heterogenicznych;

Udostępnianie danych;

Dynamiczna alokacja zasobów;

Ujednolicenie sieci komputerowych wielu przedsiębiorstw i organizacji.

Rozwój komputerów będzie podążał drogą tworzenia komputerów optoelektronicznych o masywnej równoległości i strukturze neuronowej, które są rozproszoną siecią dużej liczby (dziesiątki tysięcy) prostych mikroprocesorów symulujących architekturę neuronowych układów biologicznych.

Przenośne komputery osobiste z bezprzewodowym połączeniem z globalnym Internetem będą dalej rozwijane.

Należy zauważyć, że rozwój technologii komputerowej jest całkowicie zależny od trendów w rozwoju światowego systemu gospodarczego.

Wykład nr 6 Historia rozwoju techniki komputerowej

Wykład nr 3 Pokolenia i klasyfikacja komputerów

1.Pokolenia informatyki

Istnieje pięć generacji komputerów.

Pierwsza generacja(1945-1954) charakteryzuje pojawienie się technologii lamp próżniowych. Jest to era kształtowania się technologii komputerowej. Większość maszyn pierwszej generacji była urządzeniami eksperymentalnymi i została stworzona w celu przetestowania pewnych stanowisk teoretycznych. Waga i rozmiar tych komputerów były takie, że często wymagały oddzielnych budynków.

Za założycieli informatyki uważa się Claude'a Shannona - twórcę teorii informacji, Alana Turinga - matematyka, który rozwinął teorię programów i algorytmów oraz Johna von Neumanna - autora konstrukcji urządzeń obliczeniowych, która do dziś leży u podstaw większość komputerów. W tych samych latach powstała kolejna nowa nauka związana z informatyką – cybernetyka – nauka o zarządzaniu jako jednym z głównych procesów informacyjnych. Założycielem cybernetyki jest amerykański matematyk Norbert Wiener.

W drugiej generacji(1955-1964) zamiast lamp elektronicznych zaczęto stosować tranzystory, a rdzenie magnetyczne i bębny zaczęto wykorzystywać jako urządzenia pamięciowe – pierwowzory współczesnych dyski twarde. Wszystko to umożliwiło zmniejszenie rozmiaru i kosztów komputerów, które następnie były najpierw produkowane na sprzedaż.

Ale główne osiągnięcia tej epoki należą do obszaru programów. Druga generacja była świadkiem pierwszego pojawienia się tego, co dziś nazywa się systemem operacyjnym. W tym samym czasie powstały pierwsze języki wysokiego poziomu - Fortran, Algol, Kobol. Te dwa ważne ulepszenia znacznie uprościły i przyspieszyły pisanie programów dla komputerów.

To rozszerzyło zakres komputerów. Teraz na dostęp do komputerów mogli liczyć nie tylko naukowcy, ponieważ komputery były wykorzystywane w planowaniu i zarządzaniu, a niektóre duże firmy zaczęły nawet informatyzować swoją księgowość, wyprzedzając ten proces o dwadzieścia lat.

W trzecia generacja(1965-1974) po raz pierwszy zaczęto stosować układy scalone - całe urządzenia i węzły dziesiątek i setek tranzystorów, wykonane na pojedynczym krysztale półprzewodnikowym (mikroukładzie). W tym samym czasie pojawiła się pamięć półprzewodnikowa, która nadal jest używana w komputerach osobistych jako pamięć operacyjna.

W tamtych latach produkcja komputerów przybrała skalę przemysłową. IBM był pierwszą firmą, która wdrożyła serię w pełni kompatybilnych komputerów od najmniejszych, wielkości małej szafy (wówczas nie robili mniejszych), po najpotężniejsze i najdroższe modele. Najpopularniejszym w tamtych latach była rodzina IBM System / 360, na podstawie której w ZSRR opracowano serię komputerów ES. Powrót na początku lat 60. pojawiły się pierwsze minikomputery potężne komputery przystępne cenowo dla małych firm lub laboratoriów. Minikomputery były pierwszym krokiem na drodze do komputerów osobistych, których prototypy pojawiły się dopiero w połowie lat 70.

Tymczasem liczba elementów i połączeń mieszczących się w jednym mikroukładzie stale rosła, aw latach 70. układy scalone zawierały już tysiące tranzystorów.

W 1971 roku Intel wypuścił pierwszy mikroprocesor, który był przeznaczony dla nowo powstających kalkulatorów biurkowych. Wynalazek ten dokonał prawdziwej rewolucji w następnej dekadzie. Mikroprocesor jest głównym elementem współczesnego komputera osobistego.

Na przełomie lat 60. i 70. XX wieku. (1969) pojawiła się pierwsza globalna sieć komputerowa ARPA, prototyp nowoczesna sieć Internet. Równocześnie w 1969 roku pojawił się system operacyjny Unix i język programowania C („C”), które wywarły ogromny wpływ na świat oprogramowania i nadal utrzymują swoją dominującą pozycję.

czwarta generacja(1975 -1985) charakteryzuje się niewielką liczbą fundamentalnych innowacji w informatyce. Postęp szedł głównie drogą rozwoju tego, co już zostało wynalezione i wynalezione, przede wszystkim poprzez zwiększenie mocy i miniaturyzację bazy elementów oraz samych komputerów.

Najważniejszą innowacją czwartej generacji jest pojawienie się na początku lat 80-tych. komputery osobiste. Dzięki nim technologia komputerowa staje się prawdziwie masowa i powszechnie dostępna. Pomimo faktu, że komputery osobiste i mini-komputery są nadal moc obliczeniowa pozostają w tyle za solidnymi maszynami, większość innowacji, takich jak graficzny interfejs użytkownika, nowe urządzenia peryferyjne, globalne sieci, wiąże się z pojawieniem się i rozwojem tej konkretnej technologii.

Oczywiście duże komputery i superkomputery wciąż ewoluują. Ale teraz nie dominują już w świecie komputerów, tak jak kiedyś.

Podano niektóre cechy technologii komputerowej czterech generacji

Charakterystyka	Pozycja
	Pierwszy	drugi	trzeci	czwarty
główny element	Lampa elektryczna	Tranzystor	Układ scalony	Duży układ scalony
Liczba komputerów na świecie, szt.			Dziesiątki tysięcy	miliony
Rozmiar komputera		Znacznie mniejszy	Dziesiątki tysięcy	Mikrokomputer
Operacje wydajnościowe (warunkowe)/ Z	Wiele jednostek	Kilkadziesiąt jednostek	Kilka tysięcy sztuk	Kilkadziesiąt tysięcy sztuk
Nośnik informacji	Karta dziurkowana, taśma dziurkowana	Taśma magnetyczna		dyskietka

Piąta generacja(1986 do chwili obecnej) w dużej mierze determinują wyniki prac Japońskiego Komitetu Badań Naukowych w dziedzinie komputerów, opublikowane w 1981 roku. Zgodnie z tym projektem komputery i systemy obliczeniowe piątej generacji, oprócz wysokiej wydajności i niezawodności przy niższych kosztach, z wykorzystaniem najnowszych technologii, muszą spełniać następujące jakościowo nowe wymagania funkcjonalne:

zapewnienie łatwości obsługi komputerów poprzez wdrożenie systemów głosowego wprowadzania/wyprowadzania informacji, a także interaktywnego przetwarzania informacji z wykorzystaniem języków naturalnych;

dają możliwość uczenia się, konstrukcji asocjacyjnych i logicznych wniosków;

uprościć proces tworzenia narzędzia oprogramowania poprzez automatyzację syntezy programów zgodnie ze specyfikacją wymagań początkowych w językach naturalnych;

poprawić podstawowe cechy i wydajność technologii komputerowej, aby sprostać różnym problemom społecznym, poprawić stosunek kosztów do wyników, szybkość, lekkość, zwartość komputerów;

zapewniają różnorodność technologii obliczeniowej, wysoką adaptowalność do aplikacji i niezawodność w działaniu.

