4.Тенденції розвитку обчислювальної техніки

На думку фахівців, у першому десятилітті ХХІ ст. будуть підвищуватися значущість програмного забезпечення, зростання проблем його сумісності та забезпечення безпеки.

Серед операційних систем подальший розвиток отримають системи Linuxта Windows. З погляду кінцевого користувача, вже найближчими роками мають відбутися серйозні зміни у стилі спілкування з комп'ютером. По-перше, ширше використовуватиметься графічне введення даних, зокрема у режимі автоматичного розпізнавання рукописного вводу. По-друге, використовуватиметься голосове введення - спочатку для управління командами, а потім освоюватиметься і автоматичне оцифрування мови. Для вирішення вищевказаних завдань розроблятимуться відповідні зовнішні пристрої.

Велике значення в майбутньому матимуть роботи в галузі інтелектуальної обробки неструктурованих даних, насамперед текстів, а потім графіки, звуку, відео.

Однією з найперспективніших напрямів розвитку обчислювальної техніки є реалізація концепції мережевих обчислень, що використовує ідею залучення обчислень вільних ресурсів комп'ютерів. Ця концепція отримала назву Grid і включає п'ять ключових пунктів:

Застосування відкритих стандартів;

Об'єднання різноманітних систем;

Спільне використання даних;

динамічне виділення ресурсів;

Об'єднання обчислювальних мереж безлічі підприємств та організацій.

Розвиток ЕОМ йтиме шляхом створення оптоелектронних ЕОМ з масовим паралелізмом і нейронною структурою, що є розподіленою мережею великої кількості (десятки тисяч) нескладних мікропроцесорів, що моделюють архітектуру нейронних біологічних систем.

Подальший розвиток матимуть переносні персональні комп'ютери з бездротовим підключенням до глобальної мережі Інтернет.

Слід зазначити, розвиток обчислювальної техніки повністю залежить від тенденцій розвитку світової економічної системи.

Лекція №6 Історія розвитку обчислювальної техніки

Лекція № 3 Покоління та класифікація ЕОМ

1.Покоління обчислювальної техніки

Виділяють п'ять поколінь ЕОМ.

Перше покоління(1945–1954) характеризується появою техніки на електронних лампах. Це епоха становлення обчислювальної техніки. Більшість машин першого покоління були експериментальними пристроями та створювалися з метою перевірки тих чи інших теоретичних положень. Вага та розміри цих комп'ютерів були такими, що вони нерідко вимагали окремих будівель.

Основоположниками комп'ютерної науки по праву вважаються Клод Шеннон - творець теорії інформації, Алан Тьюрінг - математик, який розробив теорію програм та алгоритмів, і Джон фон Нейман - автор конструкції обчислювальних пристроїв, яка досі лежить в основі більшості комп'ютерів. У ті роки виникла ще одна нова наука, пов'язана з інформатикою, - кібернетика - наука про управління як одному з основних інформаційних процесів. Засновником кібернетики є американський математик Норберт Вінер.

У другому поколінні(1955-1964) замість електронних ламп використовувалися транзистори, а як пристрої пам'яті стали застосовуватися магнітні сердечники та барабани - прототипи сучасних жорстких дисків. Все це дозволило скоротити габарити та вартість комп'ютерів, які тоді вперше стали вироблятися на продаж.

Але головні досягнення цієї епохи відносяться до галузі програм. У другому поколінні вперше з'явилося те, що сьогодні називають операційною системою. Тоді ж були розроблені перші мови високого рівня – Фортран, Алгол, Кобол. Два ці важливі вдосконалення дозволили значно спростити та прискорити написання програм для комп'ютерів.

У цьому розширювалася сфера застосування комп'ютерів. Тепер уже не тільки вчені могли розраховувати на доступ до обчислювальної техніки, оскільки комп'ютери знайшли застосування у плануванні та управлінні, а деякі великі фірми навіть почали комп'ютеризувати свою бухгалтерію, передбачаючи цей процес на двадцять років.

У третьому поколінні(1965-1974) вперше стали використовуватися інтегральні схеми - цілі пристрої та вузли з десятків та сотень транзисторів, виконані на одному кристалі напівпровідника (мікросхеми). У той же час з'явилася напівпровідникова пам'ять, яка і до цього часу використовується в персональних комп'ютерах як оперативна.

У роки виробництво комп'ютерів прийняло промисловий розмах. Фірма IBM першою реалізувала серію повністю сумісних один з одним комп'ютерів від найменших, розміром з невелику шафу (менше тоді ще не робили), до найпотужніших і найдорожчих моделей. Найбільш поширеним у роки було сімейство System/360 фірми IBM, з урахуванням якого у СРСР розробили серія ЄС ЕОМ. Ще на початку 1960-х років. з'явилися перші мінікомп'ютери - мало потужні комп'ютери, доступні за ціною невеликих фірм чи лабораторій. Міні-комп'ютери були першим кроком на шляху до персональних комп'ютерів, пробні зразки яких були випущені лише в середині 1970-х років.

Тим часом кількість елементів і з'єднань, що уміщаються в одній мікросхемі, постійно зростала, і в 1970-ті роки. інтегральні схеми містили тисячі транзисторів.

У 1971 р. фірма Intel випустила перший мікропроцесор, який призначався для тільки з'явилися настільних калькуляторів. Цей винахід справив у наступному десятилітті справжню революцію. Мікропроцесор є головною складовою сучасного персонального комп'ютера.

На рубежі 1960-70-х років. (1969) з'явилася перша глобальна комп'ютерна мережа ARPA, прототип сучасної мережіІнтернет. У тому ж 1969 р. одночасно з'явилися операційна система Unix і мова програмування С ("Сі"), які вплинули на програмний світ і досі зберігають своє чільне становище.

Четверте покоління(1975 -1985) характеризується невеликою кількістю важливих новацій у комп'ютерної науці. Прогрес йшов переважно шляхом розвитку того, що вже винайдено і придумано, насамперед, за рахунок підвищення потужності та мініатюризації елементної бази та самих комп'ютерів.

Найголовніша новація четвертого покоління – це поява на початку 1980-х років. персональних комп'ютерів Завдяки їм обчислювальна техніка стає по-справжньому масовою та загальнодоступною. Незважаючи на те, що персональні та міні-комп'ютери, як і раніше, обчислювальної потужностівідстають від солідних машин, більшість нововведень, таких як графічний інтерфейс користувача, нові периферійні пристрої, глобальні мережі, пов'язана з появою і розвитком саме цієї техніки.

Великі комп'ютери та суперкомп'ютери, звичайно ж, продовжують розвиватися. Але тепер вони вже не домінують у комп'ютерному світі, як це було раніше.

