Компьютер: строение и анализ

Вы попали на наш сайт потому, что интересуетесь историей создания, развитием и устройством ЭВМ компьютеров. Ну что же давайте начнем с того, что же такое компьютер?

Этимология

Слово компьютер является производным от английских слов to compute, computer, английское слово, в свою очередь, происходит от латинского computāre — «вычислять». Первоначально в английском языке это слово означало человека, производящего арифметические вычисления с привлечением или без привлечения механических устройств. В дальнейшем его значение было перенесено на сами машины, однако современные компьютеры выполняют множество задач, не связанных напрямую с математикой.

Next

История#1

Здесь можно начать с 3000 лет до н.э., когда в Древнем Вавилоне были изобретены первые счёты — абак, но мы пожалуй начнем чуть дальше, допустим с 1642 года. В этом году Блез Паскаль представляет «Паскалину»(на картинке) — первое реально осуществлённое и получившее известность механическое цифровое вычислительное устройство. Прототип устройства суммировал и вычитал пятиразрядные десятичные числа. Паскаль изготовил более десяти таких вычислителей, причём последние модели оперировали числами с восемью десятичными разрядами.

Next

История#2

Следующая важная веха в истории компьютеров - 1673 год. Немецкий философ и математик Готфрид Вильгельм Лейбниц построил механический калькулятор. Позже Лейбниц описал двоичную систему счисления и обнаружил, что если записывать определенные группы двоичных чисел одно под другим, то нули и единицы в вертикальных столбцах будут регулярно повторяться. Это открытие навело его на мысль, что существуют совершенно новые законы математики. Лейбниц решил, что двоичный код оптимален для системы механики, которая может работать на основе перемежающихся активных и пассивных простых циклов. Он пытался применить двоичный код в механике и даже сделал чертёж вычислительной машины, работавшей на основе его новой математики, но вскоре понял, что технологические возможности его времени не позволяют создать такую машину, но сама догадка была пророческой!

Next

История#3

В 1822 году — английский математик Чарльз Бэббидж изобрёл, но не смог построить, первую разностную машину(на картинке).Это был довольно универсальный вычислительный прибор, уже значительно более схожий с ЭВМ.

Next

История#4

1840 год — Томас Фаулер построил деревянную троичную счётную машину с троичной симметричной системой счисления(на рисунке предположительно именно она), чем примечательно это событие? Я думаю многие не задумывались над тем, что система исчисления компьютера не обязательно должна быть двоичной, хотя как мы увидим она одна из самых эффективных.

Next

История#5

1855 год — братья Георг и Эдвард Шутц из Стокгольма(к огромной радости самого Бэббиджа) реализовали первую разностную машину на основе работ Чарльза Бэббиджа.

Next

История#6

1884—1887 годы — Холлерит разработал электрическую табулирующую систему, которая использовалась в переписях населения США 1890 и 1900 годов и Российской империи в 1897 году. Это важно, тем, что это было первое не математическое применение "компьютера".

Next

История#7

Эти две даты обьединены именем Конрада Цузе(справа), в 1938 году — он построил свою первую машину, названную Z1. Это полностью механическая программируемая цифровая машина. Модель была пробной и в практической работе не использовалась. Её восстановленная версия хранится в Немецком техническом музее в Берлине. В том же году Цузе приступил к созданию машины Z2 (Сначала эти компьютеры назывались V1 и V2. По немецки это звучит «Фау1» и «Фау2» и чтобы их не путали с ракетами, компьютеры переименовали в Z1 и Z2).В 1941 году — Конрад Цузе создаёт первую вычислительную машину Z3(справа), обладающую всеми свойствами современного компьютера.

Next

История#8

1942 год — в Университете штата Айова Джон Атанасов и его аспирант Клиффорд Берри создали (а точнее — разработали и начали монтировать) первый в США электронный цифровой компьютер ABC(на картинке). Хотя эта машина так и не была завершена (Атанасов ушёл в действующую армию), она, как пишут историки, оказала большое влияние на Джона Мокли, создавшего двумя годами позже ЭВМ ЭНИАК.

Next

История#9

Конец 1943 года — заработала британская вычислительная машина специального назначения Colossus. Машина работала над расшифровкой секретных кодов фашистской Германии, что сильно помогло во время войны.

Next

История#10

1944 год — Конрад Цузе(тот самый) разработал ещё более быстрый компьютер Z4, а также первый язык программирования высокого уровня Планкалкюль. Это событие открывает новую эру в эволюции компьютеров.