Obecnie trwają intensywne prace nad stworzeniem komputerów optoelektronicznych o masywnej równoległości i strukturze neuronowej, które będą rozproszoną siecią dużej liczby (dziesiątki tysięcy) prostych mikroprocesorów symulujących architekturę neuronowych układów biologicznych.

2. Klasyfikacja komputerów elektronicznych

Komputery można klasyfikować według kilku kryteriów:

Zgodnie z zasadą działania.

Zgodnie z przeznaczeniem komputera.

Rozmiar i funkcjonalność.

Zgodnie z zasadą działania komputera :

AVM - analogowe komputery ciągłego działania, pracują z informacjami prezentowanymi w postaci ciągłej (analogowej), tj. w postaci ciągłego ciągu wartości dowolnej wielkości fizycznej (najczęściej napięcia elektrycznego);

TsVM - komputery cyfrowe o działaniu dyskretnym, pracujące z informacjami przedstawionymi w postaci dyskretnej (cyfrowej);

GVM - hybrydowe komputery o działaniu kombinowanym, pracują z informacjami prezentowanymi zarówno w postaci cyfrowej, jak i analogowej. GVM łączą zalety AVM i komputerów cyfrowych. Wskazane jest stosowanie ich do rozwiązywania problemów zarządzania złożonymi szybkimi kompleksami technicznymi.

Zgodnie z przeznaczeniem komputera :

komputery typu mainframe przeznaczone do rozwiązywania szerokiej gamy problemów inżynierskich i technicznych: ekonomicznych, matematycznych, informacyjnych i innych, charakteryzujących się złożonością algorytmów i dużą ilością przetwarzanych danych;

komputery zorientowane na problemy służą do rozwiązywania węższego zakresu zadań związanych z reguły z zarządzaniem procesami technologicznymi;

specjalistyczne komputery służą do rozwiązania wąskiego zakresu zadań lub do realizacji ściśle określonej grupy funkcji.

Rozmiar i funkcjonalność :

bardzo mały (mikrokomputer) zawdzięczają swój wygląd wynalezieniu mikroprocesora, którego obecność początkowo służyła jako cecha definiująca mikrokomputer, chociaż obecnie mikroprocesory są stosowane we wszystkich klasach komputerów bez wyjątku;

małe (minikomputery) najczęściej używany do sterowania procesem;

komputery typu mainframe powszechnie określane jako komputery typu mainframe. Główne obszary efektywnego wykorzystania komputerów typu mainframe to rozwiązywanie problemów naukowych i technicznych, praca w systemach komputerowych z przetwarzaniem wsadowym informacji, praca z dużymi bazami danych, zarządzanie sieć komputerowa i ich zasoby;

bardzo duży (superkomputer)- potężne komputery wieloprocesorowe o szybkości dziesiątek miliardów operacji na sekundę i woluminie pamięć o swobodnym dostępie dziesiątki GB.

3.Zasady budowy i funkcjonowania komputerów Johna von Neumanna

Większość współczesnych komputerów działa w oparciu o zasady sformułowane w 1945 roku przez Johna von Neumanna, amerykańskiego naukowca węgierskiego pochodzenia.

1. Zasada kodowania binarnego. Zgodnie z tym wszystkie informacje wchodzące do komputera są kodowane za pomocą symboli binarnych (sygnałów).

2. Zasada kontroli programowej. Program komputerowy składa się z zestawu instrukcji, które są automatycznie wykonywane przez procesor jedna po drugiej w określonej kolejności.

3. Zasada jednorodności pamięci. Programy i dane są przechowywane w tej samej pamięci, więc komputer nie rozróżnia, co jest przechowywane w danej lokalizacji pamięci - liczba, tekst czy polecenie. Na poleceniach można wykonywać te same czynności, co na danych.

4. Zasada targetowania. Strukturalnie pamięć główna składa się z ponumerowanych komórek, z których każda jest dostępna dla procesora w dowolnym momencie.

Według von Neumanna komputer składa się z następujących głównych bloków:

1) urządzenie wejścia/wyjścia informacji;

2) pamięć komputera;

3) procesor, w tym jednostka sterująca (CU) i jednostka arytmetyczno-logiczna (ALU).

W trakcie pracy komputera informacje wprowadzane są do pamięci za pośrednictwem urządzeń wejściowych. Procesor pobiera przetworzone informacje z pamięci, pracuje z nimi i umieszcza w nich wyniki przetwarzania. Wyniki uzyskane za pomocą urządzeń wyjściowych są zgłaszane osobie.

Pamięć komputera składa się z dwóch rodzajów pamięci: wewnętrznej ( operacyjny) i zewnętrzne ( długoterminowy).

Baran- Ten urządzenie elektroniczne, który przechowuje informacje, gdy jest zasilany energią elektryczną. Pamięć zewnętrzna to różne nośniki magnetyczne (taśmy, dyski), dyski optyczne.

W ciągu ostatnich dziesięcioleci proces ulepszania komputerów przebiegał w ramach powyższej uogólnionej struktury.

4. Klasyfikacja komputerów osobistych

Jak wspomniano powyżej, komputer osobisty (PC) to uniwersalny mikrokomputer dla jednego użytkownika.

Komputer osobisty Przede wszystkim jest to komputer publiczny i ma pewną uniwersalność.

Aby sprostać wymaganiom użytkownika, komputer PC musi charakteryzować się następującymi właściwościami:

mieć stosunkowo niski koszt, być dostępnym dla indywidualnego nabywcy;

zapewnić autonomię działania bez specjalnych wymagań dotyczących warunków środowiskowych;

zapewnić elastyczność architektury, umożliwiając jej przebudowę dla różnorodnych zastosowań w dziedzinie zarządzania, nauki, edukacji i życia codziennego;

system operacyjny i oprogramowanie powinien być na tyle prosty, aby użytkownik mógł pracować z komputerem bez profesjonalnego specjalnego szkolenia;

charakteryzują się wysoką niezawodnością działania (ponad 5000 godzin MTBF).

Zgodnie z międzynarodową specyfikacją standardową RS99, komputery PC są podzielone na następujące kategorie według przeznaczenia:

komputer masowy (konsument);

komputer biznesowy (komputer biurowy);

komputer przenośny (komputer mobilny);

stacja robocza (komputer stacjonarny);

komputer rozrywkowy (komputer rozrywkowy).

Większość komputerów PC dostępnych obecnie na rynku to mainstream. W przypadku komputerów biznesowych wymagania dotyczące narzędzi do odtwarzania grafiki są zminimalizowane, aw ogóle nie ma wymagań dotyczących narzędzi do przetwarzania danych audio. W przypadku komputerów przenośnych obowiązkowe jest posiadanie narzędzi do tworzenia połączeń zdalnego dostępu, tj. środków komunikacji komputerowej. W kategorii stacji roboczych wymagania stawiane są urządzeniom pamięci masowej, aw kategorii komputerów rozrywkowych – w zakresie odtwarzania audio i wideo.

Generacje komputerów PC dzielą się na:

na komputerach PC pierwszej generacji używaj 8-bitowych mikroprocesorów;

Komputery PC drugiej generacji wykorzystują 16-bitowe mikroprocesory;

Komputery PC trzeciej generacji używają 32-bitowych mikroprocesorów;

Komputery PC czwartej generacji wykorzystują 64-bitowe mikroprocesory.

Komputery PC można również podzielić na dwie duże grupy: stacjonarne i przenośne. Komputery przenośne obejmują laptopy, zeszyty elektroniczne, sekretarzyki i notatniki.

Podstawą komputera jest Jednostka systemowa, który zawiera:

mikroprocesor (MP);

blok pamięci o dostępie swobodnym (RAM);

Pamięć tylko do odczytu (ROM); pamięć długotrwała na twardym dysku magnetycznym (Winchester);

urządzenia do uruchamiania płyt kompaktowych (CD) i dyskietek (NGMD).

