Что называется рабочим циклом машины в информатике: рабочий цикл вычислительной машины — это… Что такое рабочий цикл вычислительной машины?

рабочий цикл — это… Что такое рабочий цикл?

рабочий цикл — Все автоматические и ручные действия, проводимые в течение одного периода работы управляемого оборудования от запуска до остановки. [ГОСТ IЕС 60730 1 2011] рабочий цикл Последовательность операций перемещения из одного положения в другое с… …   Справочник технического переводчика

рабочий цикл ОЕ — — [Я.Н.Лугинский, М.С.Фези Жилинская, Ю.С.Кабиров. Англо русский словарь по электротехнике и электроэнергетике, Москва, 1999 г.] Тематики электротехника, основные понятия EN operating duty cycleODC …   Справочник технического переводчика

рабочий цикл — 3.16 рабочий цикл: Движение ползуна от исходного положения (вблизи верхней мертвой точки) до нижней мертвой точки и обратно до исходного положения. Примечание Во время рабочего цикла пресс совершает технологические операции. Источник: ГОСТ… …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

рабочий цикл — darbo ciklas statusas T sritis automatika atitikmenys: angl. duty cycle; operating cycle; working cycle vok. Arbeitsspiel, n; Arbeitszyklus, m; Betriebszyklus, m; Spiel, n rus. рабочий цикл, m pranc. cycle de fonctionnement, m; cycle de travail,… …   Automatikos terminų žodynas

рабочий цикл — veikimo ciklas statusas T sritis automatika atitikmenys: angl. duty cycle; operating cycle vok. Betriebszyklus, m rus. рабочий цикл, m pranc. cycle de fonctionnement, m; cycle opératoire, m …   Automatikos terminų žodynas

рабочий цикл — darbo ciklas statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. working cycle vok. Arbeitskreiszyklus, m rus. рабочий цикл, m pranc. cycle de travail, m …   Fizikos terminų žodynas

рабочий цикл t_d — 3.6 рабочий цикл td: Соотношение между временем цикла сварки t и временем t1при котором подается выходная мощность, выраженное в процентах, т. е. td= [t1/(t1 + t2)]100. Источник …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

рабочий цикл — duty cycle Периодически повторяющаяся нагрузка, продолжительность цикла которой слишком коротка для достижения теплового равновесия за время первого цикла …   Электротехнический словарь

рабочий цикл вращающейся электрической машины — рабочий цикл Периодически повторяющаяся последовательность состояний вращающейся электрической машины, относящихся к ее работе в данном режиме. [ГОСТ 27471 87] Тематики машины электрические вращающиеся в целом Синонимы рабочий цикл …   Справочник технического переводчика

рабочий цикл вычислительной машины — рабочий цикл вычислительной машины; рабочий цикл Последовательность периодически повторяющихся действий, производимых машиной при выполнении одной команды …   Политехнический терминологический толковый словарь

Урок 8. машины, их классификация — Технология — 5 класс

Технология, 5 класс

Урок 8. Машины, их классификация

Перечень вопросов, рассматриваемых на уроке:

1. Понятие техники.
2. Классификация техники.

Тезаурус:

Машина – это техническое устройство, выполняющее механические движения для преобразования энергии, материалов, информации.

Аппарат и прибор – технические устройства, служащие для выполнения какой-либо работы.

Агрегат, или машинный агрегат – это техническая система, состоящая из соединённых между собой машин, механизмов, аппаратов и приборов.

Основная и дополнительная литература по теме урока:

1. Технология. 5 класс: учеб. пособие для общеобразовательных организаций / [В.М. Казакевич, Г.В. Пичугина, Г.Ю. Семенова и др.]; под ред. В.М. Казакевича. — М.: Просвещение, 2017.

2. Технология. Обслуживающий труд. 5 кл.: учеб. Для общеобразоват. учреждений/О. А.Кожина, Е. Н. Кудакова, С. Э. Маркуцкая.- М.: Дрофа, 2014.

Теоретический материал для самостоятельного изучения

Производственную и непроизводственную технику можно разделить на пассивную и активную. Пассивная техника – это здания заводов, фабрик, трубопроводы, линии электропередач, железнодорожные пути и средства связи. Активная техника – это орудия труда, к ней относятся инструменты и механизмы, машины, аппараты, приборы, агрегаты, установки.

Инструменты и механизмы делятся на средства ручного труда, средства умственного труда и средства жизнеобеспечения.

Машиной называется техническое устройство, выполняющее механические движения для преобразования энергии, материалов, информации.