Next

История#11

1946 год — создана первая универсальная электронная цифровая вычислительная машина ЭНИАК. Это уже компьютер в современном смысле этого слова, да конечно вид у него мягко говоря не самый современный, но сама идея та же!

Next

История#12

Далее(списком):

Next

История#12 и последняя

После изобретения интегральной схемы развитие компьютерной техники резко ускорилось. Этот эмпирический факт, замеченный в 1965 году соучредителем компании Intel Гордоном Е. Муром, назвали по его имени Законом Мура. Столь же стремительно развивается и процесс миниатюризации компьютеров. Первые электронно-вычислительные машины (например, такие, как созданный в 1946 году ЭНИАК) были огромными устройствами, весящими тонны, занимавшими целые комнаты и требовавшими большого количества обслуживающего персонала для успешного функционирования. Они были настолько дороги, что их могли позволить себе только правительства и большие исследовательские организации, и представлялись настолько экзотическими, что казалось, будто небольшая горстка таких систем сможет удовлетворить любые будущие потребности. В контрасте с этим, современные компьютеры — гораздо более мощные и компактные и гораздо менее дорогие — стали воистину вездесущими.

Next

Формфактор и эволюция.

Компьютеры прошли большой путь: от деревянных машин и металлических "шкафов" размером с комнату, до миниатюрных трансформеров и планшетов. Давайте прежде чем разбираться внутри компьютеров окинем взглядом все их многообразие:

Из чего же состоит компьютер?

Естественно охватить все компьютеры в их многообразии невозможно, поэтому рассмотрим самые распространенные сейчас компьютеры. Мы расскажем лишь о тех из их частей, которые используются повсеместно, например системный блок и вентилятор не используются во многих ноутбуках и планшетах, в отличие от процессора и оперативной памяти, кстати с них мы и начнем:

Процессор

Центра́льный проце́ссор(CPU) — электронный блок либо интегральная схема, исполняющая код программ, главная часть аппаратного обеспечения компьютера или программируемого логического контроллера. Иногда называют микропроцессором или просто процессором. Изначально термин центральное процессорное устройство описывал специализированный класс логических машин, предназначенных для выполнения сложных компьютерных программ. Вследствие довольно точного соответствия этого назначения функциям существовавших в то время компьютерных процессоров, он естественным образом был перенесён на сами компьютеры. Начало применения термина и его аббревиатуры по отношению к компьютерным системам было положено в 1960-е годы. Устройство, архитектура и реализация процессоров с тех пор неоднократно менялись, однако их основные исполняемые функции остались теми же, что и прежде. Главными характеристиками ЦПУ являются: тактовая частота, производительность, энергопотребление, нормы литографического процесса, используемого при производстве (например 28нм) и архитектура.

Next

Оперативная память.

Операти́вная па́мять (Random Access Memory, RAM, память с произвольным доступом; ОЗУ) — энергозависимая часть системы компьютерной памяти, в которой временно хранятся входные, выходные и промежуточные данные; программы процессора.

В общем случае, ОЗУ содержит программы и данные ОС и запущенные прикладные программы пользователя и данные этих программ, поэтому от объёма оперативной памяти зависит количество задач, которые одновременно может выполнять компьютер под управлением ОС.

Next

Жесткий диск.

Жесткий диск, в компьютерном сленге «винче́стер» — запоминающее устройство (устройство хранения информации) произвольного доступа, основанное на принципе магнитной записи. Является основным накопителем данных в большинстве компьютеров. Впервые в 1956г имел обьем 2-3мб и стоил дикие деньги, сейчас спокойно можно найти ж.д. на 6-10тб(террабайт)

Next

Материнская плата

Материнская плата — сложная многослойная печатная плата, являющаяся основой построения вычислительной системы (компьютера).В качестве основных (несъёмных) частей материнская плата имеет разъём процессора, микросхемы чипсета (иногда построенного на хабовой архитектуре, подробнее см. северный мост, южный мост), загрузочного ПЗУ, контроллеров шин и интерфейсов ввода-вывода и периферийных устройств. ОЗУ в виде модулей памяти устанавливаются в специально предназначенные разъёмы; в слоты расширения устанавливаются карты расширения.Дополнительная система охлаждения и периферийные устройства монтируются внутри шасси, в совокупности формируя важнейшую часть компьютера.