Są też płytki: sieciowa, pamięci wideo, przetwarzania dźwięku, modemu (modulator-demodulator), płytki interfejsu obsługujące urządzenia wejścia-wyjścia: klawiatura, wyświetlacz, mysz, drukarka itp.

Wszystkie jednostki funkcjonalne komputera PC są ze sobą połączone za pomocą autostrady systemowej, która składa się z ponad trzech tuzinów uporządkowanych mikroprzewodników uformowanych na płytce drukowanej Mikroprocesor służy do przetwarzania informacji: wybiera polecenia z pamięć wewnętrzna(RAM lub ROM), odszyfrowuje je, a następnie wykonuje, wykonując operacje arytmetyczne i logiczne. Odbiera dane z urządzenia wejściowego i wysyła wyniki do urządzeń wyjściowych. Generuje również sygnały kontrolne i synchronizacyjne dla skoordynowanej pracy swoich węzłów wewnętrznych, steruje pracą autostrady systemowej i wszystkimi urządzeniami peryferyjnymi. Uproszczony schemat mikroprocesora pokazano na dolnym schemacie (podkreślony linią przerywaną z napisem CPU). Składa się z: arytmetycznej jednostki logicznej (ALU), która wykonuje operacje arytmetyczne i operacje logiczne nad liczbami binarnymi; blok rejestrów ogólnego przeznaczenia (RON) służący do tymczasowego przechowywania przetwarzanych informacji (R0 - R5), wskaźnik stosu (R6) i licznik programu (R7); jednostka sterująca (CU), która określa kolejność działania wszystkich węzłów mikroprocesora. Jedną z najważniejszych cech mikroprocesora jest jego pojemność, którą określa liczba bitów ALU i RON. Nowoczesne mikroprocesory mają 16-, 32- i 64-bitowe długości binarne, a także do 200 lub więcej różnych instrukcji wewnętrznych.

11. Główne cechy funkcjonalne komputera osobistego to:

1. wydajność, szybkość, częstotliwość zegara. Wydajność nowoczesnych komputerów jest zwykle mierzona w milionach operacji na sekundę;

2. głębia bitowa szyn kodowych mikroprocesora i interfejsu. Głębia bitowa to maksymalna liczba bitów liczby binarnej, na której może być jednocześnie wykonywana operacja maszyny, w tym operacja przesyłania informacji; im większa głębia bitowa, tym większa, przy niezmienionych pozostałych parametrach, wydajność komputera;

3. rodzaje systemów i interfejsów lokalnych. Różne typy interfejsów zapewniają różne prędkości przesyłania informacji pomiędzy węzłami maszyn, pozwalają na podłączenie różnej liczby urządzeń zewnętrznych i różnych ich rodzajów;

4. Pojemność pamięci RAM. Pojemność pamięci RAM jest zwykle mierzona w MB. Wiele nowoczesnych programów użytkowych z mniej niż 16 MB pamięci RAM po prostu nie działa lub działa, ale bardzo wolno;

5. pojemność pamięci na twardych dyskach magnetycznych (dysku twardym). Pojemność dysku twardego jest zwykle mierzona w GB;

6. typ i pojemność stacji dyskietek. Obecnie w użyciu są stacje dyskietek wykorzystujące 3,5-calowe dyskietki o standardowej pojemności 1,44 MB;

7. Dostępność, rodzaje i pojemność pamięci podręcznej. Pamięć podręczna to buforowana, niedostępna dla użytkownika, szybka pamięć, która jest automatycznie używana przez komputer do przyspieszenia operacji na informacjach przechowywanych w wolniej działających urządzeniach pamięci masowej. Obecność pamięci podręcznej o pojemności 256 KB zwiększa wydajność komputera osobistego o około 20%;

8. typ monitora wideo i adaptera wideo;

9. dostępność i typ drukarki;

10. dostępność i typ napędu CD-ROM;

11. dostępność i typ modemu;

12. dostępność i rodzaje multimedialnych środków audiowizualnych;

13. dostępne oprogramowanie i typ systemu operacyjnego;

14. zgodność sprzętu i oprogramowania z innymi typami komputerów. Kompatybilność sprzętu i oprogramowania z innymi typami komputerów oznacza możliwość stosowania na komputerze odpowiednio tych samych elementów technicznych i oprogramowania, co na innych typach maszyn;

15. umiejętność pracy w sieci komputerowej;

16. umiejętność pracy w trybie wielozadaniowości. Tryb wielozadaniowości umożliwia jednoczesne wykonywanie obliczeń dla kilku programów (tryb wieloprogramowy) lub dla kilku użytkowników (tryb wieloużytkownikowy);

17. niezawodność. Niezawodność to zdolność systemu do pełnego i prawidłowego wykonywania wszystkich przypisanych mu funkcji;

18. koszt;

19. wymiary waga.

12 . Rodzaje przenośnych komputerów osobistych. Obecnie na rynku dostępne są trzy główne kategorie systemów przenośnych: laptopy, notebooki i subnotebooki. PDA (osobisti asystenci cyfrowi) stoją nieco z boku. Definicje takich systemów nie są zbyt jasne, opierają się głównie na wielkości i wadze, te cechy są bezpośrednio związane z możliwościami systemu, gdyż im większa obudowa, tym bardziej można do niego włożyć komponenty. Nic więc dziwnego, że niektórzy producenci laptopów czasami „błędnie nazywają” kategorie produkowanych przez siebie systemów - laptop nazywa się laptopem lub odwrotnie. Przyjrzyjmy się wszystkim standardom systemów przenośnych.

laptop . Tak nazywały się pierwsze komputery przenośne. Teraz laptopy nazywane są najbardziej przenośnymi systemami. Typowy laptop waży ponad 3 kg i ma wymiary ponad 23 x 30 x 5 cm Pojawienie się dużych rozmiarów ekranu na współczesnym rynku doprowadziło do zwiększenia rozmiaru (z wyjątkiem wysokości, która w niektórych modelach się zmniejszyła) komputerów przenośnych. Niegdyś najmniejsze komputery, obecnie laptopy stają się najnowocześniejszymi maszynami, porównywalnymi możliwościami i wydajnością z komputerami stacjonarnymi.Przykładem jest przenośny Pentium 4, złożony z komponentów konwencjonalnych komputerów stacjonarnych. Zaletą takiego systemu jest obniżenie ceny w porównaniu do w pełni funkcjonalnie podobnego laptopa, zwiększenie komfortu użytkowania. Ograniczenia w użytkowaniu - mobilność warunkowa, taki system jest bardziej zaprojektowany z myślą o maksymalnej wygodzie pulpitu menedżera.W wielu przypadkach laptopy przedstawiane są przez producentów jako zamiennik systemów stacjonarnych lub jako przenośne systemy multimedialne do prezentacji („Systemy podróżne”) . Duże wyświetlacze z aktywną matrycą z pamięcią RAM od 32 do 512 MB, dyski twarde o pojemności 20 GB lub większej, napędy CD-ROM i DVD, wbudowane Systemy akustyczne, komunikacja i porty do podłączenia zewnętrznego wyświetlacza, napędów i systemów dźwiękowych to komponenty, które znajdują się w wielu nowoczesnych systemach laptopów. Ponadto niektóre „zaawansowane” modele zawierają również napęd combo DVD-CD/RW oraz urządzenie bezprzewodowe Wi-Fi i klawiaturę. Dla osoby, która jest w ciągłym ruchu, jest to o wiele lepsze niż posiadanie oddzielnego przenośnego systemu stacjonarnego, który wymaga ciągłej synchronizacji danych. Chociaż oczywiście za wszystko trzeba zapłacić: koszt najpotężniejszych laptopów jest teraz ponad dwukrotnie wyższy niż koszt podobnych systemów stacjonarnych.