Деякі характеристики обчислювальної техніки чотирьох поколінь наведені в

Характеристика	Становище
	перше	друге	третє	четверте
Основний елемент	Електронна лампа	Транзистор	Інтегральна схема	Велика інтегральна схема
Кількість ЕОМ у світі, прим.			Десятки тисяч	Мільйони
Розмір ЕОМ		Значно менший	Десятки тисяч	Мікро ЕОМ
Швидкодія (умовна) операцій/з	Декілька одиниць	Декілька десятків одиниць	Декілька тисяч одиниць	Декілька десятків тисяч одиниць
Носій інформації	Перфокарта, перфострічка	Магнітна стрічка		Гнучкий диск

П'яте покоління(1986 р. до нашого часу) значною мірою визначається результатами роботи японського Комітету наукових досліджень у галузі ЕОМ, опублікованими 1981г. Відповідно до цього проекту ЕОМ та обчислювальні системи п'ятого покоління крім високої продуктивності та надійності за більш низької вартості за допомогою новітніх технологій повинні задовольняти наступним якісно новим функціональним вимогам:

забезпечити простоту застосування ЕОМ шляхом реалізації систем введення/виведення інформації голосом, а також діалогового опрацювання інформації з використанням природних мов;

забезпечити можливість навчання, асоціативних побудов та логічних висновків;

спростити процес створення програмних засобівшляхом автоматизації синтезу програм зі специфікацій вихідних вимог природними мовами;

покращити основні характеристики та експлуатаційні якості обчислювальної техніки для задоволення різних соціальних завдань, покращити співвідношення витрат та результатів, швидкодії, легкості, компактності ЕОМ;

забезпечити різноманітність обчислювальної техніки, високу адаптованість до додатків та надійність в експлуатації.

В даний час ведуться інтенсивні роботи зі створення оптоелектронних ЕОМ з масовим паралелізмом і нейронною структурою, що є розподіленою мережею великої кількості (десятки тисяч) нескладних мікропроцесорів, що моделюють архітектуру нейронних біологічних систем.

2.Класифікація електронно-обчислювальних машин

ЕОМ можна класифікувати за низкою ознак:

За принципом дії.

За призначенням ЕОМ.

За розмірами та функціональними можливостями.

За принципом дії ЕОМ :

АВМ – аналогові обчислювальні машини безперервної дії, працюють із інформацією, поданої у безперервній (аналогової) формі, тобто. у вигляді безперервного ряду значень будь-якої фізичної величини (найчастіше електричної напруги);

ЦВМ - цифрові обчислювальні машини дискретної дії, працюють з інформацією, поданою в дискретній (цифровій) формі;

ГВМ - гібридні обчислювальні машини комбінованої дії, працюють з інформацією, представленою як у цифровій, так і аналоговій формі. ГВМ поєднують у собі переваги АВМ і ЦВМ. Їх доцільно використовуватиме вирішення завдань управління складними швидкодіючими технічними комплексами.

За призначенням ЕОМ :

універсальні ЕОМпризначені для вирішення різних інженерно-технічних завдань: економічних, математичних, інформаційних та інших, що відрізняються складністю алгоритмів і великим обсягом оброблюваних даних;

проблемно-орієнтовані ЕОМслужать на вирішення більш вузького кола завдань, пов'язаних, зазвичай, з управлінням технологічними процесами;

спеціалізовані ЕОМвикористовуються для вирішення вузького кола завдань або реалізації певної групи функцій.

За розмірами та функціональним :

надмалі (мікро ЕОМ) зобов'язані своєю появою винаходу мікропроцесора, наявність якого спочатку було визначальною ознакою мікро ЕОМ, хоча зараз мікропроцесори використовуються у всіх без винятку класах ЕОМ;

малі (міні-ЕОМ)використовуються найчастіше для управління технологічними процесами;

великі ЕОМнайчастіше називають мейнфреймами (mainframe). Основні напрямки ефективного застосування мейнфреймів - це вирішення науково-технічних завдань, робота в обчислювальних системах з пакетною обробкою інформації, робота з великими базами даних, управління обчислювальними мережамита їх ресурсами;

надвеликі (суперЕОМ)– потужні багатопроцесорні обчислювальні машини швидкодією десятки мільярдів операцій на секунду та обсягом оперативної пам'ятідесятки Гбайт.

3.Принципи будови та функціонування ЕОМ Джона фон Неймана

Більшість сучасних ЕОМ функціонує з урахуванням принципів, сформульованих 1945 р. американським ученим угорського походження Джоном фон Нейманом.

1. Принцип двійкового кодування. Відповідно до цього, вся інформація, що надходить до ЕОМ, кодується за допомогою двійкових символів (сигналів).

2. Принцип програмного управління. Комп'ютерна програма складається з набору команд, які виконуються процесором автоматично один за одним у певній послідовності.

3. Принцип однорідності пам'яті. Програми та дані зберігаються в одній і тій же пам'яті, тому ЕОМ не розрізняє, що зберігається в цій клітинці пам'яті - число, текст чи команда. Над командами можна виконувати такі самі дії, як і над даними.

4. Принцип адресності. Структурно основна пам'ять складається з пронумерованих осередків, кожна з яких доступна процесору будь-якої миті часу.

Відповідно до фон Нейману, ЕОМ складається з наступних основних блоків:

1) пристрій введення/виведення інформації;

2) пам'ять ЕОМ;

3) процесор, що включає пристрій управління (УУ) та арифметико-логічний пристрій (АЛУ).

У ході роботи ЕОМ інформація через пристрої введення потрапляє на згадку. Процесор витягує з пам'яті оброблювану інформацію, працює з нею та поміщає до неї результати обробки. Отримані результати за допомогою пристроїв виводу повідомляються людині.

Пам'ять ЕОМ і двох видів пам'яті: внутрішньої ( оперативною) та зовнішньої ( довготривалій).

Оперативна пам'ять– це електронний пристрій, що зберігає інформацію, поки живиться електроенергією. Зовнішня пам'ять – це різні магнітні носії (стрічки, диски), оптичні диски.

За минулі десятиліття процес удосконалення ЕОМ йшов у рамках наведеної узагальненої структури.

4.Класифікація персональних комп'ютерів

Як зазначалося вище, персональний комп'ютер (ПК) є універсальною однокористувальницькою мікро ЕОМ.

Персональний комп'ютерв першу чергу є загальнодоступною ЕОМ і має певну універсальність.

Для задоволення потреб користувача ПК повинен мати такі властивості:

мати відносно невелику вартість, бути доступною для індивідуального покупця;

забезпечувати автономність експлуатації без спеціальних вимог до умов довкілля;

забезпечувати гнучкість архітектури, що уможливлює її перебудову для різноманітних застосувань у сфері управління, науки, освіти, у побуті;

операційна система та програмне забезпеченняповинні бути досить простими, щоб із ПК міг працювати користувач без професійної спеціальної підготовки;

мати високу надійність роботи (понад 5000 год напрацювання на відмову).

Відповідно до міжнародного стандарту-специфікації РС99 ПК за призначенням поділяються на наступні категорії:

масовий ПК (Consumer);

діловий ПК (Office PC);

портативний ПК (Mobile PC);

робоча станція (Workstation PC);

розважальний ПК (Entertainment PC).

Більшість ПК, наявних нині над ринком, є масовими. Для ділових ПК мінімізовані вимоги до засобів відтворення графіки, а засобів роботи зі звуковими даними вимоги взагалі пред'являються. Для портативних ПК обов'язковим є наявність засобів створення з'єднань віддаленого доступу, тобто. засобів комп'ютерного зв'язку. У категорії робочих станцій підвищені вимоги до пристроїв зберігання даних, а категорії розважальних ПК – до засобів відтворення звуку і відео.