По своему назначению машины делятся на энергетические, рабочие и информационные.

Энергетические машины преобразуют один вид энергии в другой.

Рабочие машины используют механическую энергию для преобразования формы, свойств и положения обрабатываемого материала.

Информационные машины преобразуют и передают информацию.

По функциям машины можно разделить на производственные, транспортные, военные.

Производственные машины предназначены для производства материальных благ. Транспортными машинами являются машины наземного, надземного и подземного, водного, воздушного и космического транспорта. К военным машинам относится стрелковое оружие, артиллеристские установки, истребители, военные корабли.

Аппаратами и приборами называют технические устройства, служащие для выполнения какой-либо работы.

Приборы могут служить для проведения измерений и наблюдений.

К аппаратам относятся устройства, не являющиеся механизмами или машинами, но осуществляющие какие-то технологические операции.

Агрегат, или машинный агрегат – это техническая система, состоящая из соединённых между собой машин, механизмов, аппаратов и приборов. Агрегат предназначен для решения какой-либо определённой технологической задачи.

Примеры и разбор решения заданий тренировочного модуля

Задание 1. Распределите примеры машин по группам.

Токарный станок

Деревообрабатывающий станок

Фрезерный станок

Локомотив

Самолёт

Автомобиль

Подъёмный кран

Эскалатор

Конвейер

Ответ:

Технологические машины	Транспортные машины	Транспортирующие машины
Токарный станок Деревообрабатывающий станок Фрезерный станок	Локомотив Самолёт Автомобиль	Подъёмный кран Эскалатор Конвейер

Задание 2. На какие типы можно разделить машины по функциям, которые они выполняют?

Выделите цветом правильные ответы.

Производственные

Рабочие

Бытовые

Транспортные

Военные

Энергетические

Ответ: производственные, транспортные, военные.

Циклограмма машины — Энциклопедия по машиностроению XXL

ЦИКЛОГРАММЫ МАШИН-АВТОМАТОВ 591  

[c.591]

Циклограммы машин-автоматов  [c.591]

Синтез кулачкового механизма. Фазовые углы поворота кулачка определяются по циклограмме машины (если они ие заданы). Законы движения ведомого звена задаются пли выбираются проектантом в соответствии с требованиями технологического процесса, вы.полняемого машиной.  [c.200]

Синтез системы управления механизмами машины-автомата. Задачей синтеза системы управления с распределительным валом является определение углов поворота распределительного вала при кинематическом и рабочем циклах машины. расчет и построение циклограммы машины, вычисление фазовых углов от начала рабочего хода каждого исполнительного механизма до начала рабочего хода основного исполнительного механизма, а также углов закрепления ведущих звеньев исполнительных механизмов на распределительном валу.  [c.200]

Механизмы технологических мащин, изготавливающих штучную продукцию, выполняют рабочие операции в последовательности, определяемой циклограммой машины.  

[c.470]

Циклограмма машины с последовательным построением цикла имеет вид, показанный на рис. 16.12, а. Если некоторые операции  [c.478]

Если те части цикловых диаграмм, которые расположены правее линии у—у, перенести левее этой линии, то получим циклограмму машины (рис. 218, б).  [c.282]

Циклограммой машины-автомата называют диаграмму, на которой отражена программа ее работы и увязана (согласована) работа всех цикловых механизмов по углу поворота главного вала. Из этого следует, что циклограмма указывает, в какой последовательности и в какие моменты кинематического цикла начинают и ко1[чают работу отдельные цикловые механизмы.  [c.426]

Для построения линейных циклограмм по оси абсцисс в масштабе откладывают угол, соответствующий кинематическому циклу машины-автомата (одному обороту распределительного вала), а по оси ординат — условные перемещения (линейные или угловые) ведомых звеньев цикловых механизмов в произвольном масштабе (рис. 387, а). Полученные ломаные линии представляют собой циклограммы отдельных цикловых-механизмов, а в совокупности — циклограмму машины-автомата. Построение циклограммы начинают с основного циклового механизма, затем строят циклограммы для тех механизмов, движения которых непосредственно зависят от движения основного механизма, и лишь после этого строят циклограммы остальных механизмов. На рис. 387, а показана линейная циклограмма одноударного холодновысадочного автомата (рис. 384).  

