Počítač je zariadenie, ktoré dokáže ukladať a vracať informácie, ktoré spracovávame, kedykoľvek chceme. Dnešné počítače sú schopné sledovať všeobecné súbory procesov nazývaných programy. Tieto programy umožňujú počítačom vykonávať najrôznejšie úlohy. Kompletný počítač obsahujúci hardvér, operačný systém (hlavný softvér) a periférne zariadenie požadované a používané na „úplnú“ prevádzku možno označiť ako počítačový systém. Tento výraz možno použiť aj pre skupinu počítačov pripojených a pracujúcich spoločne, najmä pre počítačovú sieť alebo zhluk počítačov. Prvým elektrickým počítačom je ENIAC.
Počítače sa v priebehu dejín objavovali v mnohých rôznych podobách. Prvé počítače v polovici 20. storočia boli veľké ako veľká miestnosť a spotrebovali stokrát viac energie ako súčasné počítače. Na začiatku 21. storočia boli počítače schopné zapadnúť do náramkových hodiniek a pracovať s malou batériou. Hlavným dôvodom, prečo sa dajú vyrobiť tak malé, je to, že v roku 1969 sa z polovodičov dali vyrobiť obvody, ktoré sa zmestia do veľmi malých priestorov. Počítače, ktoré dnes používame, dosiahli rýchlosť po 4004, čo bol prvý procesorový titul Intelu. Naša spoločnosť rozpoznala osobný počítač a jeho prenosný ekvivalent, prenosný počítač, ako symboly informačného veku a identifikovala ho s pojmom počítač. Dnes sú veľmi rozšírené. Základným princípom fungovania počítača je binárny číselný systém, to znamená kódy pozostávajúce iba z 0 a 1.
Schopnosť uložiť požadovaný softvér a kedykoľvek ho spustiť je hlavnou vlastnosťou, ktorá robí počítače univerzálnymi a odlišuje ich od kalkulačiek. Diplomová práca Church-Turing je matematickým vyjadrením tejto všestrannosti a zdôrazňuje, že každý počítač môže vykonávať úlohy iného. Takže nech je ich zložitosť akákoľvek, od vreckových počítačov až po superpočítače, všetci môžu robiť rovnaké úlohy bez pamäte a časových obmedzení.
História počítača
Mnoho zariadení známych v minulosti ako „počítače“ si podľa dnešných kritérií nezaslúži túto definíciu. Počítač pri štarte sözcüBol to názov pre objekty, ktorý uľahčil výpočtový proces. Počítačové príklady tohto raného obdobia zahŕňajú korálik s číslom (korálek) a stroj Antikitera (150 pred Kr. - 100 pred Kr.). O niekoľko storočí neskôr, vo svetle nových vedeckých objavov na konci stredoveku, patrí prvé zo série mechanických výpočtových zariadení vyvinutých európskymi inžiniermi Wilhelmovi Schickardovi (1623).
Žiadne z týchto zariadení však nespĺňa dnešnú definíciu počítača, pretože nie je možné ich softvérovo (ani inštalovať). Dierne štítky vyrobené Josephom Marie Jacquardom v roku 1801 na automatizáciu procesu na tkáčskom stave sa považujú za jednu z prvých stôp softvéru (inštalácie) vo vývojovom procese počítačov, aj keď obmedzene. Vďaka týmto kartám poskytnutým používateľom mohol tkáčsky stav prispôsobiť svoju činnosť kresbe opísanej s otvormi na karte.
V roku 1837 Charles Babbage skoncipoval a skonštruoval prvý plne programovateľný mechanický počítač, ktorý nazval Analytical Engine (analytický stroj). Tento stroj však nemohol vyvinúť z finančných dôvodov a z dôvodu nemožnosti dokončiť na ňom prácu.
Prvým veľkým využitím diernych štítkov bola kalkulačka, ktorú navrhol Herman Hollerith v roku 1890 na použitie v účtovníckych transakciách. Podnikaním, ku ktorému bola v tom čase spoločnosť Hollerith pridružená, bola spoločnosť IBM, ktorá sa v nasledujúcich rokoch stane globálnym počítačovým gigantom. Na konci 19. storočia sa začali objavovať aplikácie (technológie), ktoré by v nasledujúcich rokoch významne prispeli k rozvoju výpočtového hardvéru a teórií: dierne štítky, booleovská algebra, vesmírne elektrónky a prístroje pre diaľkové písanie.
