О компьютерах информация: КОМПЬЮТЕР | Энциклопедия Кругосвет

компьютер | это… Что такое компьютер?

КОМПЬЮ́ТЕР -а; м. [англ. computer] Электронно-вычислительная машина. Компьютеры пятого поколения. Персональный к. Работать с компьютером.

◁ Компью́терный, -ая, -ое. К-ая техника. К-ое устройство. К-ое обслуживание технологических линий. К. игры (программы, созданные для развлечения, забавы).

* * *

компью́тер

(англ. computer, от лат. computo — считаю), то же, что ЭВМ; термин, получивший распространение в научно-популярной и научной литературе, является транскрипцией английского слова computer, что означает вычислитель.

* * *

КОМПЬЮТЕР

КОМПЬЮ́ТЕР (англ. computer, от лат. computo — считаю), машина для приема, переработки, хранения и выдачи информации в электронном виде, которая может воспринимать и выполнять сложные последовательности вычислительных операций по заданной инструкции — программе (см. ПРОГРАММА (для ЭВМ)) .

С начала 1990-х годов термин «компьютер» вытеснил термин «электронная вычислительная машина (см. ЭЛЕКТРОННАЯ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНАЯ МАШИНА)» (ЭВМ), которое, в свою очередь, в 1960-х годах заменило понятие «цифровая вычислительная машина (см. ЦИФРОВАЯ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНАЯ МАШИНА (ЦВМ))» (ЦВМ). Все эти три термина в русском языке считаются равнозначными. Само слово «компьютер» является транскрипцией английского слова computer, что означает вычислитель. Английское понятие «computer» гораздо шире, чем понятие «компьютер» в русском языке. В английском языке компьютером называют любое устройство, способное производить математические расчеты, вплоть до логарифмической линейки (см. ЛОГАРИФМИЧЕСКАЯ ЛИНЕЙКА), но чаще в это понятие объединяют все типы вычислительных машин, как аналоговые (смотри Аналоговые вычислительные машины (см. АНАЛОГОВАЯ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНАЯ МАШИНА)), так и цифровые.

Хотя компьютеры создавались для численных расчетов, оказалось, что они могут обрабатывать и другие виды информации, так как практически все виды информации могут быть представлены в цифровой форме. Для обработки различной информации компьютеры снабжаются средствами для ее преобразования в цифровую форму и обратно. Поэтому с помощью компьютера можно производить не только численные расчеты, но и работать с текстами, рисунками, фотографиями, видео, звуком, управлять производством и транспортом, осуществлять различные виды связи. Компьютеры превратились в универсальные средства для обработки всех видов информации, используемых человеком.

Принципы работы компьютера
При создании первых вычислительных машин в 1945 математик Джон фон Нейман (см. НЕЙМАН Джон) описал основы конструкции компьютера. Согласно принципам фон Неймана, компьютер должен иметь следующие устройства:

Арифметическо-логическое устройство — для непосредственного осуществления вычислений и логических операций.

Устройство управления — для организации процесса управления программ.

Запоминающее устройство (память) — для хранения программ и информации.

Внешние устройства — для ввода и вывода информации.
Подавляющее большинство компьютеров в своих основных чертах соответствует принципам фон Неймана, но схема устройства современных компьютеров несколько отличается от классической схемы. В частности, арифметическо-логическое устройство и устройство управления, как правило, объединены в центральный процессор. Многие быстродействующие компьютеры осуществляют параллельную обработку данных на нескольких процессорах.

Компьютерная информация хранится в электронном виде в различных запоминающих устройствах, которые называют компьютерной памятью. Для долговременного хранения информации используются постоянные носители компьютерной памяти, которые служат при вводе данных в компьютер и при выводе результатов его работы. Для хранения выполняемых в данный момент программ и промежуточных данных используется оперативная память компьютера, которая работает значительно быстрее постоянных носителей памяти.

В компьютерах используется двоичная система счисления, которая основана на двух цифрах,«0» и «1». Информация любого типа может быть закодирована с использованием двух цифр и помещена в оперативную или постоянную память компьютера. Использование двоичной системы счисления позволяет сделать устройство компьютера максимально простым. Впервые принцип двоичного счисления был сформулирован в 17 веке немецким математиком Готфридом Лейбницем (см. ЛЕЙБНИЦ Готфрид Вильгельм).

Для обозначения двоичных цифр применяется термин бит — сокращение английского словосочетания «двоичная цифра» (binary digit — bit). Для передачи и хранения информации применяют восьмибитовые коды — байты (byte). Существует 256 восьмибитовых чисел. Этого достаточно для кодирования всех заглавных и строчных букв национальных алфавитов, цифр, знаков препинания, символов и служебных кодов, используемых при передаче информации.

В байтах измеряют количество информации. В одном байте достаточно информации для представления одной буквы алфавита или двух десятичных цифр. Килобайт (Кбайт) равен 2¹⁰ байт = 1024 байтам, мегабайт (1 Мбайт = 1024 Кбайт = 1048576 байт), гигабайт (1 Гбайт = 1024 Мбайт = 1073741824 байт). Современные носители информации имеют емкость до нескольких гигабайт.

Работа компьютера обеспечивается, с одной стороны, аппаратными устройствами, а с другой — программами. Аппаратное обеспечение включает в себя внутренние компоненты (прежде всего интегральные микросхемы, в том числе процессоры, а также системные и интерфейсные платы) и внешние устройства (мониторы, принтеры, модемы, акустические системы). Компьютерные программы подразделяются на три категории:

Прикладные программы, которые непосредственно выполняют необходимые пользователю компьютера работы (редактирование текстов, обработка информационных массивов, просмотр видео, пересылка сообщений).

Системные программы, особую роль среди которых играет операционная система — программа, управляющая компьютером, запускающая другие программы и выполняющая сервисные функции при работе компьютера. Другие сервисные программы обычно выполняют различные вспомогательные функции — создают резервные копии используемой информации, проверяют работоспособность устройств компьютеров.

Инструментальные программы (системы программирования), которые помогают создавать новые программы для компьютера.

Типы компьютеров
Весь спектр современных вычислительных систем можно разделить на три больших класса: миникомпьютеры (см. МИНИКОМПЬЮТЕР)и микрокомпьютеры (см. МИКРОКОМПЬЮТЕР), мейнфреймы (см. МЕЙНФРЕЙМ), суперкомпьютеры (см. СУПЕРКОМПЬЮТЕР). В настоящее время вычислительные системы различают прежде всего по функциональным возможностям.

Основными признаками миникомпьютеров и микрокомпьютеров является шинная организация системы, высокая стандартизация аппаратных и программных средств, ориентация на широкий круг потребителей. Микрокомпьютер, или персональный компьютер (см. ПЕРСОНАЛЬНЫЙ КОМПЬЮТЕР), появился в середине 1970-х годов. Его цена и размеры были во много раз меньше, чем у наиболее распространенных в то время больших вычислительных машин, и предназначен он был для одновременной работы с одним пользователем, тогда как большие компьютеры, как правило, поддерживают одновременную работу многих пользователей.

За двадцать лет развития персональные компьютеры превратились в мощные высокопроизводительные устройства по обработке самых различных видов информации, которые качественно расширили сферу применения вычислительных машин. Современные персональные компьютеры имеют практически те же характеристики, что и миникомпьютеры 1980-х годов. Мощность микрокомпьютера позволяет его использовать в качестве сервера для организации работы многих персональных компьютеров в сети.

Персональные компьютеры выпускают в стационарном (настольном) и в портативном исполнении. Стационарные микрокомпьютеры в большинстве случаев состоят из отдельного системного блока, в котором размещаются внутренние устройства и узлы, а также из отдельных внешних устройств (монитор (см. МОНИТОР компьютерный), клавиатура (см. КЛАВИАТУРА (компьютерная)), манипулятор-мышь (см. МЫШЬ компьютерная)), без которых немыслимо использование современных компьютеров. При необходимости к системному блоку микрокомпьютера могут подсоединяться дополнительные внешние устройства (принтер (см. ПРИНТЕР), сканер (см. СКАНЕР) , акустические системы, джойстик).

Портативные персональные компьютеры известны прежде всего в блокнотном (ноутбук (см. НОУТБУК)) исполнении. В ноутбуке все внешние и внутренние устройства соединены в одном корпусе. Так же как и к стационарному микрокомпьютеру, к ноутбуку могут быть подсоединены дополнительные внешние устройства.

Различают также IBM PC-совместимые микрокомпьютеры (читается Ай-Би-Эм Пи-Си) и IBM PC-несовместимые микрокомпьютеры. В конце 1990-х годов IBM PC-совместимые микрокомпьютеры составляли более девяноста процентов мирового компьютерного парка. IBM PC был создан американской фирмой Ай-Би-Эм (см. АЙ-БИ-ЭМ) (IBM) в августе 1981; при его создании был применен принцип открытой архитектуры, который означает применение в конструкции при сборке компьютера готовых блоков и устройств, а также стандартизацию способов соединения компьютерных устройств.