За поколіннями ПК діляться:

на ПК 1-го покоління використовують 8-бітні мікропроцесори;

ПК 2-го покоління використовують 16-бітні мікропроцесори;

ПК 3-го покоління використовують 32-бітні мікропроцесори;

ПК 4-го покоління використовують 64-бітні мікропроцесори.

ПК можна також розділити на дві великі групи: стаціонарні та переносні. До переносних комп'ютерів належать ноутбуки, електронні записники, секретарі та блокноти.

Основу ПК складає системний блок, в якому розміщені:

мікропроцесор (МП);

блок оперативного пристрою (ОЗУ);

постійного пристрою (ПЗУ); довготривалої пам'яті на жорсткому магнітному диску (Вінчестер);

пристрої для запуску компакт-дисків (CD) та дискет (НГМД).

Там знаходяться плати: мережна, відеопам'яті, обробки звуку, модем (модулятор-демодулятор), інтерфейсні плати, обслуговуючі пристрої ввода-вывода: клавіатури, дисплея, " миші " , принтера та інших.

Всі функціональні вузли ПК пов'язані між собою через системну магістраль, що становить понад три десятки впорядкованих мікропровідників, сформованих на друкованій платі. Мікропроцесор служить для обробки інформації: він вибирає команди з внутрішньої пам'яті(ОЗП або ПЗУ), розшифровує і виконує їх, виробляючи арифметичні та логічні операції. Отримує дані з пристрою введення та надсилає результати на пристрої виведення. Він виробляє також сигнали управління та синхронізації для узгодженої роботи його внутрішніх вузлів, контролює роботу системної магістралі та всіх периферійних пристроїв. Спрощена схема мікропроцесора представлена ​​на нижній схемі (виділена штриховою лінією з написом ЦП). До його складу входять: арифметико-логічний пристрій (АЛУ), що виконує арифметичні та логічні операціїнад двійковими числами; блок регістрів загального призначення (РОН), що використовуються для тимчасового зберігання оброблюваної інформації (R0 - R5), покажчика стека (R6) та лічильника команд (R7); пристрій керування (УУ), що визначає порядок роботи всіх вузлів мікропроцесора. Однією з найважливіших характеристик мікропроцесора є його розрядність, що визначається числом розрядів АЛУ та РОН. Сучасні мікропроцесори мають 16-, 32- та 64-розрядну довжину двійкового числа, а також до 200 і більше різних внутрішніх команд.

11. Основними функціональними характеристиками персонального комп'ютера є:

1. продуктивність, швидкодія, тактова частота. Продуктивність сучасних ЕОМ вимірюють зазвичай, у мільйонах операцій на секунду;

2. розрядність мікропроцесора та кодових шин інтерфейсу. Розрядність - це максимальна кількість розрядів двійкового числа, над яким одночасно може виконуватися машинна операція, у тому числі операція передачі інформації; чим більша розрядність, тим, за інших рівних умов, буде більша і продуктивність ПК;

3. типи системного та локальних інтерфейсів. Різні типи інтерфейсів забезпечують різні швидкості передачі між вузлами машини, дозволяють підключати різну кількість зовнішніх пристроїв і їх види;

4. ємність оперативної пам'яті. Місткість оперативної пам'яті вимірюється зазвичай у Мбайтах. Багато сучасних прикладних програм з оперативною пам'яттю, що має ємність менше 16 Мбайт, просто не працюють або працюють, але дуже повільно;

5. ємність накопичувача на жорстких магнітних дисках (вінчестера). Місткість вінчестера вимірюється зазвичай у Гбайтах;

6. тип та ємність накопичувачів на гнучких магнітних дисках. Зараз застосовуються накопичувачі на гнучких магнітних дисках, що використовують дискети діаметром 3,5 дюйми, що мають стандартну ємність 1,44 Мб;

7. наявність, види та ємність кеш-пам'яті. Кеш-пам'ять - це буферна, недоступна для користувача швидкодіюча пам'ять, що автоматично використовується комп'ютером для прискорення операцій з інформацією, що зберігається в повільніше діючих пристроїв, що запам'ятовують. Наявність кеш-пам'яті ємністю 256 Кбайт збільшує продуктивність персонального комп'ютера приблизно 20%;

8. тип відеомонітора та відеоадаптера;

9. наявність та тип принтера;

10. наявність та тип накопичувача на компакт-дисках CD-ROM;

11. наявність та тип модему;

12. наявність та види мультимедійних аудіовідео-засобів;

13. наявне програмне забезпечення та вид операційної системи;

14. апаратна та програмна сумісність з іншими типами ЕОМ. Апаратна та програмна сумісність з іншими типами ЕОМ означає можливість використання на комп'ютері, відповідно, тих же технічних елементів та програмного забезпечення, що й на інших типах машин;

15. можливість роботи у обчислювальної мережі;

16. можливість роботи у багатозадачному режимі. Багатозадачний режим дозволяє виконувати обчислення одночасно за кількома програмами (багатопрограмний режим) або для декількох користувачів (розрахований на багато користувачів режим) ;

17. надійність. Надійність - це здатність системи виконувати повністю та правильно всі задані їй функції;

18. вартість;

19. габаритами вага.

12 . Види портативних персональних комп'ютерів. Сьогодні на ринку існують портативні системи трьох основних категорій: laptop, notebook та subnotebook. Дещо осторонь стоять КПК (кишенькові персональні комп'ютери. Визначення таких систем не дуже чіткі, засновані вони головним чином на розмірі та вазі; ці характеристики мають пряме відношення до можливостей системи, оскільки чим більше корпус, тим більше компонентів у нього можна вкласти. Не дивно, що деякі виробники портативних комп'ютерів іноді "неправильно називають" категорії систем, що випускаються - лептоп називають ноутбуком або навпаки, розглянемо всі стандарти портативних систем.

Лептоп . Так називалися перші портативні комп'ютери. Сьогодні лептопами називають найбільш портативні системи. Типовий ноутбук важить більше 3 кг і має розмір понад 23 30 5 см. Поява на сучасному ринку екранів великих розмірів призвела до збільшення розмірів (крім висоти, яка в окремих моделях зменшилася) портативних комп'ютерів. Будучи колись найменшими комп'ютерами, зараз ноутбуки стають суперсучасними машинами, за можливостями та продуктивністю, порівнянними з настільними системами. Приклад - портативний Pentium 4, зібраний з використанням комплектуючих звичайних настільних комп'ютерів. Переваги такої системи у зменшенні ціни порівняно з повністю функціонально аналогічним ноутбуком, підвищення зручності в роботі. У багатьох випадках ноутбуки видаються виробниками як заміна настільних систем, або як переносні мультимедійні системи для презентацій ("Дорожні системи"). Великі активно-матрицьні дисплеї з об'ємом оперативної пам'яті від 32 до 512 Мбайт, жорсткі дискиємністю від 20 Гбайт і більше, накопичувачі CD-ROM та DVD, вбудовані акустичні системи, засоби комунікації та порти для підключення зовнішнього дисплея, накопичувачів та звукових систем - ось ті компоненти, які включені до багатьох сучасних лептоп-систем. Крім того, деякі "просунуті" моделі також містять комбінований дисковод DVD-CD/RW і пристрій бездротового зв'язку Wi-Fi. та клавіатуру. Для людини, яка постійно роз'їжджає, це набагато краще, ніж мати окрему настільну портативну систему, що потребує постійної синхронізації даних. Хоча, звичайно, за все доводиться платити: вартість найпотужніших лептопів зараз більш ніж удвічі перевищує вартість аналогічних настільних систем.