[c.427]

Нормальная работа любой машины автоматического действия невозможна без строгого согласования (синхронизации) перемещений ее рабочих органов, приводимых в движение цикловыми исполнительными механизмами. Последовательность работы отдельных цикловых механизмов, как было указано выше, задается циклограммой машины-автомата. Поэтому для выполнения заданной технологическим процессом последовательности перемещений рабочих органов кинематическая схема машины-автомата должна обеспечить выполнение фазовых углов ф/ и углов интервалов циклов, которые связаны соотношениями (22.1) и (22.2). Следовательно, для согласования работы цикловых механизмов необходимо ведущие звенья их установить относительно главного вала (ведущего звена основного циклового механизма) под строго определенными углами ср/ (/ = 1,2, — порядковый номер циклового механизма), которые будем называть углами сдвига фаз (углами закрепления). Если в машине-автомате есть распределительный вал, на нем под указанными углами закрепляют рабочие элементы (ведущие кулачки и кривошипы, включающие рычаги, подвижные контакты и т. п.). При заданной циклограмме и известных размерах звеньев цикловых исполнительных механизмов углы aj сдвига фаз легко определяют графически или расчетами. При этом для плоских механизмов могут иметь место следующие случаи.  

[c.429]

Программа для системы управления по времени задается в виде циклограммы. Циклограммой машины-автомата называется схема согласованности перемещений исполнительных органов в зависимости от времени.  [c.515]

Этап IV. Расчет параметров работоспособности производится по двум основным источникам а) по фактическим циклограммам машин и обобщению характеристик рабочего цикла pi, s, ( сп, и др. б) по таблицам простоев машин по результатам эксплуатационных наблюдений и балансу планового фонда времени. Если данные исследования имеют целью оценку целесообразности создания автоматизированного технологического комплекса (АТК) с управлением от ЭВМ, необходимо дополнительно рассчитать комплексные показатели базового варианта в целом — в данном случае участка станков с ЧПУ.  [c.185]

В том же году были опубликованы книги И. М. Кучера [32] и Вольфганга Шмида [55], в которых отмечено, что реализация циклограмм автоматов может быть осуществлена по времени (системой главного вала) или по пути (методом конечных выключателей). Циклограмма машины с управлением по пути имеет иной вид, чем с управлением по времени, так как совмещения интервалов перемещений и. о. во времени не допускаются. Например, циклограмма сверлильного автомата с путевым управлением (рис. 3) имеет вдоль оси абсцисс время перемещений, а по оси ординат — средние скорости и. о. Полные перемещения и. о. пропорциональны заштрихованным прямоугольникам. Здесь кинематический цикл учитывает также и время срабатывания управляющих устройств (зачерненные прямоугольники).  [c.25]

Л. Б. Богуславским [11] даны рекомендации по составлению теоретических циклограмм машин-автоматов и автоматических линий с учетом следящего и программного управления и автоматического регулирования технологических процессов.  [c.28]

Для осуществления заданного технологического процесса необходимо, чтобы рабочие органы машины перемещались с определенными скоростями и ускорениями и чтобы их перемещения производились в требуемой последовательности. Графическое изображение последовательности перемещений и остановок рабочих органов машины называется циклограммой (цикловой диаграммой). Циклограмма машины составляется из циклограмм ее рабочих органов.  [c.19]

По циклограмме машины определяют начало и конец перемещения рабочих органов в пределах кинематического цикла. Отсчет времени ведется от времени начала рабочего хода ведомого звена исполнительного механизма, принятого за основной. В качестве основного рекомендуется выбирать механизм, выполняющий наиболее длительную или трудоемкую технологическую операцию или первую по порядку в технологическом процессе.  [c.19]

Циклограммы машин выполняются в определенном масштабе времени или углов поворота ведущего звена основного исполнительного механизма или распределительно-управляющего вала (РУВ). Так как обычно в пищевых машинах-автоматах степень неравномерности вращения РУВ весьма незначительна, то угловую скорость его принимают постоянной. Тогда становится справедливым равенство ф = (о , где ф, t и со—соответственно угол, время поворота и угловая скорость ведущего звена.  [c.19]

Исходный и устанавливаемый кулачки 1 ч Г (рис. 72, а) работают по схеме центральных механизмов с толкателями 2 и 2, расположенными в одной осевой плоскости, или с толкателями 2 и 2″ 2″, расположенными в разных осевых плоскостях. В первом случае угол y установки кулачка V равен фазовому углу Ф, известному из циклограммы машины, т. е. углу между начальными радиусами-векторами го и г обоих кулачков. Во втором случае (положение 2″) угол установки у = » + + Ф», где 0″—-угол конструктивного расположения толкателей. Если толкатель механизма, кулачок которого устанавливается на РУВ, будет располагаться не справа, а слева от толкателя 2 исходного механизма (положение 2″ ), то угол установки у =  [c.124]