netbook . Celem projektantów przenośnych systemów tego typu było stworzenie komputera pod każdym względem mniejszego od laptopa. Netbook waży 2-3 kg, ma mniejszy wyświetlacz niż laptop, niższą rozdzielczość i możliwości multimedialne (ale nie uważaj tych maszyn za słabe). Wiele z nich ma nie mniej dysków twardych i pamięci niż laptopy, a większość zawiera nawet dyski CD-ROM i adaptery dźwiękowe. Zaprojektowane nie jako zamiennik, ale raczej jako dodatek do systemu stacjonarnego, netbooki raczej nie imponują swoimi możliwościami, ale są w pełni funkcjonalnymi komputerami podróżnymi. Netbooki oferują szeroką gamę akcesoriów i konfiguracji sprzętowych, ponieważ zaspokajają potrzeby szerokiego grona użytkowników, od profesjonalistów po sprzedawców detalicznych, którzy korzystają z niezbędnego minimum funkcji.

podnotatnik . Subnotebook jest znacznie mniejszy od swoich odpowiedników. Jest idealny dla podróżnika, który nie potrzebuje zaawansowanych funkcji dużej, zbyt ciężkiej maszyny, ale niezbędnej funkcjonalności komputera stacjonarnego w podróży i łączności sieciowej w biurze. Nie ma również napędów CD-ROM ani innych nieporęcznych komponentów, ale stosunkowo duży wyświetlacz wysokiej jakości, spora przestrzeń dyskowa i pełnowymiarowa (jak na standardy laptopów) klawiatura dla tych maszyn nie jest rzadkością. Niektóre modele subnotebooków (np. IBM THINKPAD 570) wyposażone są w specjalny moduł pozwalający na podłączenie „bez sprzętu”, np. napędu CD-ROM lub DVD. Istnieją subnotebooki zaprojektowane specjalnie dla „fajnych” ludzi (np. kadra kierownicza wyższego szczebla), którzy używają głównie poczty e-mail i narzędzi do planowania, a mimo to chcą lekkiego, eleganckiego i imponującego systemu. Koszt takich systemów jest na poziomie (lub wyższym) laptopów. Przykładem może być podnotebook Acer Pentium III (CPU 1,13 MHz) lub Acer Pentium IV (1,2 MHz) z dyskiem twardym o pojemności 20 GB i przybliżonymi wymiarami 25 x 15 2 cm.

palmtopy . Ta kategoria pojawiła się na rynku stosunkowo niedawno. Nazwa tych komputerów jest dość zgodna z ich rozmiarem – mieszczą się w dłoni. Ta kategoria systemów przenośnych nie obejmuje podłączonych do sieci osobistych asystentów ani systemów wymienionych poniżej Sterowanie Windowsem CE. Palmtopy to w pełni funkcjonalne komputery z systemem operacyjnym zbliżonym do modeli stacjonarnych. Klawiatura palmtopa jest często głównym i mniejszym zestawem klawiszy. Dlatego takie komputery najlepiej nadają się do wysyłania e-maili lub faksów w podróży, do innych drobnych zadań.Typowego przedstawiciela palmtopa można nazwać serią komputerów Libretto produkowanych przez firmę Toshiba (według bardziej współczesnej klasyfikacji są to zwane subnotebookami). Taki komputer waży około 700 gramów, ma 8-calowy ekran, aw małej klawiaturze zintegrowane jest urządzenie wskazujące trakpoint. Taki palmtop jest gorszy pod względem wydajności od innych typów komputerów przenośnych, ale ma jedną zaletę - może zainstalować system operacyjny Windows i wszystkie niezbędne aplikacje.

komputery kieszonkowe . Są to komputery i organizery, które mogą być zarządzane przez systemy Palm OC, Windows CE, Pocket PC, EPOC. Mogą być z klawiaturą (komputer kieszonkowy) i bez klawiatury (komputer typu palmtop). Do tego dochodzą smartfony – połączenie komputera kieszonkowego i telefon komórkowy. Takie komputery nie są pełnowartościowe w tym sensie, że do wymiany danych wymagają połączenia z maszyną stacjonarną. systemy komputerowe. Od czasów, gdy słowo „przenośny” oznaczało „etui z długopisem”, laptopy, podobnie jak ich stacjonarne poprzedniki, bardzo się zmieniły. Dzisiejsze systemy przenośne mogą konkurować z systemami stacjonarnymi niemal pod każdym względem. Wiele firm oferuje je użytkownikom mobilnym jako główne komputery.

• 1. Typy komputerów
• 3. Rodzaje komputerów stacjonarnych
• 4. Rodzaje laptopów
• 5. Laptopy
• 6. Tabletki
• 7. Komputery kieszonkowe i smartfony
• 8. Serwery komputerowe
• 9. Superkomputery
• 10. Inne typy

Nowoczesne komputery różnią się wieloma kryteriami: rozmiarem, możliwościami i przeznaczeniem. Postęp idzie skokowo i dziś na półkach sklepów można znaleźć taki sprzęt, który jeszcze do niedawna kojarzył nam się z odległą przyszłością. Klasyfikacja komputerów i jej zrozumienie pomoże konsumentowi dokonać najbardziej efektywnego zakupu, a zignorowanie takich informacji doprowadzi do nieprzemyślanych wydatków, które spowodują jedynie rozczarowanie.

Typy komputerów

Jakie są różnice w typach komputerów? Typ to pewna grupa, która ma podobne funkcje, cele i cele, a czasem nawet wygląd. Jeśli na przykład typem jest komputer osobisty, to jego typami są laptopy lub monobloki. Kilka dekad temu klasyfikacja komputerów obejmowała zarówno nowoczesne maszyny cyfrowe, jak i analogowe, ale te ostatnie odeszły w niepamięć i tutaj będziemy mówić tylko o urządzeniach cyfrowych.

Komputer osobisty

Jest to najczęstszy rodzaj takiej technologii, taki komputer wymaga bezpośredniej interakcji z osobą bezpośrednio i wydawania informacji, które są dla niej zrozumiałe. Klasyfikacja komputerów osobistych ogólnie obejmuje stacjonarne i urządzenia przenośne, omówimy każdy z tych typów bardziej szczegółowo.

Rodzaje komputerów stacjonarnych

Taki komputer zajmuje stałe miejsce, na przykład biurko komputerowe. Z reguły takie systemy mają większą moc obliczeniową niż gadżety przenośne, ponieważ nie trzeba ich przenosić z miejsca na miejsce, a ponadto stać je na zastosowanie większych podzespołów, których moc jest większa. Wyróżniamy główne typy takich urządzeń:

Rodzaje laptopów

Przenośny – to także przenośny komputer osobisty, ma między innymi duże wymagania co do mobilności konstrukcji i jej wagi, ponieważ mało kto chce nosić ze sobą dziesięciokilogramowe urządzenie. Takie urządzenia mogą pracować w trybie offline, a aby to zwiększyć, producenci często poświęcają wydajność systemu. Ten typ komputera klasyfikuje się w następujący sposób:

laptopy

Są to komputery przenośne wyposażone w baterię, która umożliwia pracę urządzenia bez konieczności podłączania sieć elektryczna. W jednym przypadku takiego gadżetu jednocześnie znajdują się wszystkie niezbędne elementy - monitor, klawiatura, procesor i inne wypełnienie.

Pomimo tego, że laptopy są zauważalnie mniejsze i bardziej mobilne niż komputery stacjonarne, dzielą się między sobą także pod względem wagi i wymiarów. Netbooki to kompaktowe laptopy, które poświęcają wydajność na rzecz lekkości i łatwości przenoszenia, i są idealne dla tych, którzy lubią pracować nie tylko w określonym miejscu pracy, ale dosłownie wszędzie - w pociągu, kawiarni czy bibliotece.
Chociaż laptopy nie mogą konkurować wydajnością z komputerami stacjonarnymi, które mają porównywalną cenę, ich sprzęt wystarcza do większości funkcji, aw ostatnich latach zaczęły zyskiwać coraz większą popularność. laptopy do gier, nadziewane najnowocześniejszymi farszami, choć takie modele ważą przyzwoicie.