Принцип открытой архитектуры способствовал широкому распространению IBM PC-совместимых микрокомпьютеров-клонов. Их сборкой занялось множество фирм, которые в условиях свободной конкуренции смогли снизить в несколько раз цену на микрокомпьютеры, энергично внедряли в производство новейшие технические достижения. Пользователи, в свою очередь, получили возможность самостоятельно модернизировать свои микрокомпьютеры и оснащать их дополнительными устройствами сотен производителей.

Единственный из IBM PC-несовместимых микрокомпьютеров, получивший относительно широкое распространение, — компьютер Макинтош (Macintosh). Начиная с 1980-х годов микрокомпьютеры Макинтош американской фирмы Эпл (Apple) составляли достойную конкуренцию IBM PC-совместимым микрокомпьютерам, так как, несмотря на свою дороговизну, они обеспечивали пользователю наглядный графический интерфейс, были значительно проще в эксплуатации и обладали большими возможностями. Начиная с 1990-х годов разница между возможностями Макинтошей и IBM PC все более нивелируется. Последние были оснащены операционными системами с графическим интерфейсом (Windows, OS/2), многочисленными рассчитанными на них прикладными программами. В настоящее время Макинтоши удерживают лидирующие позиции лишь на рынке настольных издательских систем.

Во второй половине 1990-х годов в связи с бурным развитием глобальных компьютерных сетей (см. КОМПЬЮТЕРНАЯ СЕТЬ) появляется новый тип персонального компьютера — сетевой компьютер, который предназначен только для работы в компьютерной сети. Сетевому компьютеру не нужны собственная дисковая память, дисководы. Операционную систему, программы и информацию он будет черпать в сети. Предполагается, что сетевые компьютеры будут значительно дешевле настольных персональных компьютеров и постепенно заменят их в фирмах, работающих со специализированными приложениями (телефонная связь, бронирование билетов), и в образовательных учреждениях.

Отдельным видом микрокомпьютера считаются карманные компьютеры (электронные органайзеры, или палмтопы (см. КАРМАННЫЙ ПЕРСОНАЛЬНЫЙ КОМПЬЮТЕР)), небольшие устройства весом до 500 граммов и умещающиеся на кисти одной руки. Большинство палмтопов не являлись IBM PC-совместимыми микрокомпьютерами. Лишь в конце 1990-х годов появились карманные компьютеры с операционными системами, позволяющими вести обмен информацией с другими типами компьютеров, подключать палмтопы к глобальным компьютерным сетям. В карманных компьютерах нет ни жесткого диска, ни дисководов. Некоторые из них имеют миниатюрную клавиатуру, но есть модели и без клавиатуры — управление их работой осуществляется нажатиями или рисованием специальным пером прямо по экрану. Наиболее распространены карманные компьютеры фирм Эпл (Apple), Хьюлетт-Паккард (см. ХЬЮЛЕТТ-ПАККАРД)(Hewlett-Packard), Сони (см. СОНИ (компания)) (Sony), Псион (Psion).

Рабочие станции развились из младших моделей миникомпьютеров как переходный вид между микрокомпьютером и миникомпьютером. Внешне они не отличались от стационарных микрокомпьютеров и с течением времени разница между ними нивелировалась. В 1980-е годы к рабочим станциям подсоединялись терминалы — отдельные рабочие места с клавиатурами и мониторами. Терминалы позволяли использовать рабочие станции нескольким человекам.

Позднее на рабочих станциях стал работать один пользователь, и они стали отличаться от персональных микрокомпьютеров лишь большей мощностью. В настоящее время рабочими станциями называют офисные персональные микрокомпьютеры, используемые для интенсивных вычислений. Обычно это работа с профессиональными научными и инженерными прикладными программами, разработка программного обеспечения. Существуют специализированные графические рабочие станции для работы с трехмерной графикой.

Миникомпьютеры занимают промежуточное положение между большими вычислительными машинами и микрокомпьютерами. В большинстве случаев в миникомпьютерах используется архитектура RISC и UNIX и они играют роль серверов, к которым подключаются десятки и сотни терминалов или микрокомпьютеров. Миникомпьютеры используются в крупных фирмах, государственных и научных учреждениях, учебных заведениях, компьютерных центрах для решения задач, с которыми не способны справиться микрокомпьютеры, и для централизованного хранения и переработки больших объемов информации. Основными производителями миникомпьютеров являются фирмы Ай-Ти-энд-Ти (AT&T), Интел (см. ИНТЕЛ) (Intel), Хьюлетт-Паккард (Hewlett-Packard), Digital Equipment.

Мейнфреймы — это универсальные, большие компьютеры общего назначения. Они занимали господствующие позиции на компьютерном рынке до 1980-х годов. Изначально мейнфреймы были предназначены для обработки огромных объемов информации. Наиболее крупный производитель мейнфреймов — фирма Ай-Би-Эм (IBM). Мейнфреймы отличаются исключительной надежностью, высоким быстродействием, очень большой пропускной способностью устройств ввода и вывода информации. К ним могут подсоединяться тысячи терминалов или микрокомпьютеров пользователей. Мейнфреймы используются крупнейшими корпорациями, правительственными учреждениями, банками.

С расцветом микрокомпьютеров и миникомпьютерных систем значение мейнфреймов сократилось. Однако компания Ай-Би-Эм (IBM) перешла к производству компьютеров на новой концептуальной архитектуре ESA/390, которая позволяет использовать мейнфреймы в качестве центра неоднородного вычислительного комплекса.

Стоимость мейнфреймов относительно высока: один компьютер с пакетом прикладных программ оценивается минимум в миллион долларов. Несмотря на это, они активно используются в финансовой сфере и оборонном комплексе, где занимают от 20 до 30 процентов компьютерного парка, так как использование мейнфреймов для централизованного хранения и обработки достаточно большого объема информации обходится дешевле, чем обслуживание распределенных систем обработки данных, состоящих из сотен и тысяч персональных компьютеров.

Суперкомпьютеры необходимы для работы с приложениями, требующими производительности как минимум в сотни миллиардов операций с плавающей точкой в секунду. Столь громадные объемы вычислений нужны для решения задач в аэродинамике, метеорологии, физике высоких энергий, геофизике. Суперкомпьютеры нашли свое применение и в финансовой сфере при обработке больших объемов сделок на биржах. Их отличает высокая стоимость — от пятнадцати миллионов долларов, поэтому решение о покупке таких машин нередко принимается на государственном уровне, развита система торговли подержанными суперкомпьютерами.

История компьютера
История компьютера тесным образом связана с попытками облегчить и автоматизировать большие объемы вычислений. Даже простые арифметические операции с большими числами затруднительны для человеческого мозга. Поэтому уже в древности появилось простейшее счетное устройство — абак (см. АБАК (счеты)). В семнадцатом веке была изобретена логарифмическая линейка, облегчающая сложные математические расчеты. В 1642 Блез Паскаль (см. ПАСКАЛЬ Блез) сконструировал восьмиразрядный суммирующий механизм. Два столетия спустя в 1820 француз Шарль де Кольмар создал арифмометр, способный производить умножение и деление. Этот прибор прочно занял свое место на бухгалтерских столах.

Все основные идеи, которые лежат в основе работы компьютеров, были изложены еще в 1833 английским математиком Чарлзом Бэббиджем (см. БЭББИДЖ Чарльз). Он разработал проект машины для выполнения научных и технических расчетов, где предугадал основные устройства современного компьютера, а также его задачи. Для ввода и вывода данных Бэббидж предлагал использовать перфокарты — листы из плотной бумаги с информацией, наносимой с помощью отверстий. В то время перфокарты уже использовались в текстильной промышленности. Управление такой машиной должно было осуществляться программным путем.

Идеи Бэббиджа стали реально воплощаться в жизнь в конце 19 века. В 1888 американский инженер Герман Холлерит (см. ХОЛЛЕРИТ Герман) сконструировал первую электромеханическую счетную машину. Эта машина, названная табулятором, могла считывать и сортировать статистические записи, закодированные на перфокартах. В 1890 изобретение Холлерита было впервые использовано в 11-й американской переписи населения. Работа, которую пятьсот сотрудников выполняли в течение семи лет, Холлерит сделал с 43 помощниками на 43 табуляторах за один месяц.

В 1896 Герман Холлерит основал фирму Computing Tabulating Recording Company, которая стала основой для будущей Интернэшнл Бизнес Мэшинс (см. ИНТЕРНЭШНЛ БИЗНЕС МЭШИНС) (International Business Machines Corporation, IBM) — компании, внесшей гигантский вклад в развитие мировой компьютерной техники.

Дальнейшее развитие науки и техники позволили в 1940-х годах построить первые вычислительные машины. В феврале 1944 на одном из предприятий Ай-Би-Эм (IBM) в сотрудничестве с учеными Гарвардского университета по заказу ВМС США была создана машина «Марк-1». Это был монстр весом около 35 тонн. «Марк-1» был основан на использовании электромеханических реле и оперировал десятичными числами, закодированными на перфоленте. Машина могла манипулировать числами длиной до 23 разрядов. Для перемножения двух 23-разрядных чисел ей было необходимо четыре секунды.