ЦИКЛОГРАММА МАШИНЫ — схема согласованности перемещений исполнительных органов в зависимости от времени. -  [c.400]

Если по циклограмме машины требуется фазовый угол Фд около 180° (от 150 до 210°), то возвратное движение звена 1 проще осуществлять рычажным механизмом при Фд240° следует применять кулачковый привод для промежуточных условий выбор зависит от результатов сравнения обоих вариантов.  [c.185]

ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ РАБОЧИХ ОРГАНОВ (ЦИКЛОГРАММА) МАШИНЫ  [c.217]

В любой машине циклического действия для выполнения технологического процесса должно быть обеспечено определенное взаимодействие рабочих органов, повторяющееся в каждом цикле.Требуемая последовательность перемещений рабочих звеньев и их взаимосвязь отражается на циклограмме машины (рис. 7.8).  [c.217]

Циклограммы машин с жестким и постоянным циклом должны отражать не только последовательность работы механизмов, но и фазовые углы всех рабочих органов, поэтому их разрабатывают более подробно, чем рассмотренные выше.  [c.233]

Технологические маш ины образуют две достаточно характерные группы. К первой отнесем так называемые специализированные автоматы и полуавтоматы. Машины этой группы обычно допускают незначительное изменение времени их цикла (производительности) структура цикловых диаграмм исполнительных органов и циклограмма машины неизменны. Схемы распределительных валов и устройств в маш инах этой группы постоянны.  [c.55]

Так как в механических приводах двигатели вращаются непрерывно и исключаются затраты времени на их разгон, то с достаточной для практических расчетов точностью можно счи тать, что время срабатывания рассматриваемой системы управления равно нулю и его можно не учитывать при расчете циклограммы машины.  [c.156]

При системах управления с коммутационными барабанами исполнительный орган начинает свое перемещение по истечении некоторого времени с момента съема сигнала с программоносителя (время срабатывания системы управления больше нуля). Это время должно быть учтено при определении фазового времени приводов исполнительных органов и расчета циклограммы машины.  [c.158]

ЦИКЛОГРАММЫ МАШИН-АВТОМАТОВ  [c.593]

КИНЕМАТИЧЕСКИЕ СХЕМЫ И ЦИКЛОГРАММЫ МАШИН-АВТОМАТОВ  [c.25]

Последовательность операций, выполняемых отдельными исполнительными механизмами машины-автомата, отображается в циклограмме. Циклограмма машины-автомата — графическое изображение программы его работы. Циклограмма машины пред-  [c.25]

Синхронные диаграммы представляют собой дальнейшее развитие линейных циклограмм для отдельных исполнительных механизмов вместо условного изображения перемещений строятся графики перемещений их рабочих органов по углу поворота распределительного вала с соблюдением масштаба. Такая диаграмма дает полное представление об относительном движении рабочих органов (или других звеньев исполнительных механизмов) и используется при проектировании циклограмм тех исполнительных механизмов, которые взаимодействуют между собой. В частности, построение синхронных диаграмм позволяет уплотнять циклограммы машины, что приводит к сокращению длительности рабочего цикла и повышению производительности машины.  [c.26]

Анализ циклограмм машин-автоматов в сопоставлении с кинематической схемой машины позволяет уяснить взаимодействие исполнительных механизмов, правильность в соотношении интервалов движения рабочих органов, их соответствие технологическому процессу, вскрыть резервы сокращения рабочего цикла машины.  [c.26]

Рассмотрим кинематическую схему (рис. 13) исполнительных механизмов машины, выполняющих основные и вспомогательные операции технологического процесса. В циклограмме машины (рис. 14) отражена последовательность операций технологического цикла при фуговании поливинилхлорида (без регенерации ткани). В циклограмме (линейного типа) представлены те исполнительные механизмы, которые изображены на кинематической схеме.  [c.40]

Рис, 18. Циклограмма машины для предварительного формования изделий из стеклопластиков  [c.44]

Циклограмма машины (рис. 18) иллюстрирует последовательность работы отдельных механизмов.  [c.44]

Кинематическая схема привода распределительного вала показана на рис. 23, а циклограмма машины — на рис. 24.  [c.51]