V prvej polovici 20. storočia boli mnohé vedecké požiadavky uspokojené so stále zložitejšími analógovými počítačmi. Stále však mali ďaleko od úrovne neomylnosti dnešných počítačov.
V priebehu 1930. a 1940. rokov sa počítačové aplikácie neustále zdokonaľovali a nástup digitálneho elektronického počítača nastal až po vynájdení elektronických obvodov (1937). Medzi dôležité diela tohto obdobia patria:
- „Z stroje“ Konrada Zuseho. Z3 (1941) je prvý stroj, ktorý dokáže pracovať na binárnych číslach a pracovať s reálnymi číslami. V roku 1998 sa ukázalo, že je Z3 kompatibilný s Turingom, čím získal titul prvého počítača.
- Počítač Atanasoff-Berry (1941) bol založený na dištančných trubiciach a mal binárne číslo, ako aj pamäťový hardvér založený na kondenzátoroch.
- Počítač Colossus anglickej výroby (1944) preukázal, že použitie tisícov elektrónok, napriek obmedzenému firmvéru (inštalovateľnosti), môže byť dostatočne spoľahlivé. II. Bol použitý v druhej svetovej vojne na analýzu tajnej komunikácie nemeckých ozbrojených síl.
- Harvard Mark I (1944), počítač s obmedzenou konfigurovateľnosťou.
- ENIAC (1946) vyvinutý americkou armádou je založený na desatinných číslach a je prvým elektronickým počítačom na všeobecné účely.
Pri identifikácii nevýhod ENIAC vývojári pracovali na flexibilnejšom a elegantnejšom riešení a navrhli to, čo je dnes známe ako skrytá softvérová architektúra alebo viac obyčajne von Neumann architektúra. Po prvom zmienení o tomto dizajne v publikácii Johna von Neumanna (1945) bol vo Veľkej Británii (SSEM) dokončený prvý z počítačov vyvinutých na základe tejto architektúry. ENIAC, ktorý rovnakú architektúru získal o rok neskôr, dostal meno EDVAC.
Takmer všetky dnešné počítače sa prispôsobujú tejto architektúre, počítač sözcüPoužíva sa tiež ako definícia dňa. Preto sa podľa tejto definície síce zariadenia z minulosti nepočítajú ako počítače, ale v historickom kontexte sa o nich stále hovorí. Aj keď počítačová implementácia prešla od 1940. rokov XNUMX. storočia radikálnymi zmenami, väčšina z nich zostala verná architektúre von Neumann.
Po tom, čo sa počítače založené na vesmírnych elektródach používali aj v 1950. rokoch, sa v 1960. rokoch rozšírili rýchlejšie a lacnejšie počítače založené na tranzistoroch. V dôsledku týchto faktorov došlo k prechodu počítačov na masovú výrobu na bezprecedentnej úrovni. V 1970. rokoch došlo pri implementácii integrovaných obvodov a vývoji mikroprocesorov, ako je Intel 4004, k obrovskému zvýšeniu výkonu a spoľahlivosti, ako aj k zníženiu nákladov. V 1980. rokoch minulého storočia začali počítače zaujímať svoje miesto v riadiacich zariadeniach mnohých mechanických zariadení v každodennom živote, ako sú práčky. V rovnakom období si získavali popularitu osobné počítače. A konečne, s rozvojom internetu v 1990. rokoch, sa počítače stali bežnými zariadeniami, ako je televízia a telefón.
Podľa von Neumannovej architektúry sa počítače skladajú zo štyroch hlavných komponentov, ktoré majú aritmetickú logiku.
pamäť
Pamäť počítača sa dá považovať za množinu buniek, ktoré obsahujú čísla. Môže byť zapísaný do každej bunky a je možné čítať jeho obsah. Každá bunka má jedinečnú adresu. Jedným z príkazov by bolo napríklad zhrnúť obsah bunky číslo 34 do bunky číslo 5.689 78 a umiestniť ju do bunky 8. Čísla, ktoré obsahujú, môžu byť čokoľvek, číslo, príkaz, adresa, písmeno atď. Iba softvér, ktorý ho používa, určuje povahu jeho obsahu. Väčšina dnešných počítačov používa na ukladanie údajov binárne čísla a každá bunka môže obsahovať XNUMX bitov (tj. Jeden bajt).