Нетбук . Метою розробників портативних систем цього були створення комп'ютера, за всіма параметрами менше, ніж ноутбук. Нетбук важить 2-3 кг, має менший, ніж у ноутбука, дисплей з більш низькою роздільною здатністю та мультимедіа-можливостями (але не варто вважати ці машини слабкими). Жорсткі диски та пам'ять у багатьох з них ніяк не менші, ніж ноутбуки, а більшість навіть містять CD-ROM та звукові адаптери. Розроблені не як заміна, а скоріше як доповнення до настільної системи, нетбуки навряд чи вражають своїми можливостями, але повнофункціональними дорожніми комп'ютерами. Для нетбуків існує великий вибір додаткових пристроїв та апаратних конфігурацій, оскільки вони призначені для широкого кола користувачів – від професіоналів до торгових агентів, які використовують мінімум функцій.

Субноутбук . Субноутбук значно менший за своїх побратимів. Він чудово підійде мандрівникові, якому не потрібні розширені можливості великих і надто важких машин, але необхідна функціональність настільного комп'ютера в дорозі та можливості підключення до офісної мережі. Накопичувачів CD-ROM та інших громіздких компонентів у ньому також немає, проте є порівняно великий високоякісний дисплей, значний дисковий простір та повнорозмірна (за стандартами портативних ПК) клавіатура для цих машин не рідкість. Деякі моделі субноутбуків (наприклад, IBM THINKPAD 570) оснащені спеціальним модулем, за допомогою якого можна підключити "відсутнє обладнання", наприклад, накопичувач CD-ROM або DVD. Існують субноутбуки, призначені спеціально для "крутих" людей (таких, як вищий управлінський персонал ), які використовують в основному електронну пошту та засоби планування і при цьому хочуть мати легку, витончену та вражаючу систему. Вартість таких систем знаходиться на рівні (або вище) лептопів. Прикладом може бути субноутбук Acer Pentium III (Частота процесора 1,13 МГц) або Acer Pentium IV (частота процесора 1,2 МГц) з об'ємом 20 ГБ жорсткого диска приблизним розміром 25 15 2 см.

Палмтопи . Ця категорія з'явилася над ринком порівняно недавно. Назва цих комп'ютерів цілком відповідає їх розмірам – вони можуть поміститися на долоні. До цієї категорії портативних систем не належать мережеві персональні помічники або системи під керуванням Windows CE. Палмтоп – це повно функціональний комп'ютер з операційною системою як у настільних моделей. Клавіатура палмтопи найчастіше є основним набором клавіш, причому меншого розміру. Тому такі комп'ютери найкращим підходять для відправки електронної пошти або факсу в дорозі, для вирішення інших невеликих завдань. Типовим представником Палмтоп можна назвати серію комп'ютерів Libretto, що випускаються компанією Toshiba (за більш сучасною класифікацією їх відносять до субноутбуків). Такий комп'ютер важить близько 700 грамів, має екран 8 дюймів, а в маленьку клавіатуру вбудований пристрій вказівки trakpoint. Такий палмтоп поступається за продуктивністю іншим типам портативних комп'ютерів, але має одну перевагу - на ньому можна встановити операційну систему Windows і всі необхідні програми.

Кишенькові ПК . Це комп'ютери та органайзери, які можуть розміститися керовані системами Palm OC, Windows CE, Pocket PC, EPOC. Вони можуть бути клавіатурними (Handheld PC) та без клавіатурними (Palm size PC). Крім того, існують смартфони - поєднання кишенькового комп'ютера та мобільного телефона. Такі комп'ютери не є повноцінними в тому сенсі, що для обміну даними вимагають підключення до стаціонарної машини. комп'ютерних систем. Часу, коли слово "портативний" означало "кейс з ручкою", портативні комп'ютери, як і їх настільні попередники, дуже змінилися. Сьогоднішні портативні системи можуть конкурувати з настільними багато в чому. Багато компаній пропонують їх мобільним користувачам як основні комп'ютери.

• 1. Типи комп'ютерів
• 3. Види стаціонарних ПК
• 4. Види портативних ПК
• 5. Ноутбуки
• 6. Планшети
• 7. Кишенькові комп'ютери та смартфони
• 8. Обчислювальні сервери
• 9. Суперкомп'ютери
• 10. Інші види

Сучасні комп'ютери розрізняються за багатьма критеріями: розмірами, можливостями, а також за призначенням. Прогрес рухається семимильними кроками, і сьогодні на полицях магазинів можна знайти таку техніку, яку ще недавно ми асоціювали з далеким майбутнім. Класифікація комп'ютерів та її розуміння допоможуть споживачеві зробити максимально ефективну покупку, а ігнорування подібної інформації призведе до необдуманих витрат, які не викличуть нічого, крім розчарування.

Типи комп'ютерів

У чому полягають відмінності на кшталт комп'ютерів? Тип – це певна група, що має схожими функціями, цілями та завданнями, а часом і зовнішнім виглядом. Якщо, наприклад, персональний комп'ютер – це тип, то ноутбуки чи моноблоки – його види. Кілька десятиліть тому класифікація комп'ютерів включала як сучасні цифрові, так і аналогові машини, але останні канули в Лету, і ми тут говоритимемо тільки про цифрові пристрої.

Персональний комп'ютер

Це найбільш поширений тип подібної техніки, такий комп'ютер передбачає безпосередню взаємодію з людиною безпосередньо та видачу зрозумілою останньому інформації. Класифікація персональних комп'ютерів у загальному вигляді включає в себе стаціонарні та портативні пристроїПро кожен з цих видів ми поговоримо трохи докладніше.

Види стаціонарних ПК

Такий комп'ютер займає постійне місце, наприклад комп'ютерний стіл. Як правило, такі системи мають більші обчислювальні потужності ніж переносні гаджети, адже їх не потрібно переносити з місця на місце, і вони можуть собі дозволити використовувати більш габаритні комплектуючі, потужність яких вища. Виділимо основні види подібних пристроїв:

Види портативних ПК

Портативний – він переносний персональний комп'ютер, серед іншого має високі вимоги до мобільності конструкції та її ваги, адже мало хто захоче тягати за собою десятикілограмовий пристрій. Такі аксесуари здатні працювати в автономному режимі, а для його збільшення виробники часто жертвують продуктивністю системи. Цей вид ПК класифікують так:

Ноутбуки

Це переносні комп'ютери, оснащені батареєю, яка дозволяє пристрій працювати без підключення до електричної мережі. В одному корпусі такого гаджета одночасно знаходяться всі необхідні елементи - монітор, клавіатура, процесор та інша начинка.

Незважаючи на те, що ноутбуки помітно компактніші і мобільніші за стаціонарні комп'ютери, вони так само підрозділяються між собою за вагою і габаритами. Нетбуки – це компактні ноутбуки, які приносять продуктивність у жертву легкості ваги та спрощення мобільності, вони відмінно підходять для тих, хто любить працювати не лише за певним робочим місцем, але й буквально де доведеться – у поїзді, кафе чи бібліотеці.
Хоча ноутбуки не можуть тягатися у продуктивності з десктопами, що володіють порівнянною ціною, але для більшості функцій їхнього заліза цілком вистачає, а в останні роки все більшу популярність стали завойовувати ігрові ноутбуки, Нафаршировані найсучаснішою начинкою, щоправда важать такі моделі пристойно.