Но электромеханические реле работали недостаточно быстро. Поэтому уже в 1943 американцы начали разработку альтернативного варианта — вычислительной машины на основе электронных ламп. В 1946 была построена первая электронная вычислительная машина ENIAC. Ее вес составлял 30 тонн, она требовала для размещения 170 квадратных метров площади. Вместо тысяч электромеханических деталей ENIAC содержал 18 тысяч электронных ламп. Считала машина в двоичной системе и производила пять тысяч операций сложения или триста операций умножения в секунду.

Машина на электронных лампах работала существенно быстрее, но сами электронные лампы часто выходили из строя. Для их замены в 1947 американцы Джон Бардин (см. БАРДИН Джон), Уолтер Браттейн (см. БРАТТЕЙН Уолтер)и Уильям Брэдфорд Шокли (см. ШОКЛИ Уильям)предложили использовать изобретенные ими стабильные переключающие полупроводниковые элементы —транзисторы (см. ТРАНЗИСТОР) .

Совершенствование первых образцов вычислительных машин привело в 1951 к созданию компьютера UNIVAC, предназначенного для коммерческого использования. UNIVAC стал первым серийно выпускавшимся компьютером, а его первый экземпляр был передан в Бюро переписи населения США.

С активным внедрением транзисторов в 1950-х годах связано рождение второго поколения компьютеров. Один транзистор был способен заменить 40 электронных ламп. В результате быстродействие машин возросло в 10 раз при существенном уменьшении веса и размеров. В компьютерах стали применять запоминающие устройства из магнитных сердечников, способные хранить большой объем информации.

В 1959 были изобретены интегральные микросхемы (см. ИНТЕГРАЛЬНАЯ СХЕМА) (чипы), в которых все электронные компоненты вместе с проводниками помещались внутри кремниевой пластинки. Применение чипов в компьютерах позволяет сократить пути прохождения тока при переключениях, и скорость вычислений повышается в десятки раз. Существенно уменьшаются и габариты машин. Появление чипа знаменовало собой рождение третьего поколения компьютеров.

К началу 1960-х годов компьютеры нашли широкое применение для обработки большого количества статистических данных, производства научных расчетов, решения оборонных задач, создания автоматизированных систем управления. Высокая цена, сложность и дороговизна обслуживания больших вычислительных машин ограничивали их использование во многих сферах. Однако процесс миниатюризации компьютера позволил в 1965 американской фирме Digital Equipment выпустить миникомпьютер PDP-8 ценой в 20 тысяч долларов, что сделало компьютер доступным для средних и мелких коммерческих компаний.

В 1970 сотрудник компании Intel Эдвард Хофф создал первый микропроцессор, разместив несколько интегральных микросхем на одном кремниевом кристалле. Это революционное изобретение кардинально перевернуло представление о компьютерах как о громоздких, тяжеловесных монстрах. С микропроцессом появляются микрокомпьютеры — компьютеры четвертого поколения, способные разместиться на письменном столе пользователя.

В середине 1970-х годов начинают предприниматься попытки создания персонального компьютера — вычислительной машины, предназначенной для частного пользователя. Во второй половине 1970-х годов появляются наиболее удачные образцы микрокомпьютеров американской фирмы Эпл (Apple), но широкое распространение персональные компьютеры получили с созданием в августе 1981 фирмой Ай-Би-Эм (IBM) модели микрокомпьютера IBM PC. Применение принципа открытой архитектуры, стандартизация основных компьютерных устройств и способов их соединения привели к массовому производству клонов IBM PC, широкому распространению микрокомпьютеров во всем мире.

За последние десятилетия 20 века микрокомпьютеры проделали значительный эволюционный путь, многократно увеличили свое быстродействие и объемы перерабатываемой информации, но окончательно вытеснить миникомпьютеры и большие вычислительные системы — мейнфреймы они не смогли. Более того, развитие больших вычислительных систем привело к созданию суперкомпьютера — суперпроизводительной и супердорогой машины, способной просчитывать модель ядерного взрыва или крупного землетрясения. В конце 20 века человечество вступило в стадию формирования глобальной информационной сети, которая способна объединить возможности различных компьютерных систем.

Общие сведения о компьютерах — Информационные технологии (учебное пособие)

    Компьютер— это устройство или система, способное выполнять заданную, чётко определённую изменяемую последовательность операций. Это чаще всего операции численных расчётов и манипулирования данными, однако сюда относятся и операции ввода-вывода.

    В конце XIX века Герман Холлерит в Америке изобрел счетно-перфорационные машины. В них использовались перфокарты для хранения числовой информации.

    Каждая такая машина могла выполнять только одну определенную программу, манипулируя с перфокартами и числами, пробитыми на них.Счетно-перфорационные машины осуществляли перфорацию, сортировку, суммирование, вывод на печать числовых таблиц. На этих машинах удавалось решать многие типовые задачи статистической обработки, бухгалтерского учета и другие.

 Г. Холлерит основал фирму по выпуску счетно-перфорационных машин, которая затем была преобразована в фирму IBM — ныне самого известного в мире производителя компьютеров.

 Непосредственными предшественниками ЭВМ были релейные вычислительные машины.

 К 30-м годам XX века получила большое развитие релейная автоматика, которая позволяла кодировать информацию в двоичном виде.

 В процессе работы релейной машины происходят переключения тысяч реле из одного состояния в другое.

В первой половине XX века бурно развивалась радиотехника. Основным элементом радиоприемников и радиопередатчиков в то время были электронно-вакуумные лампы.

 Электронные лампы стали технической основой для первых электронно-вычислительных машин (ЭВМ).

 Первая ЭВМ — универсальная машина на электронных лампах построена в США в 1945 году.

Эта машина называлась ENIAC (расшифровывается так: электронный цифровой интегратор и вычислитель). Конструкторами ENIAC были Дж.Моучли и Дж.Эккерт.

 Скорость счета этой машины превосходила скорость релейных машин того времени в тысячу раз.

 Первый электронный компьютер ENIAC программировался с помощью штеккерно-коммутационного способа, то есть программа строилась путем соединения проводниками отдельных блоков машины на коммутационной доске.

 Эта сложная и утомительная процедура подготовки машины к работе делала ее неудобной в эксплуатации.

 Основные идеи, по которым долгие годы развивалась вычислительная техника, были разработаны крупнейшим американским математиком Джоном фон Нейманом

 В 1946 году в журнале «Nature» вышла статья Дж. фон Неймана, Г. Голдстайна и А. Беркса «Предварительное рассмотрение логической конструкции электронного вычислительного устройства».

 В этой статье были изложены принципы устройства и работы ЭВМ. Главный из них — принцип хранимой в памяти программы, согласно которому данные и программа помещаются в общую память машины.

 Принципиальное описание устройства и работы компьютера принято называть архитектурой ЭВМ. Идеи, изложенные в упомянутой выше статье, получили название «архитектура ЭВМ Дж. фон Неймана».

 В 1949 году была построена первая ЭВМ с архитектурой Неймана — английская машина EDSAC.

 Годом позже появилась американская ЭВМ EDVAC. Названные машины существовали в единственных экземплярах. Серийное производство ЭВМ началось в развитых странах мира в 50-х годах.

 В нашей стране первая ЭВМ была создана в 1951 году. Называлась она МЭСМ — малая электронная счетная машина. Конструктором МЭСМ был Сергей Алексеевич Лебедев

 Под руководством С.А. Лебедева в 50-х годах были построены серийные ламповые ЭВМ БЭСМ-1 (большая электронная счетная машина), БЭСМ-2, М-20.

 В то время эти машины были одними из лучших в мире.

 В 60-х годах С.А. Лебедев руководил разработкой полупроводниковых ЭВМ БЭСМ-ЗМ, БЭСМ-4, М-220, М-222.

 Выдающимся достижением того периода была машина БЭСМ-6. Это первая отечественная и одна из первых в мире ЭВМ с быстродействием 1 миллион операций в секунду. Последующие идеи и разработки С.А. Лебедева способствовали созданию более совершенных машин следующих поколений.

Электронно-вычислительную технику принято делить на поколения

Смены поколений чаще всего были связаны со сменой элементной базы ЭВМ, с прогрессом электронной техники.

 Это всегда приводило к росту вычислительной мощности ЭВМ, то есть быстродействия и объема памяти.

 Но это не единственное следствие смены поколений. При таких переходах, происходили существенные изменения в архитектуре ЭВМ, расширялся круг задач, решаемых на ЭВМ, менялся способ взаимодействия между пользователем и компьютером.

     Первое поколение ЭВМ — ламповые машины 50-х годов. Скорость счета самых быстрых машин первого поколения доходила до 20 тысяч операций в секунду (ЭВМ М-20).Для ввода программ и данных использовались перфоленты и перфокарты.

 Поскольку внутренняя память этих машин была невелика (могла вместить в себя несколько тысяч чисел и команд программы), то они, главным образом, использовались для инженерных и научных расчетов, не связанных с переработкой больших объемов данных.

Это были довольно громоздкие сооружения, содержавшие в себе тысячи ламп, занимавшие иногда сотни квадратных метров, потреблявшие электроэнергию в сотни киловатт

 Программы для таких машин составлялись на языках машинных команд. Это довольно трудоемкая работа.

 Поэтому программирование в те времена было доступно немногим.