Tabletki

Urządzenia te plasują się gdzieś pomiędzy smartfonami a laptopami. Często mają dość duży ekran o przekątnej około 10 cali, ale i tak ważą dużo mniej niż laptopy, a ich wydajność zdecydowanie nie wystarcza do nowoczesnych gier komputerowych, choć mobilne zabawki są nie mniej ciekawe i zaawansowane technologicznie.
Takimi urządzeniami steruje się za pomocą ekranu dotykowego, chociaż tablety i laptopy mają również pełną klawiaturę. Głównym zadaniem takich gadżetów jest surfowanie po sieci i oglądanie treści wideo, ale w razie potrzeby można je wykorzystać do pracy w programy biurowe, zdobyć przewagę e-mail i wiele więcej.

Komputery kieszonkowe i smartfony

Obudowa PDA była niezwykle popularna u zarania lat 2000., kiedy telefony komórkowe nie dawały jeszcze szerokich możliwości dostępu do Internetu, ale wielu fanów tej technologii nadal wykorzystuje kieszonkowców do celów biznesowych.
Smartfony, które zastąpiły PDA, tracą na wydajności do cięższych i mocniejszych laptopów, ale mają niezaprzeczalną zaletę – mieszczą się w kieszeni i zawsze możesz mieć je pod ręką. Jest mało prawdopodobne, że korzystanie z niego jako głównej platformy do gier lub pracy sprawi Ci wiele przyjemności, ale mimo to taka możliwość jest również dostępna, dzięki czemu dziś prawie każdy ma w kieszeni kompletne środowisko komputerowe. Skończyliśmy z komputerami osobistymi, więc przejdźmy do następnego typu komputera.

Serwery obliczeniowe

Dzięki takim komputerom na ogół zapewniany jest dostęp do sieci, w tym Internetu. Wszystkie pliki i informacje, które widzisz na ekranie monitora podczas przeglądania sieci, są przechowywane na takich serwerach. Oczywiście wydajność odgrywa ogromną rolę w przypadku takich maszyn, ale jest też ważniejsza cecha takich systemów - niezawodność.

Wszystkie informacje o witrynie muszą być stale dostępne, w przeciwnym razie nie będziemy mogli z nich korzystać, dlatego serwery obliczeniowe muszą działać bezawaryjnie przez cały okres ich użytkowania. Tego typu komputery zawsze kopie zapasowe danych, co wpływa na ogólną koncepcję ich architektury.

Taki sprzęt opiera się na równoległym przetwarzaniu informacji, dlatego pionierami w rozwoju stały się serwery wieloprocesorowe i wielordzeniowe, które są obecnie stosowane wszędzie, także w komputerach biurowych i domowych. Tak naprawdę rolę serwera może pełnić nawet nettop czy smartfon, jednak ich potencjał w takiej roli jest niewielki, dlatego też większość nowoczesnych serwerów to raczej nieporęczny sprzęt, składający się z ogromnej liczby urządzeń służących do przechowywania i przetwarzania danych.

Superkomputery

Są to profesjonalne maszyny o najwyższej jak dotąd wydajności, znajdują zastosowanie w laboratoriach naukowych oraz dużych przedsiębiorstwach. Takie urządzenie to kompleks urządzenia komputerowe które mogą zajmować duże przestrzenie.
Każdy element takiego kolosa odpowiada za swoje specyficzne zadanie, takie ustrukturyzowanie i organizacja wektorów pozwalają rozwiązywać najbardziej złożone problemy wymagające niewiarygodnej ilości obliczeń. Jeśli w telewizji słyszy się o skomplikowanym modelowaniu procesów wieloaspektowych, np. o przewidywaniu klęsk żywiołowych, to taka prognoza powstała prawdopodobnie przy użyciu superkomputera.

Inne rodzaje

Wiele urządzeń, które jesteśmy przyzwyczajeni postrzegać pośrednio z komponentu komputerowego, na przykład bankomaty lub konsole do gier, to także, ogólnie rzecz biorąc, komputery. Urządzenia, zarówno skomplikowane, jak i dość prymitywne jak czajniki - też nie duże komputery odpowiedzialny za wykonywanie wielu funkcji.

Roboty, które stopniowo stają się coraz bardziej powszechne w naszym życiu, to także urządzenia komputerowe. Prawdopodobnie niedaleki jest dzień, w którym komputery wnikną nawet w ludzkie ciało i na przykład zwiększą nasz poziom widzenia czy inteligencję. Mamy nadzieję, że nasz krótki przegląd pomógł ci trochę zrozumieć zawiłości rozgałęzionej struktury urządzeń komputerowych.

Czym są komputery - to odwieczne pytanie młodego pokolenia.

Istnieją dwa główne typy komputerów: analogowe i cyfrowe.

Różnią się zasadą budowy, sposobem wewnętrznej prezentacji informacji oraz sposobem reagowania na polecenia.

Komputery analogowe

Komputer analogowy to maszyna wykonująca obliczenia arytmetyczne na liczbach reprezentowanych przez jednostki fizyczne.

Na przykład w mechanicznych komputerach analogowych liczby są reprezentowane przez liczbę zwojów kół zębatych w mechanizmie.

Elektryczne maszyny analogowe wykorzystują różnice napięcia do przedstawienia liczby.

Podstawową cechą komputerów analogowych jest to, że wielkości reprezentujące dane cyfrowe stale się zmieniają w czasie.

Dlatego komputery analogowe różnią się od bardziej powszechnych komputerów cyfrowych, które działają tylko na liczbach lub ilościach, w przyrostowych zmianach.

Komputery analogowe to głównie maszyny mechaniczne lub elektryczne, które mogą wykonywać dodawanie, odejmowanie, mnożenie i dzielenie.

Dane wyjściowe takich komputerów można wyrazić w postaci wykresów narysowanych na ekranie oscyloskopu lub na papierze lub jako sygnał elektryczny używany do sterowania procesem lub maszyną.

Komputery te idealnie nadają się do automatycznego sterowania procesami produkcyjnymi, gdyż błyskawicznie reagują na wszelkie zmiany wprowadzanych informacji.

Ponadto znajdują zastosowanie w badaniach naukowych, zwłaszcza w tych dziedzinach nauki, w których tanie urządzenia elektryczne lub mechaniczne są w stanie symulować badane sytuacje.

W wielu przypadkach możliwe jest rozwiązywanie problemów za pomocą komputerów analogowych, mniej martwiąc się o dokładność obliczeń niż przy pisaniu programu na komputer cyfrowy.

Na przykład w przypadku elektronicznych komputerów analogowych zadania wymagające rozwiązania równań różniczkowych, całkowania lub różniczkowania są łatwo realizowane.

Przekładnia samochodowa jest przykładem analogowego programu komputerowego, który zmienia się, gdy przesuwana jest dźwignia zmiany biegów, powodując zmianę kierunku płynu w napędzie hydraulicznym w celu uzyskania pożądanego rezultatu.

Oprócz zastosowań technicznych (automatyczne skrzynie biegów, syntezatory muzyczne) komputery analogowe są wykorzystywane do rozwiązywania specyficznych problemów obliczeniowych o charakterze praktycznym.

Komputery cyfrowe

Istnieją cztery główne typy komputerów cyfrowych:

• superkomputery;
• duże komputery (komputery mainframe);
• minikomputery;
• mikrokomputery.

Są to bardzo wydajne komputery o wydajności ponad 100 megaflopów (1 megaflop to milion operacji zmiennoprzecinkowych na sekundę). Nazywa się je superszybkimi.

Maszyny te to kompleksy wieloprocesorowe i (lub) wielomaszynowe działające na wspólnej pamięci i wspólnym polu urządzeń zewnętrznych.

Architektura superkomputerów opiera się na idei równoległości i potokowania obliczeń.

W tych maszynach wiele podobnych operacji jest wykonywanych równolegle, czyli w tym samym czasie (nazywa się to przetwarzaniem wieloprocesowym). W związku z tym ultrawysoka wydajność nie jest zapewniona dla wszystkich zadań, ale tylko dla zadań, które można zrównoleglić.