Планшети

Ці пристрої є чимось середнім між смартфонами та ноутбуками. Вони часто мають досить великою діагоналлю екрану близько 10 дюймів, але все ж важать помітно менше ноутбуків, а їхньої продуктивності вже точно не вистачить для сучасних комп'ютерних ігор, хоча мобільні іграшки бувають не менш цікавими і технологічними.
Такі пристрої керуються за допомогою сенсорного дисплея, хоча такий форм-фактор як планшетний ноутбук теж має повноцінну клавіатуру. Основним завданням подібних гаджетів є веб-серфінг та перегляд відео-контенту, але при необхідності з їх допомогою можна попрацювати в офісних програмах, скористатися електронною поштоюі багато іншого.

Кишенькові комп'ютери та смартфони

Форм-фактор КПК був вкрай популярний на зорі нульових, коли мобільні телефони ще не надавали широких можливостей виходу в інтернет, але низка шанувальників такої техніки досі використовує кишенькові злодії в бізнес-цілях.
смартфони, Що Прийшли на зміну КПК, програють у продуктивності більш важким і потужним ноутбукам, зате вони мають незаперечну гідність - вони вміщаються в кишеню і їх завжди можна мати під рукою. Навряд чи ви отримаєте багато задоволення від використання в якості основної ігрової або робочої платформи, але така можливість також є, завдяки чому сьогодні практично кожна людина має повноцінне комп'ютерне середовище в кишені куртки. З персональними комп'ютерами ми закінчили, тож перейдемо до наступного типу комп'ютерів.

Обчислювальні сервери

Завдяки таким комп'ютерам загалом забезпечується доступ до мереж, у тому числі й інтернету. Усі файли та інформація, які ви спостерігаєте на екрані монітора при веб-серфінгу, зберігаються на подібних серверах. Очевидно, що для таких машин величезну роль відіграє продуктивність, але є важливіша характеристика подібних систем – надійність.

Вся інформація сайтів має бути постійно доступною, інакше ми не зможемо їй скористатися, а тому обчислювальні сервери повинні без збоїв працювати весь термін своєї служби. Такі типи комп'ютерів завжди мають резервні копіїданих, що позначається на загальній концепції їхньої архітектури.

В основі такої апаратури лежить паралельна обробка інформації, тому сервери стали піонерами у розвитку багатопроцесорності та багатоядерності, яка сьогодні використовується вже повсюдно, у тому числі в офісних та домашніх ПК. Як сервер по суті може виступати навіть неттоп або смартфон, але їх потенціал у такій ролі невеликий, а тому більшість сучасних серверів є досить громіздкою технікою, що складається з величезної кількості пристроїв для зберігання та обробки даних.

Суперкомп'ютери

Це професійні машини з найбільш високою на сьогоднішній день продуктивністю, вони використовуються у наукових лабораторіях та великому бізнесі. Такий пристрій є цілим комплексом комп'ютерних пристроївщо може займати величезні приміщення.
Кожен складовий елемент подібної махини відповідає за своє конкретне завдання, подібна структуризація та векторна організація дозволяють вирішувати найскладніші проблеми, що потребують неймовірного обсягу розрахунків. Якщо ви чуєте по телевізору про складне моделювання багатоаспектних процесів, наприклад, передбачення природних катастроф, такий прогноз напевно був сформований за допомогою використання суперкомп'ютера.

Інші види

Багато пристроїв, які ми звикли сприймати опосередковано від комп'ютерної складової, наприклад, банкомати або ігрові приставки, також за великим рахунком є ​​комп'ютерами. Побутова техніка, Як складна, так і цілком примітивна на кшталт чайників - вона теж має в собі не великі комп'ютери, відповідальні виконання низки функций.

Роботи, які поступово набувають все більшого поширення в нашому житті, так само є комп'ютерними пристроями. Цілком імовірно, що не за горами той день, коли комп'ютери проникнуть навіть у людське тіло, і, наприклад, підвищуватимуть наш рівень зору чи інтелекту. Сподіваємося, наш короткий огляд допоміг вам трохи розібратися в хитросплетіннях розгалуженої структури комп'ютерних пристроїв.

Які бувають комп'ютери – це споконвічне питання молодого покоління.

Існують два основні типи комп'ютерів: аналогові та цифрові.

Вони відрізняються принципом побудови, методом внутрішнього подання інформації та реакцією на команди.

Аналогові комп'ютери

Аналоговий комп'ютер – машина, яка виконує арифметичні розрахунки з числами, представленими фізичними одиницями.

Наприклад, у механічних аналогових комп'ютерах числа представляються кількістю поворотів шестерень механізму.

В аналогових електричних машинах для представлення числа використовуються відмінності в напрузі.

Істотною характеристикою аналогових комп'ютерів і те, що кількості, які мають цифрові дані, протягом часу постійно змінюються.

Отже, аналогові комп'ютери відрізняються від поширених цифрових комп'ютерів, які оперують лише з цифрами, чи кількостями, по кроковим змінам.

Аналогові комп'ютери здебільшого є механічними або електричними машинами, які можуть виконувати операції складання, віднімання, множення та поділу.

Результат роботи таких комп'ютерів може бути виражений у вигляді графіків, що малюються на екрані осцилографа або на папері, або електричного сигналу, що використовується для контролю процесу або роботи механізму.

Ці комп'ютери ідеально пристосовані для здійснення автоматичного контролю за виробничими процесами, оскільки вони миттєво реагують на будь-які зміни у інформації, що вводиться.

Крім того, вони застосовуються в наукових дослідженнях, особливо в тих галузях науки, де дешеві електричні або механічні прилади здатні імітувати ситуації, що вивчаються.

У ряді випадків за допомогою аналогових комп'ютерів можна вирішувати завдання, менше піклуючись про точність обчислень, ніж при написанні програми для цифрового комп'ютера.

Наприклад, для електронних аналогових комп'ютерів без проблем реалізуються завдання, які потребують вирішення диференціальних рівнянь, інтегрування чи диференціювання.

Автомобільна трансмісія є прикладом програми роботи аналогового комп'ютера, яка змінюється при переміщенні ручки перемикання передач, змушуючи рідину в гідроприводі змінювати напрямок течії, що дозволяє отримати необхідний результат.

Крім технічних застосувань (автоматичні трансмісії, музичні синтезатори) аналогові комп'ютери використовують на вирішення специфічних обчислювальних завдань практичного характеру.

Цифрові комп'ютери

Існують чотири основні види цифрових комп'ютерів:

• суперкомп'ютери;
• великі комп'ютери (мейнфрейми);
• мінікомп'ютери;
• мікрокомп'ютери.

Це дуже потужні комп'ютери з продуктивністю понад 100 мегафлопів (1 мегафлоп – мільйон операцій з плаваючою точкою за секунду). Вони називаються надшвидкими.

Ці машини є багатопроцесорними і (або) багатомашинними комплексами, що працюють на загальну пам'ять і загальне поле зовнішніх пристроїв.