 В 1949 году в США был создан первый полупроводниковый прибор, заменяющий электронную лампу. Он получил название транзистор. Транзисторы быстро внедрялись в радиотехнику.

    Второе поколение ЭВМ В 60-х годах транзисторы стали элементной базой для ЭВМ второго поколения.

Переход на полупроводниковые элементы улучшил качество ЭВМ по всем параметрам: они стали компактнее, надежнее, менее энергоемкими

 Быстродействие большинства машин достигло десятков и сотен тысяч операций в секунду.Объем внутренней памяти возрос в сотни раз по сравнению с ЭВМ первого поколения.

 Большое развитие получили устройства внешней (магнитной) памяти: магнитные барабаны, накопители на магнитных лентах.

 Благодаря этому появилась возможность создавать на ЭВМ информационно-справочные, поисковые системы.

 Такие системы связаны с необходимостью длительно хранить на магнитных носителях большие объемы информации.

 Во времена второго поколения активно стали развиваться языки программирования высокого уровня. Первыми из них были ФОРТРАН, АЛГОЛ, КОБОЛ.

 Составление программы перестало зависеть от модели машины, сделалось проще, понятнее, доступнее.

 Программирование как элемент грамотности стало широко распространяться, главным образом среди людей с высшим образованием.

Третье поколение ЭВМ создавалось на новой элементной базе — интегральных схемах. С помощью очень сложной технологии специалисты научились монтировать на маленькой пластине из полупроводникового материала, площадью менее 1 см, достаточно сложные электронные схемы.

 Их назвали интегральными схемами (ИС)

 Первые ИС содержали в себе десятки, затем — сотни элементов (транзисторов, сопротивлений и др. ).

 Когда степень интеграции (количество элементов) приблизилась к тысяче, их стали называть большими интегральными схемами — БИС; затем появились сверхбольшие интегральные схемы — СБИС.

 ЭВМ третьего поколения начали производиться во второй половине 60-х годов, когда американская фирма IBM приступила к выпуску системы машин IBM-360. Это были машины на ИС.

 Немного позднее стали выпускаться машины серии IBM-370, построенные на БИС.

 В Советском Союзе в 70-х годах начался выпуск машин серии ЕС ЭВМ (Единая Система ЭВМ) по образцу IBM-360/370.

 Переход к третьему поколению связан с существенными изменениями архитектуры ЭВМ.

Появилась возможность выполнять одновременно несколько программ на одной машине. Такой режим работы называется мультипрограммным (многопрограммным) режимом.

 Скорость работы наиболее мощных моделей ЭВМ достигла нескольких миллионов операций в секунду.

 На машинах третьего поколения появился новый тип внешних запоминающих устройств —магнитные диски.

 Как и на магнитных лентах, на дисках можно хранить неограниченное количество информации.

 Но накопители на магнитных дисках (НМД) работают гораздо быстрее, чем НМЛ.

 Широко используются новые типы устройств ввода-вывода: дисплеи, графопостроители.

 В этот период существенно расширились области применения ЭВМ. Стали создаваться базы данных, первые системы искусственного интеллекта, системы автоматизированного проектирования (САПР) и управления (АСУ).

В 70-е годы получила мощное развитие линия малых (мини) ЭВМ. Своеобразным эталоном здесь стали машины американской фирмы DEC серии PDP-11.

 В нашей стране по этому образцу создавалась серия машин СМ ЭВМ (Система Малых ЭВМ). Они меньше, дешевле, надежнее больших машин.

 Машины этого типа хорошо приспособлены для целей управления различными техническими объектами: производственными установками, лабораторным оборудованием, транспортными средствами. По этой причине их называют управляющими машинами.

 Во второй половине 70-х годов производство мини-ЭВМ превысило производство больших машин.

 Четвертое поколение ЭВМ Очередное революционное событие в электронике произошло в 1971 году, когда американская фирма Intel объявила о создании микропроцессора.

Микропроцессор — это сверхбольшая интегральная схема, способная выполнять функции основного блока компьютера — процессора

 Микропроцессор — это миниатюрный мозг, работающий по программе, заложенной в его память.

 Первоначально микропроцессоры стали встраивать в различные технические устройства: станки, автомобили, самолеты. Такие микропроцессоры осуществляют автоматическое управление работой этой техники.

 Соединив микропроцессор с устройствами ввода-вывода, внешней памяти, получили новый тип компьютера: микроЭВМ

 МикроЭВМ относятся к машинам четвертого поколения.

 Существенным отличием микроЭВМ от своих предшественников являются их малые габариты (размеры бытового телевизора) и сравнительная дешевизна.

 Это первый тип компьютеров, который появился в розничной продаже.

 Самой популярной разновидностью ЭВМ сегодня являются персональные компьютеры

Появление феномена персональных компьютеров связано с именами двух американских специалистов: Стива Джобса и Стива Возняка.

 В 1976 году на свет появился их первый серийный ПК Apple-1, а в 1977 году — Apple-2.

 Сущность того, что такое персональный компьютер, кратко можно сформулировать так:

 ПК — это микроЭВМ с «дружественным» к пользователю аппаратным и программным обеспечением.  

В аппаратном комплекте ПК используется

• цветной графический дисплей,

• манипуляторы типа «мышь»,

• «джойстик»,

• удобная клавиатура,

• удобные для пользователя компактные диски (магнитные и оптические).

Программное обеспечение позволяет человеку легко общаться с машиной, быстро усваивать основные приемы работы с ней, получать пользу от компьютера, не прибегая к программированию.

 Общение человека и ПК может принимать форму игры с красочными картинками на экране, звуковым сопровождением.

Неудивительно, что машины с такими свойствами быстро приобрели популярность, причем не только среди специалистов.

 ПК становится такой же привычной бытовой техникой, как радиоприемник или телевизор. Их выпускают огромными тиражами, продают в магазинах.

С 1980 года «законодателем мод» на рынке ПК становится американская фирма IBM.

 Ее конструкторам удалось создать такую архитектуру, которая стала фактически международным стандартом на профессиональные ПК. Машины этой серии получили название IBM PC (Personal Computer).

 В конце 80-х — начале 90-х годов большую популярность приобрели машины фирмы Apple Corporation марки Macintosh. В США они широко используются в системе образования.

Появление и распространение ПК по своему значению для общественного развития сопоставимо с появлением книгопечатания.

 Именно ПК сделали компьютерную грамотность массовым явлением.

 С развитием этого типа машин появилось понятие «информационные технологии», без которых уже становится невозможным обойтись в большинстве областей деятельности человека.

Есть и другая линия в развитии ЭВМ четвертого поколения. Это — суперЭВМ. Машины этого класса имеют быстродействие сотни миллионов и миллиарды операций в секунду.

 Первой суперЭВМ четвертого поколения была американская машина ILLIAC-4, за ней появились CRAY, CYBER и др.

 Из отечественных машин к этой серии относится многопроцессорный вычислительный комплекс ЭЛЬБРУС.

ЭВМ пятого поколения — это машины недалекого будущего. Основным их качеством должен быть высокий интеллектуальный уровень.

 Машины пятого поколения — это реализованный искусственный интеллект.

В них будет возможным ввод с голоса, голосовое общение, машинное «зрение», машинное «осязание».

 Многое уже практически сделано в этом направлении

История компьютеров: краткая хронология

Когда вы покупаете по ссылкам на нашем сайте, мы можем получать комиссионные. Вот как это работает.

(Изображение предоставлено: Getty/Science & Society Picture Library)

История компьютеров насчитывает более 200 лет. Сначала теоретизированные математиками и предпринимателями, в 19 веке механические вычислительные машины были спроектированы и построены для решения все более сложных задач обработки чисел. Развитие технологий позволило к началу 20 века создавать еще более сложные компьютеры, а компьютеры становились больше и мощнее.

Сегодня компьютеры почти неотличимы от разработок 19-го века, таких как аналитическая машина Чарльза Бэббиджа, или даже от огромных компьютеров 20-го века, которые занимали целые комнаты, таких как электронный числовой интегратор и калькулятор.

Вот краткая история компьютеров, от их примитивного происхождения до мощных современных машин, которые выходят в Интернет, запускают игры и транслируют мультимедиа.

XIX век

1801: Жозеф Мари Жаккар, французский торговец и изобретатель, изобретает ткацкий станок, в котором перфокарты используются для автоматического ткачества ткани. Ранние компьютеры использовали аналогичные перфокарты.

1821: Английский математик Чарльз Бэббидж задумал паровую счетную машину, которая могла бы вычислять таблицы чисел. По данным Университет Миннесоты .

1848: Ада Лавлейс, английский математик и дочь поэта лорда Байрона, пишет первую в мире компьютерную программу. По словам Анны Зифферт, профессора теоретической математики Мюнстерского университета в Германии, Лавлейс пишет первую программу, переводя статью об аналитической машине Бэббиджа с французского на английский. «Она также дает свои собственные комментарии к тексту. Ее аннотации, называемые просто «заметками», оказываются в три раза длиннее фактической расшифровки», — написал Зифферт в статье для Общество Макса Планка . «Лавлейс также добавляет пошаговое описание вычисления чисел Бернулли с помощью машины Бэббиджа — по сути, алгоритм — что, по сути, делает ее первым в мире программистом». Числа Бернулли — это последовательность рациональных чисел, часто используемая в вычислениях.