Bajt teda môže predstavovať 255 rôznych čísel, ale môžu byť iba od 0 do 255 alebo od -128 do +127. Ak sa použije viac bytov usporiadaných vedľa seba (zvyčajne 2, 4 alebo 8), je možné zaznamenať oveľa väčšie čísla. Pamäť moderných počítačov obsahuje miliardy bajtov.
Počítače majú tri typy pamäte. Registre v procesore sú extrémne rýchle, ale majú veľmi obmedzenú kapacitu. Používajú sa na uspokojenie potreby procesora získať prístup k oveľa pomalšej hlavnej pamäti. Hlavná pamäť je rozdelená na pamäť s náhodným prístupom (REB alebo RAM, pamäť s náhodným prístupom) a pamäť iba na čítanie (SOB alebo ROM, pamäť iba na čítanie). Môže byť kedykoľvek zapísaný do pamäte RAM a jeho obsah sa zachová, iba pokiaľ je udržiavaný výkon. Obsahuje informácie, ktoré je možné prečítať a vopred načítať iba v pamäti ROM. Zachováva tento obsah bez ohľadu na silu. Napríklad keď sa akékoľvek údaje alebo príkaz nachádzajú v pamäti RAM, sú umiestnené v BIOS ROM, ktorý reguluje hardvér počítača.
Konečným podtypom pamäte je vyrovnávacia pamäť. Je umiestnený v procesore a je rýchlejší ako hlavná pamäť a má väčšiu kapacitu ako registre.
Vstup / výstup je nástroj, ktorý počítač používa na výmenu údajov z vonkajšieho sveta. Medzi bežne používané vstupné jednotky patrí klávesnica a myš a pre výstup obrazovka (alebo prehliadač, monitor), reproduktor a tlačiareň. Pevné a optické disky na druhej strane preberajú obe úlohy.
Počítačové siete
Počítače sa od 1950. rokov 1970. storočia používajú na koordináciu informácií v multimédiách. Systém americkej armády (SAGE) bol prvým komplexným príkladom takýchto systémov a tento systém bol priekopníkom mnohých komerčných systémov na špeciálne účely, ako napríklad (Sabre). V 1990. rokoch položili americkí inžinieri základy takzvanej počítačovej siete prepojením počítačov (ARPANET) v rámci vojenského projektu. V priebehu času sa táto počítačová sieť neobmedzovala iba na vojenské a akademické jednotky, ale rozšírila sa a dnes sa interne vytvorili milióny počítačov Bilgisunar (internet alebo všeobecná sieť). V XNUMX. rokoch sa počítačové siete rozšírili protokolmi nazvanými Global Network (World Wide Web, WWW) vyvinutými vo švajčiarskom výskumnom centre CERN, aplikáciami ako e-mail a lacné hardvérové riešenia ako ethernet.
technické vybavenie
Pojem hardvér zahŕňa všetky hmatové súčasti počítača.
| Periférne jednotky (vstup / výstup) | Prihlásenie | Myš, klávesnica, joystick, prehliadač |
| výjazd | Monitor, tlačiareň, reproduktor | |
| Obaja | Disketová jednotka, pevný disk, optický disk | |
| Prepojovacie jednotky | Krátky dosah | RS-232, SCSI, PCI, USB |
| Dlhý dosah (počítačové siete) | Ethernet, ATM, FDDI |
Vstupné / výstupné jednotky
Vstup / výstup umožňuje komunikáciu medzi rôznymi funkčnými jednotkami (subsystémami) systému na spracovanie údajov alebo na zasielanie informačných signálov priamo do týchto rozhraní.