Архітектура суперкомп'ютерів заснована на ідеях паралелізму та конвеєризації обчислень.

У цих машинах паралельно, тобто одночасно, виконується безліч схожих операцій (це називається мультипроцесорною обробкою). Таким чином, надвисока швидкодія забезпечується не для всіх завдань, а тільки для завдань, що піддаються розпаралелювання.

Відмінною особливістю суперкомп'ютерів є векторні процесори, оснащені апаратурою для паралельного виконання операцій із багатовимірними цифровими об'єктами – векторами та матрицями. У них вбудовані векторні регістри та паралельний конвеєрний механізм обробки.

Якщо звичайному процесорі програміст виконує операції над кожним компонентом вектора по черзі, то векторному - видає відразу векторні команди.

Суперкомп'ютери використовують для вирішення завдань в аеродинаміці, метеорології, фізиці високих енергій, геофізиці.

Суперкомп'ютери знайшли своє застосування і у фінансовій сфері для обробки великих обсягів угод на біржах.

Мейнфрейми

Мейнфрейми- Це універсальні, великі комп'ютери загального призначення.

Вони займали панівну позицію на комп'ютерному ринку до 1980 років.

Спочатку мейнфрейми були призначені для обробки величезних обсягів інформації.

Мейнфрейми призначені для вирішення широкого класу науково-технічних завдань та є складними та дорогими машинами. Їх доцільно застосовувати у великих системах за наявності щонайменше 200 - 300 робочих місць.

Найбільший виробник мейнфреймів – фірма Ай-Бі-Ем (IBM).

Мейнфрейми відрізняються винятковою надійністю, високою швидкодією, дуже великою пропускною здатністю пристроїв введення та виведення інформації. До них можуть приєднуватись тисячі терміналів або мікрокомп'ютерів користувачів.

Мейнфрейми використовуються найбільшими корпораціями, урядовими установами, банками.

Мінікомп'ютери

Мінікомп'ютеризаймають проміжне положення між великими обчислювальними машинами та мікрокомп'ютерами.

Найчастіше в мінікомп'ютерах використовується архітектура RISC і UNIX і вони відіграють роль серверів, яких підключаються десятки і сотні терміналів чи мікрокомп'ютерів.

Мінікомп'ютери використовуються у великих фірмах, державних та наукових установах, навчальних закладах, комп'ютерних центрах для вирішення завдань, з якими не здатні впоратися мікрокомп'ютери, та для централізованого зберігання та переробки великих обсягів інформації.

Основними виробниками мінікомп'ютерів є фірми Ай-Ті-енд-Ті (AT&T), Інтел (Intel), Хьюлетт-Паккард (Hewlett-Packard), Digital Equipment.

Мікрокомп'ютери - це комп'ютери, у яких центральний процесор виконано як мікропроцесора.

Мікрокомп'ютери універсального призначення, розраховані на одного користувача та керовані однією людиною - персональні комп'ютери або скорочене вживання ПК.

Персональні комп'ютери

Персональні комп'ютеривипускають у стаціонарному (настільному) та в портативному виконанні.

Настільні мікрокомп'ютери здебільшого складаються з окремого системного блоку, в якому розміщуються внутрішні пристроїі вузли, а також з окремих зовнішніх пристроїв (монітор, клавіатура, маніпулятор-миша), без яких неможливе використання сучасних комп'ютерів.

При необхідності до системного блоку мікрокомп'ютера можуть приєднуватись додаткові зовнішні пристрої (принтер, сканер, акустичні системи, джойстик).

Портативні персональні комп'ютери

Портативні персональні комп'ютеривідомі насамперед у блокнотному (ноутбук) виконанні.

У ноутбуці всі зовнішні та внутрішні пристрої з'єднані в одному корпусі.

Як і до стаціонарного мікрокомп'ютера, до ноутбука можуть бути приєднані додаткові зовнішні пристрої.

PDA, електронні органайзери або палмтопи

Окремим видом мікрокомп'ютера вважаються кишенькові комп'ютери ( PDA, електронні органайзери, або палмтопи), невеликі пристрої вагою до 500 грамів і вміщені на кисті однієї руки.

Керування ними, як правило, відбувається за допомогою невеликого за розмірами та роздільною здатністю екрана, чутливого до натискання пальця або спеціального пера (стилуса), а клавіатура та миша відсутні. Деякі моделі, втім, містять мініатюрну фіксовану або клавіатуру, що висувається з корпусу.

У таких пристроях використовуються надекономічні процесори і Flash накопичувачі невеликого обсягу, тому їх обчислювальна потужність не можна порівняти з настільними персональними комп'ютерами.

Тим не менш, вони містять усі ознаки персонального комп'ютера: процесор, накопичувач, оперативну пам'ять, монітор, операційну систему, прикладне програмне забезпечення та навіть ігри.

Все популярнішими стають кишенькові персональні комп'ютери, що містять функції мобільного телефону (комунікатори). Вбудований комунікаційний модуль дозволяє не тільки здійснювати дзвінки, а й підключатися до інтернету у будь-якій точці, де є стільниковий зв'язоксумісного формату (GSM/GPRS, CDMA).

Для позначення всього класу кишенькових комп'ютерів англійськоювикористовується словосполучення Personal Digital Assistant, PDA, що російською можна перекласти як «особистий цифровий секретар».

Розрізняють також IBM PC сумісні мікрокомп'ютери (читається Ай-Бі-Ем Пі-Сі) та IBM PC несумісні мікрокомп'ютери.

Наприкінці 1990 року IBM PC-сумісні мікрокомп'ютери становили понад дев'яносто відсотків світового комп'ютерного парку. IBM PC був створений американською фірмою Ай-Бі-Ем (IBM) у серпні 1981; при його створенні був застосований принцип відкритої архітектури, який означає застосування в конструкції під час збирання комп'ютера готових блоків та пристроїв, а також стандартизацію способів з'єднання комп'ютерних пристроїв.

Принцип відкритої архітектури сприяв широкому поширенню IBM PC-сумісних мікрокомп'ютерів-клонів. Їхньою збіркою зайнялося безліч фірм, які в умовах вільної конкуренції змогли знизити в кілька разів ціну на мікрокомп'ютери, енергійно впроваджували у виробництво новітні технічні досягнення. Користувачі, у свою чергу, отримали можливість самостійно модернізувати свої мікрокомп'ютери та оснащувати їх додатковими пристроями сотень виробників.

Єдиний з IBM PC-несумісних мікрокомп'ютерів, що набув відносно широкого поширення, - комп'ютер Макінтош (Macintosh) фірми Apple. Працює під керуванням операційної системи Mac OS (нині - Mac OS X).

Комп'ютери Macintoshможуть використовуватися як повноцінні робочі станції, спеціалізовані комп'ютери, а також як офісні.

Є багатий вибір програмного забезпечення - системного та прикладного, у тому числі сумісного за форматами файлів з поширеними програмами PC (наприклад, Microsoft Word, Adobe Photoshop).

Історично склалося, що комп'ютери Macintosh широко використовуються у сфері комп'ютерної графіки та поліграфії.

У другій половині 1990 років у зв'язку з бурхливим розвитком глобальних комп'ютерних мережз'являється новий тип персонального комп'ютера - мережевий комп'ютер, призначений лише роботи у комп'ютерної мережі.