Знаменитый математик Чарльз Бэббидж разработал компьютер викторианской эпохи под названием Аналитическая машина. Это часть мельницы с печатающим механизмом. (Изображение предоставлено: Getty/Science & Society Picture Library)

1853: Шведский изобретатель Пер Георг Шойц и его сын Эдвард разработали первый в мире печатный калькулятор. Эта машина важна тем, что она первой «вычислила табличные различия и распечатала результаты», согласно книге Уты С. Мерцбах «Георг Шойц и первый печатный калькулятор» (Smithsonian Institution Press, 1977).

1890: Герман Холлерит разрабатывает систему перфокарт для подсчета результатов переписи населения США 1890 года. По данным Колумбийский университет Холлерит позже основывает компанию, которая в конечном итоге станет International Business Machines Corporation ( IBM ).

Начало 20 века

1931: В Массачусетском технологическом институте (MIT) Ванневар Буш изобретает и строит дифференциальный анализатор, первый крупномасштабный автоматический механический аналоговый компьютер общего назначения, согласно стандарту Стэнфордского университета .

1936: Алан Тьюринг , британский ученый и математик, представляет принцип универсальной машины, позже названной машиной Тьюринга, в статье под названием «О вычислимых числах…» согласно книге Криса Бернхардта « Видение Тьюринга » (The MIT Press , 2017). Машины Тьюринга способны вычислить все, что можно вычислить. Центральная концепция современного компьютера основана на его идеях. Позже Тьюринг участвовал в разработке бомбы Тьюринга-Уэлчмана, электромеханического устройства, предназначенного для расшифровки нацистских кодов во время Второй мировой войны.0019 Национальный музей вычислительной техники .

1937: Джон Винсент Атанасофф, профессор физики и математики Университета штата Айова, подает заявку на получение гранта на создание первого компьютера, работающего только на электричестве, без использования шестерен, кулачков, ремней или валов.

Недавно отремонтированный гараж, где в 1939 году Билл Хьюлетт и Дэйв Паккард начали свой бизнес Hewlett Packard, в Пало-Альто, Калифорния. (Изображение предоставлено: Гетти / Дэвид Пол Моррис)

1939: Дэвид Паккард и Билл Хьюлетт основали компанию Hewlett Packard в Пало-Альто, Калифорния. Пара выбирает название своей новой компании подбрасыванием монеты, и первая штаб-квартира Hewlett-Packard находится в гараже Packard, согласно MIT .

1941: Немецкий изобретатель и инженер Конрад Цузе завершает работу над своей машиной Z3, первым в мире цифровым компьютером, согласно книге Джерарда О’Регана « Краткая история вычислений » (Springer, 2021). Машина была уничтожена во время бомбардировки Берлина во время Второй мировой войны. Цузе бежал из немецкой столицы после поражения нацистской Германии и позже выпустил первый в мире коммерческий цифровой компьютер Z4 в 1919 году.50, по словам О’Регана.

1941: Атанасов и его аспирант Клиффорд Берри проектируют первый цифровой электронный компьютер в США, названный компьютером Атанасова-Берри (ABC). Согласно книге « Birthing the Computer » (Cambridge Scholars Publishing, 2016)

1945, это первый случай, когда компьютер может хранить информацию в своей основной памяти и выполнять одну операцию каждые 15 секунд. : Два профессора Пенсильванского университета, Джон Мочли и Дж. Преспер Эккерт, проектируют и создают электронный числовой интегратор и калькулятор (ENIAC). Эта машина является первым «автоматическим, универсальным, электронным, десятичным, цифровым компьютером», согласно книге Эдвина Д. Рейли «Вехи компьютерных наук и информационных технологий» (Greenwood Press, 2003).

Компьютерные операторы программируют ENIAC, первый автоматический электронный десятичный цифровой компьютер общего назначения, подключая и отключая кабели и регулируя переключатели (Изображение предоставлено: Getty / Historical)

1946: Мокли и Преспер уходят Университет Пенсильвании и получить финансирование от Бюро переписи населения для создания UNIVAC, первого коммерческого компьютера для бизнеса и государственных приложений.

1947: Уильям Шокли, Джон Бардин и Уолтер Браттейн из Bell Laboratories изобретают транзистор. Они узнают, как сделать электрический выключатель из твердых материалов и без вакуума.

1949: Команда Кембриджского университета разрабатывает автоматический калькулятор с электронным хранением задержки (EDSAC), «первый практичный компьютер с хранимой в памяти программой», по словам О’Регана. «EDSAC запустила свою первую программу в мае 1949 года, когда вычислила таблицу квадратов и список простых чисел, — писал О’Реган. В ноябре 1949 года ученые из Совета по научным и промышленным исследованиям (CSIR), который теперь называется CSIRO, построили первый в Австралии цифровой компьютер под названием Автоматический компьютер Совета по научным и промышленным исследованиям (CSIRAC). По словам О’Регана, CSIRAC — это первый в мире цифровой компьютер для воспроизведения музыки.

Конец 20-го века

1953: Грейс Хоппер разрабатывает первый компьютерный язык, который в конечном итоге становится известным как COBOL, что означает COMmon, Business-Oriented Language согласно National Museum of American History . Позже Хоппер была названа «Первой леди программного обеспечения» в ее посмертной цитате из Президентской медали свободы. Томас Джонсон Уотсон-младший, сын генерального директора IBM Томаса Джонсона Уотсона-старшего, разрабатывает IBM 701 EDPM, чтобы помочь Организации Объединенных Наций следить за Кореей во время войны.

1954: Джон Бэкус и его команда программистов из IBM публикуют документ, описывающий их недавно созданный язык программирования FORTRAN, аббревиатуру FORmula TRANslation, согласно MIT .

1958: Джек Килби и Роберт Нойс представили интегральную схему, известную как компьютерный чип. Позже Килби получает Нобелевскую премию по физике за свою работу.

1968: Дуглас Энгельбарт демонстрирует прототип современного компьютера на Осенней объединенной компьютерной конференции в Сан-Франциско. Его презентация под названием «Исследовательский центр развития человеческого интеллекта» включает в себя живую демонстрацию его компьютера, включая мышь и графический интерфейс пользователя (GUI).0019 Институт Дуга Энгельбарта . Это знаменует собой превращение компьютера из специализированной машины для ученых в технологию, более доступную для широкой публики.

Первая компьютерная мышь была изобретена в 1963 году Дугласом С. Энгельбартом и представлена ​​на Осенней объединенной компьютерной конференции в 1968 году (Изображение предоставлено Getty / Apic)

1969: Кен Томпсон, Деннис Ритчи и группа других разработчиков в Bell Labs производят UNIX, операционную систему, которая, согласно Bell Labs . . Команда разработчиков UNIX продолжила разработку операционной системы с использованием языка программирования C, который они также оптимизировали.

1970: Недавно созданная компания Intel представляет Intel 1103, первую микросхему памяти с динамическим доступом (DRAM).

1971: Группа инженеров IBM во главе с Аланом Шугартом изобретает «дискету», позволяющую обмениваться данными между разными компьютерами.

1972: Ральф Бэр, немецко-американский инженер, выпускает Magnavox Odyssey, первую в мире домашнюю игровую консоль, 19 сентября.72, по данным Компьютерного музея Америки . Несколько месяцев спустя предприниматель Нолан Бушнелл и инженер Эл Алкорн из Atari выпускают Pong, первую в мире коммерчески успешную видеоигру.

1973: Роберт Меткалф, член научно-исследовательского отдела Xerox, разрабатывает Ethernet для соединения нескольких компьютеров и другого оборудования.

1977: Commodore Personal Electronic Transactor (PET) выпущен на рынок домашних компьютеров с 8-битным микропроцессором MOS Technology 6502, который управляет экраном, клавиатурой и кассетным проигрывателем. По словам О’Регана, PET особенно успешна на рынке образования.

1975: На обложке январского номера журнала «Популярная электроника» Altair 8080 назван «первым в мире комплектом миникомпьютеров, способным конкурировать с коммерческими моделями». Увидев номер журнала, два «компьютерщика», Пол Аллен и Билл Гейтс, предлагают написать программное обеспечение для «Альтаира» с использованием нового языка BASIC. 4 апреля, после успеха этого первого начинания, двое друзей детства создают собственную компанию по разработке программного обеспечения Microsoft.

1976: Стив Джобс и Стив Возняк основали Apple Computer в День дурака. По данным Массачусетского технологического института, они представляют Apple I, первый компьютер с односхемной платой и постоянной памятью.

Компьютер Apple I, разработанный Стивом Возняком, Стивеном Джобсом и Роном Уэйном, представлял собой простую печатную плату, к которой энтузиасты добавляли дисплей и клавиатуру. (Изображение предоставлено: Getty/Science & Society Picture Library)

1977: Radio Shack начал свою первую производственную партию из 3000 компьютеров TRS-80 Model 1, пренебрежительно известных как «Trash 80», по цене 599 долларов, по данным National Музей американской истории. В течение года компания приняла 250 000 заказов на компьютер, согласно книге « Как энтузиасты TRS-80 помогли разжечь компьютерную революцию »(The Seeker Books, 2007).