Cechą charakterystyczną superkomputerów są procesory wektorowe wyposażone w sprzęt do równoległego wykonywania operacji na wielowymiarowych obiektach cyfrowych - wektorach i macierzach. Mają wbudowane rejestry wektorowe i mechanizm przetwarzania potokowego równoległego.

Jeśli na konwencjonalnym procesorze programista wykonuje kolejno operacje na każdym składniku wektora, to na procesorze wektorowym natychmiast wydaje polecenia wektorowe.

Superkomputery są wykorzystywane do rozwiązywania problemów z zakresu aerodynamiki, meteorologii, fizyki wysokich energii i geofizyki.

Superkomputery znalazły zastosowanie w sektorze finansowym przy przetwarzaniu dużych wolumenów transakcji na giełdach.

Komputery główne

Komputery główne są uniwersalnymi, dużymi komputerami ogólnego przeznaczenia.

Dominowali na rynku komputerowym aż do lat 80-tych.

Komputery mainframe zostały pierwotnie zaprojektowane do przetwarzania ogromnych ilości informacji.

Komputery mainframe są przeznaczone do rozwiązywania szerokiej klasy problemów naukowych i technicznych i są złożonymi i drogimi maszynami. Wskazane jest stosowanie ich w dużych systemach z co najmniej 200 - 300 stanowiskami.

Największym producentem komputerów typu mainframe jest IBM (IBM).

Komputery mainframe wyróżniają się wyjątkową niezawodnością, dużą szybkością, bardzo dużą przepustowością urządzeń wejściowych i wyjściowych. Można do nich podłączyć tysiące terminali użytkownika lub mikrokomputerów.

Z komputerów mainframe korzystają największe korporacje, agencje rządowe, banki.

minikomputery

minikomputery zajmują pozycję pośrednią między dużymi komputerami a mikrokomputerami.

W większości przypadków minikomputery wykorzystują architekturę RISC i UNIX i pełnią rolę serwerów, do których podłączonych jest dziesiątki i setki terminali lub mikrokomputerów.

Minikomputery są wykorzystywane w dużych firmach, instytucjach rządowych i naukowych, instytucjach edukacyjnych, centrach komputerowych do rozwiązywania problemów, z którymi mikrokomputery sobie nie radzą, oraz do scentralizowanego przechowywania i przetwarzania dużych ilości informacji.

Głównymi producentami minikomputerów są firmy Ai-Ti-and-Ti (AT&T), Intel (Intel), Hewlett-Packard (Hewlett-Packard), Digital Equipment.

Mikrokomputery to komputery, w których jednostka centralna jest wykonana w postaci mikroprocesora.

Mikrokomputery ogólnego przeznaczenia przeznaczone dla jednego użytkownika i obsługiwane przez jedną osobę - komputery osobiste lub ograniczone użytkowanie komputer.

Komputery osobiste

Komputery osobiste Produkowane są w wersji stacjonarnej (desktopowej) oraz przenośnej.

Mikrokomputery stacjonarne w większości przypadków składają się z oddzielnej jednostki systemowej, w której się znajdują urządzenia wewnętrzne i węzłów, a także z poszczególnych urządzeń zewnętrznych (monitor, klawiatura, mysz), bez których korzystanie z nowoczesnych komputerów jest nie do pomyślenia.

W razie potrzeby do jednostki systemowej mikrokomputera można podłączyć dodatkowe urządzenia zewnętrzne (drukarka, skaner, systemy akustyczne, joystick).

Przenośne komputery osobiste

Przenośne komputery osobiste znany przede wszystkim z wydajności notatnika (laptopa).

W laptopie wszystkie urządzenia zewnętrzne i wewnętrzne są połączone w jednej obudowie.

Oprócz stacjonarnego mikrokomputera, do laptopa można podłączyć dodatkowe urządzenia zewnętrzne.

PDA, organizery elektroniczne czy palmtopy

Komputery kieszonkowe są uważane za odrębny typ mikrokomputera ( PDA, organizery elektroniczne, Lub palmtopy), niewielkich urządzeń o wadze do 500 gramów i mieszczących się na nadgarstku jednej ręki.

Z reguły steruje się nimi za pomocą ekranu o niewielkich rozmiarach i rozdzielczości, czułego na naciskanie palcem lub specjalnym pisakiem (rysikiem), nie ma klawiatury i myszy. Niektóre modele zawierają jednak miniaturową stałą lub wysuwaną klawiaturę.

Takie urządzenia wykorzystują ultrawydajne procesory i małe pendrive’y, przez co ich moc obliczeniowa nie jest porównywalna z komputerami stacjonarnymi.

Zawierają jednak wszystkie cechy charakterystyczne komputera osobistego: procesor, pamięć masową, pamięć RAM, monitor, system operacyjny, oprogramowanie aplikacyjne, a nawet gry.

Coraz większą popularnością cieszą się kieszonkowe komputery osobiste zawierające funkcje telefonu komórkowego (komunikatory). Wbudowany moduł komunikacyjny umożliwia nie tylko wykonywanie połączeń, ale także łączenie się z Internetem w dowolnym miejscu, w którym się znajduje komórkowy zgodny format (GSM/GPRS, CDMA).

Aby odnieść się do całej klasy komputerów przenośnych w język angielski używany jest zwrot Personal Digital Assistant, PDA, który można przetłumaczyć na język rosyjski jako „osobisty asystent cyfrowy”.

Istnieją również mikrokomputery kompatybilne z IBM PC (czytaj ABC) oraz mikrokomputery niekompatybilne z IBM PC.

Pod koniec lat 90. mikrokomputery kompatybilne z IBM PC stanowiły ponad dziewięćdziesiąt procent światowych zasobów komputerowych. IBM PC został stworzony przez amerykańską firmę IBM (IBM) w sierpniu 1981 roku; przy jego tworzeniu zastosowano zasadę otwartej architektury, co oznacza wykorzystanie gotowych bloków i urządzeń w projekcie przy składaniu komputera, a także standaryzację metod łączenia urządzeń komputerowych.

Zasada otwartej architektury przyczyniła się do powszechnego przyjęcia klonowanych mikrokomputerów kompatybilnych z IBM PC. Ich montażem podjęło się wiele firm, które w warunkach wolnej konkurencji potrafiły kilkakrotnie obniżyć cenę mikrokomputerów, energicznie wprowadzały do ​​produkcji najnowsze osiągnięcia techniczne. Użytkownicy z kolei mogli samodzielnie aktualizować swoje mikrokomputery i wyposażać je w dodatkowe urządzenia setek producentów.

Jedynym mikrokomputerem niekompatybilnym z IBM PC, który otrzymał stosunkowo szeroką dystrybucję, jest komputer Prochowiec (Prochowiec) przez Apple. Działa pod kontrolą system operacyjny Mac OS (obecnie Mac OS X).

komputery Macintosh mogą być wykorzystywane jako pełnoprawne stacje robocze, komputery specjalistyczne, a także komputery biurowe.

Dostępny jest bogaty wybór oprogramowania - systemowego i aplikacyjnego, w tym kompatybilnego w formatach plików z popularnymi programami komputerowymi (np. Microsoft Word, Adobe Photoshop).

W przeszłości komputery Macintosh były szeroko stosowane w dziedzinie grafiki komputerowej i druku.

W drugiej połowie lat 90., w związku z szybkim rozwojem globalnej sieć komputerowa pojawił się nowy typ komputera osobistego - komputer sieciowy, który jest przeznaczony wyłącznie do pracy w sieci komputerowej.

Komputer sieciowy nie potrzebuje własnej pamięci dyskowej, napędów dyskowych.

System operacyjny, programy i informacje, które zbierze z sieci.

Zakłada się, że komputery sieciowe będą znacznie tańsze niż stacjonarne komputery osobiste i stopniowo będą je zastępować w firmach pracujących ze specjalistycznymi aplikacjami (łączność telefoniczna, rezerwacja biletów) oraz w placówkach oświatowych.