Vstupy sú signály prijaté z rôznych jednotiek. Výstupy sú signály vysielané do týchto jednotiek. I / O zariadenia používa používateľ (alebo iné systémy) na pripojenie k počítaču. Napríklad klávesnica a myš sú vstupné zariadenia počítača. Obrazovka, reproduktor a tlačiareň sú výstupné zariadenia počítača. Rôzne zariadenia používajú na spojenie s počítačom vstupné a výstupné signály. Príkladom môžu byť modem a karty na pripojenie.
Klávesnica a myš berú ako vstup fyzické pohyby používateľov a privádzajú tieto fyzické pohyby na úroveň, ktorej počítače rozumejú. Výstupné jednotky (napríklad tlačiareň, reproduktor, obrazovka) berú výstupné signály produkované počítačom ako vstupné signály a konvertujú ich na výstupy, ktoré môžu používatelia vidieť a čítať.
V architektúre počítača tvoria centrálna procesorová jednotka (CPU) a hlavná pamäť srdce počítača. Pretože pamäť môže priamo čítať údaje v centrálnej procesorovej jednotke a zapisovať údaje priamo do centrálnej procesorovej jednotky s vlastnými pokynmi. Napríklad disketová jednotka berie do úvahy vstupno-výstupné signály. Poskytovanie I / O metód centrálnou procesorovou jednotkou pomáha dokončiť ovládače zariadení v počítačovom programovaní na nízkej úrovni.
Operačné systémy na vysokej úrovni a programovanie na vysokej úrovni umožňujú pracovať rozlíšením ideálnych konceptov I / O a základných prvkov. Napríklad programovací jazyk C obsahuje funkcie na usporiadanie I / O softvéru. Tieto funkcie umožňujú čítanie údajov zo súborov a zápis do týchto súborov.
softvér
Pojem softvér popisuje všetky nehmotné komponenty v počítači: softvér, protokoly a dáta sú všetko softvér.
| OS | Unix / BSD | UNIX V, AIX, HP-UX, Solaris (SunOS), FreeBSD, NetBSD, IRIX |
| GNU / Linux | Linuxové distribúcie | |
| Microsoft Windows | Windows 3.0, Windows 3.1, Windows 95, Windows 98, Windows NT, Windows CE, Windows XP, Windows Vista, Windows 7, Windows 8 Windows 8.1 Windows 10 | |
| DOS | DOS / 360, QDOS, DRDOS, PC-DOS, MS-DOS, FreeDOS | |
| Mac OS | Mac OS X | |
| Zabudované operačné systémy a operačné systémy v reálnom čase | Zabudované operačné systémy | |
| knižnice | multimediálne | DirectX, OpenGL, OpenAL |
| Softvérová knižnica | C knižnica | |
| Údaje | Komunikačné pravidlo | TCP / IP, Kermit, FTP, HTTP, SMTP, NNTP |
| Formáty dokumentov | HTML, XML, JPEG, MPEG, PNG | |
| používateľské rozhranie | Grafické užívateľské rozhranie (WIMP) | Microsoft Windows, GNOME, KDE, QNX Photon, CDE, GEM |
| Textové užívateľské rozhranie | Príkazový riadok, Shell | |
| Diğer | ||
| prihláška | kancelária | Textový procesor, DTP, Prezentačný softvér, Systém správy databáz, Tabuľkový procesor, Účtovný softvér |
| Prístup k počítaču | Skener, e-mailový klient, globálny webový server, softvér na rýchle zasielanie správ | |
| dizajn | Počítačom podporovaný dizajn, Počítačom podporovaná výroba | |
| grafy | Editor mobilnej grafiky, Editor smerovej grafiky, 3D modelár, Editor animácií, 3D počítačová grafika, Strih videa, Spracovanie obrazu | |
| Číselný zvuk | Digitálny zvukový editor, audio prehrávač | |
| Softvérové inžinierstvo | Kompilátor, Prekladateľ, Tlmočník, Debugger, Textový editor, Integrované vývojové prostredie, Kontrola výkonu, Kontrola zmien, Správa konfigurácie softvéru | |
| Hry | Stratégia, dobrodružstvo, logické hry, simulácia, hranie rolí, interaktívna fikcia | |
| Ek | Artificial +, antivírusový softvér, správca dokumentov |
Buďte prvý komentár