1978: VisiCalc, первая программа для работы с электронными таблицами

1979: MicroPro International, основанная инженером-программистом Сеймуром Рубенштейном, выпускает WordStar, Первый в мире коммерчески успешный текстовый процессор WordStar, написанный Робом Барнаби, содержит 137 000 строк кода, согласно книге Мэтью Г. Киршенбаума «9».0019 Track Changes: A Literary History of Word Processing » (Harvard University Press, 2016). Acorn использует операционную систему MS-DOS из Windows Дополнительные функции включают дисплей, принтер, два дисковода для гибких дисков, дополнительную память, игровой адаптер и т. д.

Acorn был первым персональным компьютером IBM и использовал операционную систему MS-DOS (Изображение предоставлено: Гетти / Спенсер Грант)

1983: Apple Lisa, что означает «локальная интегрированная программная архитектура», а также имя дочери Стива Джобса, по данным Национального музея американской истории (NMAH), является первым персональным компьютером с графическим интерфейсом. Машина также включает в себя раскрывающееся меню и значки. Также в этом году выпущен Gavilan SC, который является первым портативным компьютером с флип-формой и первым, который продается как «ноутбук».

1984: Apple Macintosh анонсирован миру во время рекламы Superbowl. По данным NMAH, Macintosh продается по розничной цене 2500 долларов.

1985 : В ответ на графический интерфейс Apple Lisa Microsoft выпускает Windows в ноябре 1985 года, сообщает Guardian . Тем временем Commodore анонсирует Amiga 1000.

1989: Тим Бернерс-Ли, британский исследователь из Европейской организации ядерных исследований ( CERN ), представляет свое предложение о том, что впоследствии станет Всемирной паутиной. В его статье подробно изложены его идеи для языка гипертекстовой разметки (HTML), строительных блоков Интернета.

1993: Микропроцессор Pentium расширяет использование графики и музыки на ПК.

1996: Сергей Брин и Ларри Пейдж разрабатывают поисковую систему Google в Стэнфордском университете.

1997: Microsoft инвестирует 150 миллионов долларов в Apple, которая в то время испытывает финансовые трудности. Эта инвестиция положила конец продолжающемуся судебному делу, в котором Apple обвинила Microsoft в копировании ее операционной системы.

1999: Wi-Fi, сокращенный термин для «беспроводной точности», первоначально покрывающий расстояние до 300 футов (91 метр) Wired сообщил .

21 век

2001: Mac OS X, позже переименованная в OS X, а затем просто в macOS, выпущена Apple в качестве преемника своей стандартной операционной системы Mac. OS X проходит через 16 различных версий, каждая из которых имеет «10» в качестве названия, а первые девять итераций получили прозвище в честь больших кошек, а первая имеет кодовое название «Cheetah», сообщает TechRadar.  

2003: AMD Athlon 64, первый 64-разрядный процессор для персональных компьютеров, выпущен для клиентов.

2004: Корпорация Mozilla выпускает Mozilla Firefox 1.0. Веб-браузер является одним из первых серьезных вызовов для Internet Explorer, принадлежащего Microsoft. По данным Музея веб-дизайна , в течение первых пяти лет количество загрузок Firefox превысило миллиард пользователей.

2005: Google покупает Android, операционную систему для мобильных телефонов на базе Linux

2006: MacBook Pro от Apple поступил в продажу. Pro — это первый двухъядерный мобильный компьютер компании на базе процессора Intel.

2009: Microsoft выпускает Windows 7 22 июля. Новая операционная система имеет возможность закреплять приложения на панели задач, разбрасывать окна, встряхивая другое окно, легкодоступные списки переходов, упрощенный предварительный просмотр плиток и многое другое. Об этом сообщает «ТехРадар».

Генеральный директор Apple Стив Джобс держит iPad во время презентации нового планшетного компьютера Apple в Сан-Франциско, 2010 г. (Изображение предоставлено Getty / )

2010 г.: Представлен iPad, флагманский портативный планшет Apple.

2011: Google выпускает Chromebook, работающий на Google Chrome OS.

2015: Apple выпускает Apple Watch. Microsoft выпускает Windows 10.

2016: Создан первый перепрограммируемый квантовый компьютер. «До сих пор не существовало ни одной платформы квантовых вычислений, которая могла бы запрограммировать новые алгоритмы в свою систему. Обычно каждый из них предназначен для атаки на определенный алгоритм», — сказал ведущий автор исследования Шантану Дебнат, квантовый физик и инженер-оптик Мэрилендского университета в Колледж-Парке.

2017: Агентство перспективных оборонных исследовательских проектов (DARPA) разрабатывает новую программу «Молекулярная информатика», которая использует молекулы в качестве компьютеров. «Химия предлагает богатый набор свойств, которые мы можем использовать для быстрого и масштабируемого хранения и обработки информации», — заявила в своем заявлении Энн Фишер, руководитель программ в Управлении оборонных наук DARPA. «Существуют миллионы молекул, и каждая молекула имеет уникальную трехмерную атомную структуру, а также переменные, такие как форма, размер или даже цвет. Это богатство обеспечивает обширное пространство для разработки новых и многозначных способов кодирования и обработки. данные за пределами 0 и 1 современных логических цифровых архитектур».

Дополнительные ресурсы

• Fortune: взгляд на 40-летнюю историю Apple
• The New Yorker: The First Windows
• «Краткая история вычислений» Джерарда О’Регана (Springer, 2021)

Будьте в курсе последних научных новостей, подписавшись на нашу рассылку Essentials.

Свяжитесь со мной, чтобы сообщить о новостях и предложениях от других брендов Future. Получайте электронные письма от нас от имени наших надежных партнеров или спонсоров.

Тимоти — главный редактор печатных и электронных журналов All About History и History of War. Ранее он работал над сестринским журналом All About Space, а также над фотографиями и творческими брендами, включая Digital Photographer и 3D Artist. Он также писал для журнала How It Works, нескольких журналов по истории и имеет степень по английской литературе в Университете Бат-Спа.

Компьютерные факты для детей

Рисунок современного настольного компьютера.

Женщина печатает на ноутбуке

Дети, использующие планшетный компьютер

Компьютер — это машина, которая принимает данные в качестве входных данных, обрабатывает эти данные с помощью программ и выводит обработанные данные в виде информации. Многие компьютеры могут хранить и извлекать информацию с помощью жестких дисков. Компьютеры могут быть соединены вместе для формирования сетей, что позволяет подключенным компьютерам взаимодействовать друг с другом.

Содержание

• Характеристики
• Оборудование
• Органы управления
• Программы
• История компьютеров
  • Автоматика
  • Программирование
  • Эпоха компьютеров
  • Аналоговые и цифровые компьютеры
  • Высокопроизводительные компьютеры
• Виды компьютеров
  • Моноблочный ПК
• Обычное использование домашних компьютеров
• Обычное использование компьютеров на работе
• Методы работы
• Интернет
• Компьютеры и отходы
• Основное оборудование
• Крупнейшие компьютерные компании
• Изображения для детей

Характеристики

Светофоры могут управляться компьютерами

Основными характеристиками компьютеров являются то, что они четко реагируют на определенный набор инструкций и могут выполнять заранее записанный список инструкций, называемый программой.

В компьютере есть четыре основных этапа обработки: ввод, хранение, вывод и обработка.

Современные компьютеры могут выполнять миллиарды вычислений в секунду. Способность производить расчеты много раз в секунду позволяет современным компьютерам работать в многозадачном режиме, а это значит, что они могут выполнять много разных задач одновременно. Компьютеры выполняют множество различных задач, где полезна автоматизация. Некоторые примеры включают управление светофорами, транспортными средствами, системами безопасности, стиральными машинами и цифровыми телевизорами.

Компьютеры могут делать с информацией почти все что угодно.

Компьютеры используются для управления большими и маленькими машинами, которыми в прошлом управляли люди. Большинство людей используют персональные компьютеры дома или на работе. Они используются для вычислений, прослушивания музыки, чтения статей, письма и т. д.

Аппаратное обеспечение

Современные компьютеры представляют собой электронное компьютерное оборудование. Они очень быстро выполняют математическую арифметику, но компьютеры на самом деле не «думают». Они только следуют инструкциям в своих программах. Программное обеспечение использует аппаратное обеспечение, когда пользователь дает ему инструкции, и дает полезный результат.

Органы управления

Клавиатура с подсветкой

Люди управляют компьютерами с пользовательскими интерфейсами. К устройствам ввода относятся клавиатуры, компьютерные мыши, кнопки и сенсорные экраны. Некоторыми компьютерами также можно управлять с помощью голосовых команд, жестов рук или даже сигналов мозга через электроды, имплантированные в мозг или вдоль нервов.

Программы

Компьютерные программы разрабатываются или пишутся программистами. Некоторые программисты пишут программы на собственном языке компьютера, называемом машинным кодом. Большинство программ пишутся на таких языках программирования, как C, C++, Java. Эти языки программирования больше похожи на язык, на котором говорят и пишут каждый день. Компилятор переводит инструкции пользователя в двоичный код (машинный код), который компьютер понимает и делает то, что нужно.