Zasady komputerowe

Najważniejszą funkcją komputera jest przetwarzanie danych (informacji), ponadto komputer musi mieć możliwość odbierania, przechowywania i wyprowadzania danych. Ze względu na specyfikę realizacja techniczna Wewnętrzna reprezentacja danych w komputerze różni się od reprezentacji dla użytkownika. Dane, z którymi pracuje komputer, mogą być dyskretne (tzn. składać się z oddzielnych części) lub ciągłe. Tak zwane komputery analogowe zajmują się przetwarzaniem danych ciągłych, a obecnie najszerzej stosowane komputery cyfrowe pracują z danymi dyskretnymi. Istnieją również komputery kombinowane (analogowo-cyfrowe). Dane ciągłe można konwertować na dane dyskretne (proces próbkowania) z określoną precyzją (tj. krok lub częstotliwość próbkowania). Zatem dane dowolnego rodzaju mogą być reprezentowane w ujednoliconej, dyskretnej formie, na przykład jako sekwencja znaków jakiegoś alfabetu. Najprostszym i najwygodniejszym z punktu widzenia realizacji technicznej jest alfabet składający się tylko z dwóch znaków o przeciwnych znaczeniach - kod binarny, który zwykle zapisywany jest jako cyfry „1” i „0”. W systemie binarnym znaki „1” i „0” nazywane są bitami. W maszynach elektronicznych wartością jednego znaku będzie obecność sygnału elektrycznego, a drugiego - brak sygnału.

Ponieważ w nowoczesnym komputerze cyfrowym dowolne dane (tekst, obraz, dźwięk, nagranie wideo itp.) są przedstawiane jako ciąg liczb, ich przetwarzanie sprowadza się do operacji matematyczno-logicznych (obliczeń). To wyjaśnia nazwę „komputer”. Od lat 90. termin „komputer” jest mocno zakorzeniony w języku rosyjskim, który z wielu powodów (integracja Rosji ze społecznością światową, powszechne wprowadzenie „komputerów osobistych” („komputer osobisty” jest znakiem towarowym IBM) ), wzrost heterogeniczności zadań wykonywanych przez maszyny elektroniczne itp.) zastępuje termin „komputer elektroniczny”.

W przeciwieństwie do wielu innych urządzeń obliczeniowych (suwak logarytmiczny, liczydło czy proste kalkulatory), komputery dają możliwość częściowego lub całkowitego zautomatyzowania procesu rozwiązywania złożonych (składających się z wielu kroków) problemów. Automatyzacja jest osiągana dzięki temu, że każde zadanie związane z przetwarzaniem informacji i sterowaniem maszyną jest formułowane w formie programu komputerowego. program komputerowy to algorytm rozwiązania problemu, napisany w jednym z języków programowania i przetłumaczony na kod maszynowy, tj. sekwencja „1” i „0”.

Urządzenie komputerowe

Funkcjonowanie komputera zapewniają dwa powiązane ze sobą i równie niezbędne komponenty: wsparcie techniczne (sprzęt – „twardy”, „żelazny”), tj. złożony urządzenia techniczne oraz oprogramowanie, oprogramowanie (oprogramowanie - „oprogramowanie”), w tym programy systemowe i aplikacyjne.

Najbardziej ogólne zasady budowy i funkcjonowania komputerów nazywane są architekturą. Po raz pierwszy takie zasady sformułował w 1946 roku amerykański naukowiec John von Neumann. Zgodnie z architekturą von Neumanna komputer powinien zawierać: urządzenie wykonujące operacje arytmetyczne i logiczne (ALU); urządzenie kontrolne; urządzenie magazynujące (pamięć) i urządzenia zewnętrzne służące do wprowadzania-wyprowadzania danych. Większość nowoczesnych komputerów jako całość odpowiada zasadom von Neumanna, jednak jednostka arytmetyczno-logiczna i jednostka sterująca z reguły są połączone w jednostkę centralną - mózg obliczeniowy maszyny. Wiele szybkich komputerów wykonuje przetwarzanie równoległe na wielu procesorach (systemy wieloprocesorowe) lub rdzeniach w ramach jednego procesora (procesory wielordzeniowe). Dane użytkownika i programy są przechowywane na różnych urządzeniach pamięci masowej, które są wspólnie określane jako pamięć. Urządzenia nieulotne i pojemne służą do długoterminowego przechowywania danych pamięć zewnętrzna(dyski twarde, dyski optyczne CD itp.). Do przechowywania danych bezpośrednio używanych przez procesor w bieżącej sesji używane są wewnętrzne urządzenia pamięci, z których wiele (RAM, pamięć podręczna) działa jako bufor między procesorem a wolniejszymi (zewnętrznymi) urządzeniami pamięci. Wprowadzanie i wyprowadzanie danych do komputera odbywa się za pomocą szeregu urządzeń (klawiatura, mysz, skaner, monitor, drukarka itp.).

Nowoczesny komputer osobisty (PC), zbudowany w oparciu o otwartą architekturę, z reguły składa się z jednostki systemowej, w której za pomocą systemu magistrali płyty głównej (płyty systemowej) wszystkie urządzenia krytyczne, w tym mikroprocesor, moduły RAM, Dysk twardy, napędy dysków, a także karty rozszerzeń (karta wideo służy do tworzenia obrazu, tworzenia dźwięku - karta dźwiękowa, aby podłączyć komputer do sieci - karta sieciowa itp.). Urządzenia zewnętrzne są podłączone do jednostki systemowej, w tym. urządzenia wejściowe i wyjściowe. W niektórych komputerach niektóre urządzenia można zintegrować z innymi. Tak więc w przypadku komputerów przenośnych (laptopów, palmtopów itp.) jednostka systemowa jest często łączona z urządzeniami wejścia-wyjścia informacji. w budżecie komputery osobiste urządzenia do konwersji sygnałów audio i wideo, zapewniające komunikację sieciową itp. można zintegrować z chipsetem płyty głównej.

Typy komputerów

Istniejące komputery można klasyfikować na różne sposoby.

Według mocy obliczeniowej i wymiarów wszystkie komputery są podzielone na kilka klas. Najpotężniejsze komputery swoich czasów nazywane są superkomputerami. Kosztują miliony dolarów, są produkowane w partiach po kilkadziesiąt sztuk i służą tylko do najbardziej skomplikowanych i ważnych obliczeń. Mniej wydajne, ale bardziej dostępne są tak zwane duże komputery, które podobnie jak superkomputery wymagają specjalnych pomieszczeń i wysoce profesjonalnej obsługi. Pozycję pośrednią zajmują komputery o średniej wydajności oraz minikomputery. Powstanie mikroprocesorów doprowadziło do powstania klasy mikrokomputerów, do której należą w szczególności komputery osobiste i laptopy. Mini- i mikrokomputery mają organizację magistrali, standaryzowany sprzęt i oprogramowanie. Pewna różnica w wielkości między przedstawicielami powyższych klas jest dość oczywista, ale różnice w wydajności zależą od czasu wydania: niektóre nowoczesne mikrokomputery nie ustępują wydajnością przestarzałym maszynom wyższej klasy.

Komputery celowo dzielą się na uniwersalne (przeznaczone do rozwiązywania szerokiego zakresu zadań), specjalistyczne (przeznaczone do rozwiązywania wąskiej klasy określonych zadań), sterujące (przeznaczone do automatycznego sterowania obiektem (urządzeniem, systemem, procesem) w rzeczywistych godzina), gospodarstwo domowe (patrz. Komputer domowy) itp.

Zgodnie z funkcjami wykonywanymi w kompleksach wielomaszynowych host i serwer są rozdzielone.

W zależności od stopnia rozwoju komputery (z początkiem ich masowej produkcji) umownie dzieli się na kilka generacji. Każda generacja różni się od innych architekturą, bazą elementów (zwłaszcza procesorem), stopniem rozwoju narzędzi programowych i narzędzi interakcji użytkownika, wydajnością i innymi wskaźnikami. Kalendarium pokoleń technologia komputerowa dość niewyraźne, tk. W tym samym czasie produkowane były samochody różnych generacji.