Мережному комп'ютеру не потрібні власна дискова пам'ять, дисководи.

Операційну систему, програми та інформацію він черпатиме в мережі.

Передбачається, що мережеві комп'ютерибудуть значно дешевшими за настільні персональні комп'ютери і поступово замінять їх у фірмах, що працюють зі спеціалізованими додатками (телефонний зв'язок, бронювання квитків), та в освітніх закладах.

Принципи роботи комп'ютера

Найважливішою функцією комп'ютера є перетворення даних (інформації), крім того, комп'ютер повинен мати можливість приймати, зберігати та виводити дані. У зв'язку з особливостями технічної реалізаціївнутрішнє представлення даних у комп'ютері відрізняється від подання користувача. Дані, з якими працює комп'ютер, можуть бути дискретними (тобто складеними з окремих частин) або безперервними. Перетворенням безперервних даних займаються звані аналогові комп'ютери, і з дискретними даними працюють цифрові комп'ютери, які у час найбільше поширення. Існують також комбіновані (аналого-цифрові) комп'ютери. Безперервні дані можуть бути перетворені на дискретні (процес дискретизації) з певною точністю (тобто кроком або частотою дискретизації). Таким чином, дані будь-якого роду можуть бути представлені в дискретному уніфікованому вигляді, наприклад, у вигляді послідовності знаків деякого алфавіту. Найбільш простим і зручним з погляду технічної реалізації є алфавіт, що складається всього з двох знаків з протилежними значеннями, - двійковий код, який записується у вигляді цифр «1» і «0». У двійковій системі числення знаки «1» та «0» називаються бітами. В електронних машинах значення одного знака буде наявність електричного сигналу, а іншого - відсутність сигналу.

Оскільки в сучасному цифровому комп'ютері будь-які дані (чи текст, малюнок, звук, відеозапис і т.д.) представлені у вигляді послідовності цифр, їх перетворення зводиться до математичних і логічних операцій (обчислень). Цим пояснюється назва «обчислювальна машина». З 1990-х у російській мові міцно вкоренився термін «комп'ютер», який з цілого ряду причин (інтеграція Росії у світове співтовариство, повсюдне впровадження «персональних комп'ютерів» (Personal Computer є торговою маркою фірми IBM), збільшення різнорідності виконуваних електронними машинами завдань та ін) витісняє термін «електронна обчислювальна машина».

На відміну від багатьох інших обчислювальних пристроїв (логарифмічної лінійки, рахунок або простих калькуляторів) комп'ютери забезпечують можливість часткової або повної автоматизації процесу вирішення складних завдань, що складаються з багатьох кроків. Автоматизація досягається за рахунок того, що будь-яке завдання, пов'язане з перетворенням інформації та керуванням машиною, формулюється у вигляді комп'ютерної програми. Комп'ютерна програмає алгоритм розв'язання задачі, записаний однією з мов програмування і перекладається машинний код, тобто. послідовність «1» та «0».

Пристрій комп'ютера

Функціонування комп'ютера забезпечується двома взаємопов'язаними і необхідними компонентами: технічним забезпеченням (hardware - «хард», «залізо»), тобто. комплексом технічних пристроїв, та програмним забезпеченням, ПЗ (software - «софт»), що включає системні та прикладні програми.

Найбільш загальні принципи побудови та функціонування комп'ютерів прийнято називати архітектурою. Вперше такі принципи були сформульовані 1946 року американським вченим Джоном фон Нейманом. Відповідно до архітектури фон Неймана до складу комп'ютера повинні входити: пристрій, що виконує арифметичні та логічні операції (АЛП); пристрій керування; запам'ятовуючий пристрій (ЗП) та зовнішні пристрої для введення-виведення даних. Більшість сучасних комп'ютерів загалом відповідає принципам фон Неймана, однак, арифметично-логічний пристрій та пристрій управління, як правило, об'єднані в центральний процесор – обчислювальний мозок машини. Багато швидкодіючих комп'ютерів здійснюють паралельну обробку даних на декількох процесорах (багатопроцесорні системи) або ядрах всередині одного процесора (багатоядерні процесори). Ці дані та програми зберігаються в різних пристроях, які узагальнено називають пам'яттю. Для довготривалого зберігання даних використовують енергонезалежні та ємні пристрої зовнішньої пам'яті(жорсткі диски, оптичні компакт-диски тощо). Для зберігання даних, що безпосередньо використовуються процесором у поточному сеансі роботи, застосовуються пристрої внутрішньої пам'яті, багато з яких (оперативна пам'ять, кеш-пам'ять) виконують роль буфера між процесором і повільнішими пристроями (зовнішньої) пам'яті. Введення та виведення даних у комп'ютер здійснюється за допомогою цілого ряду пристроїв (клавіатури, миші, сканера, монітора, принтера тощо).

Сучасний персональний комп'ютер (ПК), побудований з урахуванням відкритої архітектури, зазвичай, складається з системного блоку, у якому з допомогою системи шин материнської (системної) плати об'єднані все найважливіші пристрої, У тому мікропроцесор, модулі оперативної пам'яті, жорсткий диск, дисководи, а також карти розширення (для створення зображення служить відеокарта, для створення звуку - звукова карта, для підключення комп'ютера до мережі – мережна карта тощо). До системного блоку підключаються зовнішні пристрої, зокрема. пристрої введення та виведення інформації. У деяких комп'ютерах деякі пристрої можуть інтегруватися з іншими. Так, у корпусі портативних комп'ютерів (ноутбуки, КПК тощо) системний блок часто буває поєднаний із пристроями введення-виведення інформації. У бюджетних настільних комп'ютерахпристрої перетворення аудіо та відеосигналу, забезпечення мережної комунікації тощо. можуть бути інтегровані у чіпсет материнської плати.

Типи комп'ютерів

Існуючі комп'ютери можуть класифікуватися з різних підстав.

За обчислювальною потужністю та габаритами всі комп'ютери ділять на кілька класів. Найбільш потужні комп'ютери свого часу називають суперкомп'ютерами. Вони коштують мільйони доларів, випускаються партіями в десятки штук і використовуються лише для найскладніших і найважливіших розрахунків. Менш продуктивні, але доступніші так звані великі комп'ютери, які, як і суперкомп'ютери, потребують спеціального приміщення та високопрофесійного обслуговування. Проміжне положення займають комп'ютери середньої продуктивності та мінікомп'ютери. Створення мікропроцесорів призвело до появи класу мікрокомп'ютерів, до якого належать зокрема персональні комп'ютери та ноутбуки. Міні- та мікрокомп'ютери мають шинну організацію, стандартизоване апаратне та програмне забезпечення. Певна різниця в габаритах між представниками вищезгаданих класів досить очевидна, але відмінності у продуктивності залежать від часу випуску: деякі сучасні мікрокомп'ютери не поступаються продуктивністю застарілим машинам вищого класу.

За призначенням комп'ютери поділяють на універсальні (призначені на вирішення кола завдань), спеціалізовані (призначені на вирішення вузького класу певних завдань), управляючі (призначена автоматичного управління об'єктом (пристроєм, системою, процесом) у реальному масштабі часу), побутові (див. Домашній ПК) та ін.