История компьютеров

Жаккардовый ткацкий станок был одним из первых программируемых устройств.

Автоматизация

У большинства людей проблемы с математикой. Попробуйте сделать это 584 × 3220 в уме. Трудно запомнить все шаги! Люди создавали инструменты, помогающие им вспомнить, где они находились в математической задаче.

Другая проблема, с которой сталкиваются люди, заключается в том, что им приходится решать одну и ту же задачу снова, и снова, и снова. Кассирша должна была вычислять сдачу каждый день в уме или по листку бумаги. Это отняло много времени и допустило ошибки. Итак, люди сделали калькуляторы, которые делали одно и то же снова и снова. Эта часть компьютерной истории называется «история автоматизированных вычислений», что является причудливым выражением для «истории машин, которые позволяют нам легко решать одну и ту же математическую задачу снова и снова, не делая ошибок».

Счеты, логарифмическая линейка, астролябия и антикитерский механизм (который датируется примерно 150-100 гг. до н.э.) являются примерами автоматизированных вычислительных машин.

Программирование

Main page: Компьютерное программирование

Людям не нужна машина, которая будет делать одно и то же снова и снова. Например, музыкальная шкатулка — это машина, которая снова и снова воспроизводит одну и ту же музыку. Некоторые люди хотели иметь возможность указывать своей машине делать разные вещи. Например, они хотели сказать музыкальной шкатулке, чтобы она каждый раз играла разную музыку. Они хотели иметь возможность запрограммировать музыкальную шкатулку, чтобы музыкальная шкатулка играла разную музыку. Эта часть компьютерной истории называется «история программируемых машин», что является причудливой фразой для «Истории машин, которым я могу приказать делать разные вещи, если я знаю, как говорить на их языке».

Один из первых примеров этого был построен Героем Александрийским (ок. 10–70 г. н.э.). Он построил механический театр, который ставил пьесу продолжительностью 10 минут и приводился в действие сложной системой канатов и барабанов. Эти веревки и барабаны были языком машины — они говорили, что машина делала и когда. Некоторые утверждают, что это первая программируемая машина.

Историки расходятся во мнениях относительно того, какие ранние машины являются «компьютерами». Многие говорят, что «замковые часы», астрономические часы, изобретенные Аль-Джазари в 1206 году, являются первым известным программируемым аналоговым компьютером. Продолжительность дня и ночи можно было регулировать каждый день, чтобы учесть изменение продолжительности дня и ночи в течение года. Некоторые считают эту ежедневную корректировку компьютерным программированием.

Другие говорят, что первый компьютер сделал Чарльз Бэббидж. Ада Лавлейс считается первым программистом.

Компьютерная эра

В конце Средневековья люди начали думать, что математика и инженерия важнее. В 1623 году Вильгельм Шикард изготовил механический калькулятор. Другие европейцы сделали больше калькуляторов после него. Они не были современными компьютерами, потому что могли только складывать, вычитать и умножать — вы не могли изменить то, что они делали, чтобы заставить их делать что-то вроде игры в тетрис. Из-за этого мы говорим, что они не программировались. Теперь инженеры используют компьютеры для проектирования и планирования.

IBM Port-A-Punch

В 1801 году Жозеф Мари Жаккард использовал перфокарты, чтобы сообщить своему текстильному станку, какой узор плести. Он мог использовать перфокарты, чтобы указывать ткацкому станку, что делать, и он мог менять перфокарты, что означало, что он мог запрограммировать ткацкий станок так, чтобы он ткал желаемый узор. Это означает, что ткацкий станок был программируемым.

Чарльз Бэббидж хотел сделать подобную машину, которая могла бы считать. Он назвал это «Аналитической машиной». Поскольку у Бэббиджа не было достаточно денег, и он всегда менял свою конструкцию, когда у него появлялась идея получше, он так и не построил свою аналитическую машину.

Время шло, компьютеры использовались все чаще. Людям быстро надоедает делать одно и то же снова и снова. Представьте, что вы проводите свою жизнь, записывая вещи на каталожных карточках, сохраняя их, а затем снова находя их. В Бюро переписи населения США в 1890 году этим занимались сотни людей. Это было дорого, а отчеты делались долго. Затем инженер придумал, как заставить машины выполнять большую часть работы. Герман Холлерит изобрел счетную машину, которая автоматически суммировала информацию, собранную бюро переписи населения. Корпорация Computing Tabulating Recording Corporation (которая позже стала IBM) производила его машины. Они сдавали машины в аренду, а не продавали их. Производители машин давно помогали своим пользователям разбираться в них и ремонтировать их, а техническая поддержка CTR была особенно хороша.

Из-за таких машин были изобретены новые способы общения с этими машинами, изобретены новые типы машин, и в конце концов родился компьютер, каким мы его знаем.

Аналоговые и цифровые компьютеры

В первой половине 20-го века ученые начали использовать компьютеры, в основном потому, что у ученых было много математических вычислений, и они хотели тратить больше своего времени на размышления над научными вопросами, а не тратить часы на вычисления. числа вместе. Например, если им нужно было запустить ракетный корабль, им нужно было сделать много математических расчетов, чтобы убедиться, что ракета работает правильно. Поэтому они собирают компьютеры.

В этих аналоговых компьютерах использовались аналоговые схемы, что делало их очень сложными для программирования. В 1930-х годах они изобрели цифровые компьютеры и вскоре упростили их программирование.

Высокопроизводительные компьютеры

Ученые выяснили, как производить и использовать цифровые компьютеры в 1930–1940-х годах. Ученые создали множество цифровых компьютеров, и при этом они выяснили, как задавать им правильные вопросы, чтобы извлечь из них максимальную пользу.

EDSAC был одним из первых компьютеров, которые запоминали сказанное даже после выключения питания. Это называется (фон Неймановской) архитектурой.

• Электромеханические «Z машины» Конрада Цузе. Z3 (1941 г.) был первой рабочей машиной, использующей двоичную арифметику. Двоичная арифметика означает использование «Да» и «Нет». складывать числа вместе. Вы также можете запрограммировать его. В 1998 году было доказано, что Z3 завершен по Тьюрингу. Полнота по Тьюрингу означает, что этому конкретному компьютеру можно сообщить все, что математически возможно сказать компьютеру. Это первый в мире современный компьютер.

• Непрограммируемый компьютер Атанасова-Берри (1941), в котором использовались вакуумные трубки для хранения ответов «да» и «нет» и регенеративная конденсаторная память.

• The Harvard Mark I (1944). Большой компьютер, который можно было как бы запрограммировать.

• Лаборатория баллистических исследований армии США ENIAC (1946 г. ), которая могла складывать числа так, как это делают люди (используя цифры от 0 до 9), и которую иногда называют первым электронным компьютером общего назначения.

Почти все современные компьютеры используют архитектуру с хранимой программой. Это стало основным понятием, которое определяет современный компьютер. Технологии, используемые для создания компьютеров, изменились с 19 века.40-х годов, но многие современные компьютеры до сих пор используют архитектуру фон Неймана.

Микропроцессоры представляют собой миниатюрные устройства, в которых часто используются ЦП с хранимой программой.

В 1950-х годах компьютеры строились в основном из электронных ламп.

Транзисторы заменили электронные лампы в 1960-х, потому что они были меньше и дешевле. Им также требуется меньше энергии, и они не ломаются так сильно, как вакуумные лампы.

В 1970-х годах технологии основывались на интегральных схемах. Микропроцессоры, такие как Intel 4004, сделали компьютеры меньше, дешевле, быстрее и надежнее.

К 1980-м годам микроконтроллеры стали достаточно маленькими и дешевыми, чтобы заменить механические элементы управления в таких вещах, как стиральные машины. В 1980-е годы также были домашние компьютеры и персональные компьютеры. С развитием Интернета персональные компьютеры становятся в домашнем хозяйстве такими же обычными, как телевизоры и телефоны.

В 2005 году Nokia начала называть некоторые из своих мобильных телефонов (серии N) «мультимедийными компьютерами», а после выпуска Apple iPhone в 2007 году многие начали добавлять смартфон в категорию «настоящих» компьютеров.

Виды компьютеров

Дети на старых компьютерах

Существует множество типов компьютеров. Некоторые из них включают:

1. персональный компьютер
2. рабочая станция
3. базовый блок
4. сервер
5. миникомпьютер
6. суперкомпьютер
7. встроенная система
8. планшетный компьютер

«Настольный компьютер» — это небольшая машина с экраном (который не является частью компьютера). Большинство людей держат их на столе, поэтому их называют «настольными компьютерами». «Портативные компьютеры» — это компьютеры, достаточно маленькие, чтобы поместиться у вас на коленях. Это позволяет легко носить их с собой. И ноутбуки, и настольные компьютеры называются персональными компьютерами, потому что один человек использует их для таких вещей, как воспроизведение музыки, просмотр веб-страниц или игра в видеоигры.

Существуют более крупные компьютеры, которыми одновременно может пользоваться множество людей. Они называются «мейнфреймы», и эти компьютеры делают все, что делает работу таких вещей, как Интернет. Вы можете думать о персональном компьютере так: персональный компьютер подобен вашей коже: вы можете его видеть, его могут видеть другие люди, и через кожу вы чувствуете ветер, воду, воздух и весь остальной мир. Мейнфрейм больше похож на ваши внутренние органы: вы их никогда не видите и почти не думаете о них, но если они вдруг пропадут, у вас будут очень большие проблемы.