Historia informatyki

Historia komputera jest ściśle związana z próbami ułatwienia i zautomatyzowania dużej ilości obliczeń. Nawet proste operacje arytmetyczne na dużych liczbach są trudne dla ludzkiego mózgu. Dlatego już w starożytności pojawiło się najprostsze urządzenie liczące - liczydło. W XVII wieku wynaleziono suwak logarytmiczny, aby ułatwić złożone obliczenia matematyczne. W 1642 roku Blaise Pascal zaprojektował ośmiobitowy mechanizm sumujący. Dwa wieki później, w 1820 roku, Francuz Charles de Colmar stworzył maszynę sumującą zdolną do mnożenia i dzielenia. To urządzenie na stałe zagościło na stołach księgowych.

Wszystkie podstawowe idee leżące u podstaw działania komputerów zostały nakreślone już w 1833 roku przez angielskiego matematyka Charlesa Babbage'a. Opracował projekt maszyny do wykonywania obliczeń naukowo-technicznych, w której przewidział główne urządzenia nowoczesny komputer a także jego zadania. Do wprowadzania i wyprowadzania danych Babbage zasugerował użycie kart perforowanych - arkuszy grubego papieru z informacjami nanoszonymi przez otwory. W tym czasie karty perforowane były już stosowane w przemyśle włókienniczym. Sterowanie taką maszyną miało odbywać się za pomocą oprogramowania.

Pomysły Babbage'a zaczęły się naprawdę urzeczywistniać pod koniec XIX wieku. W 1888 roku amerykański inżynier Herman Hollerith zaprojektował pierwszą elektromechaniczną maszynę liczącą. Ta maszyna, zwana tabulatorem, mogła odczytywać i sortować dane statystyczne zakodowane na kartach perforowanych. W 1890 roku wynalazek Holleritha został po raz pierwszy użyty w 11. spisie powszechnym Stanów Zjednoczonych. Pracę, którą wykonywało pięciuset pracowników przez siedem lat, Hollerith wykonał z 43 asystentami na 43 tabulatorach w ciągu jednego miesiąca.

W 1896 roku Herman Hollerith założył Computing Tabulating Recording Company, która stała się podstawą przyszłej International Business Machines Corporation (IBM) – firmy, która wniosła ogromny wkład w rozwój światowej technologii komputerowej.

Dalszy rozwój nauki i techniki umożliwił zbudowanie pierwszych komputerów w latach 40. XX wieku. W lutym 1944 roku w jednym z przedsiębiorstw IBM, we współpracy z naukowcami z Uniwersytetu Harvarda, na zamówienie US Navy powstała maszyna Mark-1. Był to potwór ważący około 35 ton. „Mark-1” opierał się na wykorzystaniu przekaźników elektromechanicznych i obsługiwał liczby dziesiętne zakodowane na taśmie dziurkowanej. Maszyna mogła manipulować liczbami o długości do 23 cyfr. Pomnożenie dwóch 23-bitowych liczb zajęło jej cztery sekundy.

Ale przekaźniki elektromechaniczne nie działały wystarczająco szybko. Dlatego już w 1943 roku Amerykanie zaczęli opracowywać alternatywną opcję - komputer oparty na lampach próżniowych. W 1946 roku powstał pierwszy komputer elektroniczny ENIAC. Jego waga wynosiła 30 ton, a do jego umieszczenia potrzebne było 170 metrów kwadratowych powierzchni. Zamiast tysięcy części elektromechanicznych ENIAC zawierał 18 000 lamp próżniowych. Maszyna liczyła binarnie i wykonywała pięć tysięcy dodawania lub trzysta mnożeń na sekundę.

Maszyna z lampami próżniowymi działała znacznie szybciej, ale same lampy próżniowe często zawodziły. Aby je zastąpić, w 1947 roku Amerykanie John Bardeen, Walter Brattain i William Bradford Shockley zaproponowali zastosowanie wymyślonych przez nich stabilnych przełączanych elementów półprzewodnikowych - tranzystorów.

Udoskonalanie pierwszych modeli komputerów doprowadziło w 1951 roku do powstania komputera UNIVAC, przeznaczonego do użytku komercyjnego. UNIVAC stał się pierwszym komputerem produkowanym masowo, a jego pierwszy egzemplarz został przekazany US Census Bureau.

Z aktywnym wprowadzeniem tranzystorów w latach pięćdziesiątych XX wieku wiąże się narodziny drugiej generacji komputerów. Jeden tranzystor był w stanie zastąpić 40 lamp próżniowych. W rezultacie prędkość maszyn wzrosła 10-krotnie przy znacznym zmniejszeniu masy i rozmiaru. Komputery zaczęły wykorzystywać urządzenia pamięci masowej z rdzeniem magnetycznym, zdolne do przechowywania dużej ilości informacji.

W 1959 roku wynaleziono układy scalone (chipy), w których wszystkie elementy elektroniczne wraz z przewodnikami umieszczono wewnątrz płytki krzemowej. Zastosowanie chipów w komputerach umożliwia skrócenie ścieżek prądowych podczas przełączania, a szybkość obliczeń wzrasta dziesięciokrotnie. Znacznie zmniejszono również wymiary maszyn. Pojawienie się chipa oznaczało narodziny trzeciej generacji komputerów.

Na początku lat sześćdziesiątych komputery odkryły szerokie zastosowanie do przetwarzania duża liczba dane statystyczne, tworzenie obliczeń naukowych, rozwiązywanie problemów obronnych, tworzenie zautomatyzowane systemy kierownictwo. Wysoka cena, złożoność i wysokie koszty utrzymania dużych komputerów ograniczały ich zastosowanie w wielu obszarach. Jednak proces miniaturyzacji komputera pozwolił w 1965 roku amerykańskiej firmie Digital Equipment wypuścić minikomputer PDP-8 w cenie 20 tysięcy dolarów, co sprawiło, że komputer stał się przystępny dla średnich i małych firm komercyjnych.

W 1970 roku pracownik firmy Intel, Edward Hoff, stworzył pierwszy mikroprocesor, umieszczając kilka układów scalonych na jednym krzemowym chipie. Ten rewolucyjny wynalazek radykalnie zmienił ideę komputerów jako nieporęcznych, ciężkich potworów. Wraz z mikroprocesorem pojawiają się mikrokomputery - komputery czwartej generacji, które mieszczą się na biurku użytkownika.

W połowie lat 70. zaczęto podejmować próby stworzenia komputera osobistego - komputera przeznaczonego dla prywatnego użytkownika. W drugiej połowie lat 70. pojawiły się najbardziej udane próbki mikrokomputerów amerykańskiej firmy Apple, ale komputery osobiste stały się powszechne wraz z utworzeniem w sierpniu 1981 r. przez IBM modelu mikrokomputera IBM PC. Stosowanie zasady otwartej architektury, standaryzacja podstawowych urządzeń komputerowych i sposobów ich łączenia doprowadziło do masowej produkcji klonów IBM PC i powszechnego wykorzystania mikrokomputerów na całym świecie.

Na przestrzeni ostatnich dziesięcioleci XX wieku mikrokomputery przeszły znaczącą ścieżkę ewolucyjną, znacznie zwiększyły swoją szybkość i ilość przetwarzanych informacji, jednak nie były w stanie całkowicie wyprzeć minikomputerów i dużych systemów obliczeniowych – mainframe. Ponadto rozwój dużych systemów obliczeniowych doprowadził do powstania superkomputera - superwydajnej i superkosztownej maszyny zdolnej do obliczenia modelu wybuchu jądrowego lub dużego trzęsienia ziemi. Pod koniec XX wieku ludzkość weszła w fazę tworzenia globalnej sieci informacyjnej, która jest w stanie łączyć możliwości różnych systemów komputerowych.