За функціями, що виконуються у багатомашинних комплексах, поділяють хост та сервер.

За рівнем розвитку комп'ютери (з початком їхнього серійного виробництва) умовно поділяються на кілька поколінь. Кожне покоління відрізняється від інших архітектурою, елементною базою (особливо процесора), ступенем розвиненості програмних засобів та засобів взаємодії з користувачем, продуктивністю та іншими показниками. Тимчасові рамки поколінь комп'ютерної технікидосить розмиті, т.к. одночасно випускалися машини різних поколінь.

Історія обчислювальної техніки

Історія комп'ютера тісно пов'язана зі спробами полегшити та автоматизувати великі обсяги обчислень. Навіть прості арифметичні операції з великими числами складні для людського мозку. Тому вже в давнину з'явився найпростіший лічильний пристрій - абак. У сімнадцятому столітті було винайдено логарифмічна лінійка, що полегшує складні математичні розрахунки. У 1642 Блез Паскаль сконструював восьмирозрядний підсумовуючий механізм. Через два століття в 1820 році француз Шарль де Кольмар створив арифмометр, здатний виробляти множення і поділ. Цей пристрій міцно зайняв своє місце на бухгалтерських столах.

Всі основні ідеї, які лежать в основі роботи комп'ютерів, були викладені ще в 1833 р. англійським математиком Чарлзом Беббіджем. Він розробив проект машини для виконання наукових та технічних розрахунків, де передбачив основні пристрої сучасного комп'ютера, і навіть його завдання. Для введення та виведення даних Беббідж пропонував використовувати перфокарти – аркуші із щільного паперу з інформацією, що наноситься за допомогою отворів. На той час перфокарти вже використовувалися в текстильній промисловості. Управління такою машиною мало здійснюватися програмним шляхом.

Ідеї ​​Беббиджа стали реально втілюватися у життя наприкінці 19 століття. У 1888 американський інженер Герман Холлеріт сконструював першу електромеханічну лічильну машину. Ця машина, названа табулятором, могла зчитувати та сортувати статистичні записи, закодовані на перфокартах. У 1890 винахід Холлерита було вперше використано в 11-му американському переписі населення. Робота, яку п'ятсот співробітників виконували протягом семи років, Холлеріт зробив із 43 помічниками на 43 табуляторах за один місяць.

У 1896 році Герман Холлеріт заснував фірму Computing Tabulating Recording Company, яка стала основою для майбутньої Інтернешнл Бізнес Мешинс (International Business Machines Corporation, IBM) - компанії, що зробила гігантський внесок у розвиток світової комп'ютерної техніки.

Подальший розвиток науки та техніки дозволили у 1940-х роках побудувати перші обчислювальні машини. У лютому 1944 року на одному з підприємств Ай-Бі-Ем (IBM) у співпраці з вченими Гарвардського університету на замовлення ВМС США було створено машину «Марк-1». Це був монстр вагою близько 35 тонн. "Марк-1" був заснований на використанні електромеханічних реле і оперував десятковими числами, закодованими на перфострічці. Машина могла маніпулювати числами завдовжки до 23 розрядів. Для перемноження двох 23-розрядних чисел їй потрібно було чотири секунди.

Але електромеханічні реле працювали не досить швидко. Тому вже в 1943 р. американці почали розробку альтернативного варіанту - обчислювальної машини на основі електронних ламп. У 1946 році була побудована перша електронна обчислювальна машина ENIAC. Її вага складала 30 тонн, вона вимагала для розміщення 170 квадратних метрів площі. Замість тисяч електромеханічних деталей, ENIAC містив 18 тисяч електронних ламп. Вважала машина в двійковій системі і робила п'ять тисяч операцій складання або триста операцій множення за секунду.

Машина на електронних лампах працювала значно швидше, але самі електронні лампи часто виходили з ладу. Для їх заміни в 1947 американці Джон Бардін, Уолтер Браттейн і Вільям Бредфорд Шоклі запропонували використовувати винайдені ними стабільні перемикаючі напівпровідникові елементи - транзистори.

Удосконалення перших зразків обчислювальних машин призвело у 1951 до створення комп'ютера UNIVAC, призначеного для комерційного використання. UNIVAC став першим комп'ютером, що серійно випускався, а його перший екземпляр був переданий до Бюро перепису населення США.

З активним використанням транзисторів у 1950-х роках пов'язане народження другого покоління комп'ютерів. Один транзистор міг замінити 40 електронних ламп. В результаті швидкодія машин зросла в 10 разів при суттєвому зменшенні ваги та розмірів. У комп'ютерах стали застосовувати запам'ятовуючі пристрої з магнітних сердечників, здатні зберігати великий обсяг інформації.

У 1959 були винайдені інтегральні мікросхеми (чіпи), в яких всі електронні компоненти разом з провідниками містилися всередині кремнієвої пластинки. Застосування чіпів у комп'ютерах дозволяє скоротити шляхи проходження струму під час перемикання, і швидкість обчислень підвищується в десятки разів. Істотно зменшуються і габарити машин. Поява чіпа знаменувало народження третього покоління комп'ютерів.

На початку 1960-х років комп'ютери знайшли широке застосуваннядля обробки великої кількостістатистичних даних, провадження наукових розрахунків, вирішення оборонних завдань, створення автоматизованих системуправління. Висока ціна, складність та дорожнеча обслуговування великих обчислювальних машин обмежували їх використання у багатьох сферах. Однак процес мініатюризації комп'ютера дозволив у 1965 американській фірмі Digital Equipment випустити мінікомп'ютер PDP-8 ціною 20 тисяч доларів, що зробило комп'ютер доступним для середніх та дрібних комерційних компаній.

У 1970 році співробітник компанії Intel Едвард Хофф створив перший мікропроцесор, розмістивши кілька інтегральних мікросхем на одному кремнієвому кристалі. Цей революційний винахід кардинально перевернув уявлення про комп'ютери як про громіздкі, великовагові монстри. p align="justify"> З мікропроцесом з'являються мікрокомп'ютери - комп'ютери четвертого покоління, здатні розміститися на письмовому столі користувача.

У 1970-х років починаються спроби створення персонального комп'ютера - обчислювальної машини, призначеної для приватного користувача. У другій половині 1970-х років з'являються найбільш вдалі зразки мікрокомп'ютерів американської фірми Apple, але широкого поширення персональні комп'ютери отримали зі створенням серпні 1981 фірмою IBM моделі мікрокомп'ютера IBM PC. Застосування принципу відкритої архітектури, стандартизація основних комп'ютерних пристроїв та способів їх з'єднання призвели до масового виробництва клонів IBM PC, поширення мікрокомп'ютерів у всьому світі.

За останні десятиліття 20 століття мікрокомп'ютери пройшли значний еволюційний шлях, багаторазово збільшили свою швидкодію і обсяги інформації, що переробляється, але остаточно витіснити мінікомп'ютери і великі обчислювальні системи - мейнфрейми вони не змогли. Більше того, розвиток великих обчислювальних систем призвело до створення суперкомп'ютера – суперпродуктивної та супердорогої машини, здатної прораховувати модель ядерного вибуху або великого землетрусу. Наприкінці 20 століття людство вступило в стадію формування глобальної інформаційної мережі, здатної об'єднати можливості різних комп'ютерних систем.