Встроенный компьютер, также называемый встроенной системой, представляет собой компьютер, который выполняет одну и только одну операцию, и обычно делает это очень хорошо. Например, будильник — это встроенный компьютер: он показывает время. В отличие от вашего персонального компьютера, вы не можете использовать часы для игры в тетрис. Из-за этого мы говорим, что встроенные компьютеры нельзя запрограммировать, потому что вы не можете установить больше программ на свои часы. Некоторые мобильные телефоны, банкоматы, микроволновые печи, проигрыватели компакт-дисков и автомобили управляются встроенными компьютерами.

ПК «все в одном»

Компьютеры «все в одном» — это настольные компьютеры, в которых все внутренние механизмы компьютера находятся в том же корпусе, что и монитор. Apple выпустила несколько популярных примеров компьютеров «все в одном», таких как оригинальный Macintosh середины 1980-х годов и iMac конца 1990-х и 2000-х годов.

Обычное использование домашних компьютеров

Ребенок играет на iMac

• Играет в компьютерные игры
• Письмо
• Решение математических задач
• Просмотр видео
• Прослушивание музыки и аудио
• Редактирование аудио, видео и фото
• Создание звука или видео
• Общение с другими людьми
• Использование Интернета
• Интернет-магазины
• Чертеж
• Онлайн-оплата счетов

Обычное использование компьютеров на работе

• Обработка текстов
• Электронные таблицы
• Презентации
• Редактирование фотографий
• Электронная почта
• Редактирование/рендеринг/кодирование видео
• Аудиозапись
• Управление системой
• Разработка веб-сайта
• Разработка программного обеспечения

Методы работы

Этот счетчик показывает, как считать в двоичном формате от нуля до тридцати одного.

Компьютеры хранят данные и инструкции в виде чисел, потому что компьютеры могут очень быстро выполнять операции с числами. Эти данные хранятся в виде двоичных символов (1 и 0). Символ 1 или 0, хранящийся в компьютере, называется битом, который происходит от слов двоичная цифра. Компьютеры могут использовать много битов вместе для представления инструкций и данных, которые эти инструкции используют. Список инструкций называется программой и хранится на жестком диске компьютера. Компьютеры работают через программу, используя центральный процессор, и они используют быструю память, называемую оперативной памятью, также известную как (оперативное запоминающее устройство), в качестве пространства для хранения инструкций и данных, пока они это делают. Когда компьютер хочет сохранить результаты программы на потом, он использует жесткий диск, потому что данные, хранящиеся на жестком диске, все еще можно вспомнить после выключения компьютера.

Ubuntu GNU+Linux, бесплатная операционная система

Операционная система сообщает компьютеру, как понять, какие задания он должен выполнять, как выполнять эти задания и как сообщить людям о результатах. Миллионы компьютеров могут использовать одну и ту же операционную систему, в то время как каждый компьютер может иметь свои собственные прикладные программы, чтобы делать то, что нужно пользователю. Использование одних и тех же операционных систем позволяет легко научиться использовать компьютеры для новых целей. Пользователь, которому нужно использовать компьютер для чего-то другого, может научиться использовать новую прикладную программу. Некоторые операционные системы могут иметь простые командные строки или полностью удобный графический интерфейс.

Интернет

Визуализация части маршрутов в Интернете

Одной из самых важных задач, которую компьютеры выполняют для людей, является помощь в общении. Коммуникация — это то, как люди обмениваются информацией. Компьютеры помогли людям продвинуться вперед в науке, медицине, бизнесе и обучении, потому что они позволяют экспертам из любой точки мира работать друг с другом и обмениваться информацией. Они также позволяют другим людям общаться друг с другом, выполнять свою работу почти где угодно, узнавать почти обо всем или делиться друг с другом своим мнением. Интернет — это то, что позволяет людям общаться между своими компьютерами.

Компьютеры и отходы

Старые компьютеры

В настоящее время компьютер почти всегда представляет собой электронное устройство. Обычно он содержит материалы, которые при утилизации становятся электронными отходами. Законы требуют, чтобы при покупке нового компьютера в некоторых местах также оплачивались расходы на его утилизацию. Это называется управлением продуктом.

Компьютеры могут быстро устареть, в зависимости от того, какие программы использует пользователь. Очень часто их выбрасывают в течение двух-трех лет, потому что некоторые более новые программы требуют более мощного компьютера. Это усугубляет проблему, поэтому утилизация компьютеров происходит часто. Многие проекты пытаются отправить рабочие компьютеры в развивающиеся страны, чтобы их можно было использовать повторно и они не стали бы отходами так быстро, поскольку большинству людей не нужно запускать новые программы. Некоторые детали компьютера, такие как жесткие диски, могут легко сломаться. Когда эти части попадают на свалку, они могут поместить ядовитые химические вещества, такие как свинец, в грунтовые воды. Жесткие диски также могут содержать секретную информацию, например номера кредитных карт. Если жесткий диск не стерт до того, как его выбросили, похититель личных данных может получить информацию с жесткого диска, даже если диск не работает, и использовать ее для кражи денег с банковского счета предыдущего владельца.

Основное оборудование

Компьютеры бывают разных форм, но большинство из них имеют общий дизайн.

• Все компьютеры оснащены ЦП.
• Все компьютеры имеют своего рода шину данных, которая позволяет им вводить или выводить данные в окружающую среду.
• Все компьютеры имеют некоторую форму памяти. Обычно это микросхемы (интегральные схемы), которые могут хранить информацию.
• Многие компьютеры имеют своего рода датчики, которые позволяют им получать данные из окружающей среды.
• Многие компьютеры имеют какое-либо устройство отображения, позволяющее отображать выходные данные. К ним также могут быть подключены другие периферийные устройства.

Компьютер состоит из нескольких основных частей. Если сравнивать компьютер с человеческим телом, центральный процессор подобен мозгу. Он делает большую часть мышления и сообщает остальному компьютеру, как работать. Процессор находится на материнской плате, которая похожа на скелет. Он обеспечивает основу для других частей и несет нервы, которые соединяют их друг с другом и ЦП. Материнская плата подключена к блоку питания, который обеспечивает электричеством весь компьютер. Различные приводы (дисковод для компакт-дисков, дисковод для гибких дисков и на многих новых компьютерах флэш-накопитель USB) действуют как глаза, уши и пальцы и позволяют компьютеру считывать различные типы хранилищ точно так же, как человек может читать различные виды книг. Жесткий диск похож на память человека и отслеживает все данные, хранящиеся на компьютере. В большинстве компьютеров есть звуковая карта или другой способ воспроизведения звука, например, голосовые связки или голосовой ящик. К звуковой карте подключены динамики, похожие на рот, из которых выходит звук. Компьютеры также могут иметь графическую карту, которая помогает компьютеру создавать визуальные эффекты, такие как 3D-окружение или более реалистичные цвета, а более мощные графические карты могут создавать более реалистичные или более сложные изображения, точно так же, как хорошо обученный художник может .

Крупнейшие компьютерные компании

Картинки для детей

• Человеческий компьютер с микроскопом и калькулятором, 1952 г.

• Кость Ишанго, костяной инструмент, датируемый доисторической Африкой.

• Китайский suanpan (算盘). Число, представленное на этих счетах, равно 6 302 715 408.

• Механизм Antikythera, относящийся к Древней Греции примерно 150–100 гг. до н.э., представляет собой раннее аналоговое вычислительное устройство.

• Логарифмическая линейка.

• Часть разностной машины Бэббиджа.

• Третья машина сэра Уильяма Томсона для предсказания приливов, 1879–1881 гг.

• Копия Z3 Конрада Цузе, первого полностью автоматического цифрового (электромеханического) компьютера.

• Colossus, первое электронное цифровое программируемое вычислительное устройство, использовалось для взлома немецких шифров во время Второй мировой войны. Здесь он используется в Блетчли-парке в 1943 году.

• ENIAC был первым электронным устройством, полным по Тьюрингу, и выполнял баллистические расчеты траектории для армии Соединенных Штатов.

• Часть Manchester Baby, первого электронного компьютера с хранимой в памяти программой

• Биполярный переходной транзистор (BJT)

• MOSFET (МОП-транзистор) с выводами затвора (G), корпуса (B), истока (S) и стока (D). Ворота отделены от корпуса изоляционным слоем (розовый).

• Память с магнитным сердечником (использующая магнитные сердечники) была предпочтительной компьютерной памятью в 1960-х годах, пока ее не заменила полупроводниковая память (с использованием ячеек памяти MOS).

• Жесткие диски — это обычные запоминающие устройства, используемые в компьютерах.

• Компания Cray разработала множество суперкомпьютеров, в которых активно использовалась многопроцессорность.

• Реплика Manchester Baby, первого в мире электронного компьютера с хранимой в памяти программой, в Музее науки и промышленности в Манчестере, Англия

• Перфокарта 1970-х годов, содержащая одну строку из программы на Фортране.