Next

Видеокарта

Видеока́рта — электронное устройство, преобразующее графический образ, хранящийся как содержимое памяти компьютера (или самого адаптера), в форму, пригодную для дальнейшего вывода на экран монитора. Первые мониторы, построенные на электронно-лучевых трубках, работали по телевизионному принципу сканирования экрана электронным лучом, и для отображения требовался видеосигнал, генерируемый видеокартой. Однако эта базовая функция, оставаясь нужной и востребованной, ушла в тень, перестав определять уровень возможностей формирования изображения - качество видеосигнала (чёткость изображения) очень мало связано с ценой и техническим уровнем современной видеокарты. В первую очередь, сейчас под графическим адаптером понимают устройство с графическим процессором — графический ускоритель, который и занимается формированием самого графического образа. Современные видеокарты не ограничиваются простым выводом изображения, они имеют встроенный графический процессор, который может производить дополнительную обработку, снимая эту задачу с центрального процессора компьютера. Например, все современные видеокарты Nvidia и AMD (ATi) осуществляют рендеринг графического конвейера OpenGL и DirectX на аппаратном уровне. В последнее время также имеет место тенденция использовать вычислительные возможности графического процессора для решения неграфических задач.

Next

Экран.

(не обязательно именно монитор)Экран - самое важное средство вывода информациии, его основные характеристики - разрешение и цветопередача. Современные компьютерные экраны имеют разрешение 1024*1024px минимально, исключение составляют некоторые мобильные и носимые pc, среди мониторов уже распространнены модели с разрешением: 4000 x 3000 !

Next

Операционная система.

Какой компьютер без о.с? Какие существуют семейства о.с., сейчас мы это и узнаем!

Windows(8.1)

Передовая операционная система от Microsoft. Отличается быстродействием, красивым дизайном и, к сожалению, не маленькой ценой. Полностью открытая(доступны все корневые каталоги).

Next

Mac os(Maveric)

Операционная система от Apple. Сделана только под одну архитектуру(железо), поэтому нельзя установить ее на произвольный компьютер. Полностью закрытая(доступны все корневые каталоги).

Next

Ubuntu Linux

Открытая бесплатная ос, отличается невероятной безопасностью и открытым кодом, также наиболее высокое быстродействие. Правда мало программ, которые работают на предведущих двух ос запустятся здесь, но к счастью есть их аналоги(не всегда качественные).

Next

Мобильные ос.

Android, Ios, Bada, Blackberry, Firefox os - это не полный их список, к тому же постоянно появляются новые! Ну на этом моменте закончим и, перейдем к применению.

Next

Применение

Первые компьютеры создавались исключительно для вычислений (что отражено в названиях «компьютер» и «ЭВМ»). Даже самые примитивные компьютеры в этой области во много раз превосходят людей (если не считать некоторых уникальных людей-счётчиков). Не случайно первым высокоуровневым языком программирования был Фортран, предназначенный исключительно для выполнения математических расчётов.

2)Вторым крупным применением были базы данных. Прежде всего, они были нужны правительствам и банкам. Базы данных требуют уже более сложных компьютеров с развитыми системами ввода-вывода и хранения информации. Для этих целей был разработан язык Кобол. Позже появились СУБД со своими собственными языками программирования.

3)Третьим применением было управление всевозможными устройствами. Здесь развитие шло от узкоспециализированных устройств (часто аналоговых) к постепенному внедрению стандартных компьютерных систем, на которых запускаются управляющие программы. Кроме того, всё бо́льшая часть техники начинает включать в себя управляющий компьютер.

4)Четвёртое. Компьютеры развились настолько, что стали главным информационным инструментом как в офисе, так и дома. Теперь почти любая работа с информацией зачастую осуществляется через компьютер — будь то набор текста или просмотр фильмов. Это относится и к хранению информации, и к её пересылке по каналам связи. Основное применение современных домашних компьютеров — навигация в Интернете и игры.

5)Пятое. Современные суперкомпьютеры используются для компьютерного моделирования сложных физических, биологических, метеорологических и других процессов и решения прикладных задач. Например, для моделирования ядерных реакций или климатических изменений. Некоторые проекты проводятся при помощи распределённых вычислений, когда большое число относительно слабых компьютеров одновременно работает над небольшими частями общей задачи, формируя таким образом очень мощный компьютер.

6)Наиболее сложным и слаборазвитым применением компьютеров является искусственный интеллект — применение компьютеров для решения таких задач, где нет чётко определённого более или менее простого алгоритма. Примеры таких задач — игры, машинный перевод текста, экспертные системы.

А в России и про образование что нибудь?

Про Россию и Школы, немного ненавязчивой инфографики:

Ну и напоследок самое вкусное!

Компьютеры такие разные:

Умные часы...

...и доски...

...супер...

...и нано...

...нейронные...

....за 1 минуту...

...и живые:)...

Но это все только начало! Удачи!