В централизованной системе управления коммутационным барабаном (командоаппаратом) программоносителем является барабан, на поверхности которого размещены упоры или кулачки, причем каждая группа упоров или кулачков обеспечивает выполнение необходимого закона движения одного исполнительного механизма. Это осуществляется благодаря воздействию упоров барабана или профилей кулачков на неподвижные датчики, которые подают импульсы на соответствующие исполнительные механизмы. Необходимая последовательность действия исполнительных механизмов обеспечивается относительным сдвигом упоров по окружности барабана на углы, пропорциональные соответствующим сдвигам фазового времени этих механизмов. В машинах-автоматах с такой системой управления импульсы управления передаются на рабочие органы при помощи силовых связей, вследствие чего законы движения ведомых звеньев не столь жестко связаны между собой, как в случае кине

Компьютерные науки | Блог Вивека

Компьютерные науки

Компьютерные науки, изучение теории, экспериментов и инженерии, лежащих в основе разработки и использования компьютеров — устройств, которые автоматически обрабатывают информацию. Информатика уходит своими корнями в работу английского математика Чарльза Бэббиджа, который впервые предложил программируемый механический калькулятор в 1837 году. До появления электронных цифровых компьютеров в 1940-х годах информатика обычно не отделялась от математики и инженерии.С тех пор он породил множество направлений исследований, уникальных для данной дисциплины.

Ранние работы в области информатики в конце 1940-х — начале 1950-х годов были сосредоточены на автоматизации процесса выполнения вычислений для использования в науке и технике. Ученые и инженеры разработали теоретические модели вычислений, которые позволили им проанализировать, насколько эффективны различные подходы при выполнении различных вычислений. В то время информатика значительно пересеклась с разделом математики, известным как численный анализ, который исследует точность и точность вычислений.( см. ENIAC; UNIVAC.)

Поскольку использование компьютеров расширилось между 1950-ми и 1970-ми годами, сфера информатики расширилась и включила упрощение использования компьютеров с помощью языков программирования — искусственных языков, используемых для программирования компьютеров, и операционных систем — компьютерных программ, которые обеспечивают полезный интерфейс между компьютер и пользователь. В это время ученые-информатики также экспериментировали с новыми приложениями и компьютерными конструкциями, создавая первые компьютерные сети и исследуя взаимосвязь между вычислением и мышлением.

В 1970-е годы производители компьютерных микросхем начали массовое производство микропроцессоров — электронных схем, которые служат главным центром обработки информации в компьютере. Эта новая технология произвела революцию в компьютерной индустрии, резко снизив стоимость сборки компьютеров и значительно увеличив скорость их обработки. Микропроцессор сделал возможным появление персонального компьютера, что привело к взрывному росту использования компьютерных приложений. В период с начала 1970-х по 1980-е годы информатика быстро расширилась, стремясь разрабатывать новые приложения для персональных компьютеров и стимулировать технический прогресс в вычислительной индустрии.Большая часть ранее проведенных исследований стала доходить до общественности через персональные компьютеры, которые основывались на существующих концепциях и системах в большей части своего раннего программного обеспечения.

Ученые-информатики продолжают расширять границы компьютерных и информационных систем, первыми создавая более сложные, надежные и мощные компьютеры; позволяя сетям компьютеров эффективно обмениваться огромными объемами информации; и поиск способов заставить компьютеры вести себя разумно.Поскольку компьютеры становятся все более неотъемлемой частью современного общества, компьютерные ученые стремятся решать новые проблемы и изобретать более эффективные методы решения текущих проблем.

Цели информатики варьируются от поиска способов лучше обучить людей использованию существующих компьютеров до весьма спекулятивных исследований технологий и подходов, которые могут оказаться нежизнеспособными в течение десятилетий. В основе всех этих конкретных целей лежит желание улучшить условия жизни людей сегодня и в будущем за счет более эффективного использования информации.

Информатика — это сочетание теории, инженерии и экспериментов. В некоторых случаях ученый-компьютерщик разрабатывает теорию, затем конструирует комбинацию компьютерного оборудования и программного обеспечения на основе этой теории и экспериментально проверяет ее. Примером такого подхода, основанного на теории, является разработка новых инструментов программной инженерии, которые затем оцениваются на практике. В других случаях эксперименты могут привести к появлению новой теории, например к открытию того, что искусственная нейронная сеть проявляет поведение, подобное нейронам в мозге, что приведет к новой теории в нейрофизиологии.

Может показаться, что предсказуемая природа компьютеров делает эксперименты ненужными, потому что результаты экспериментов должны быть известны заранее. Но когда компьютерные системы и их взаимодействие с миром природы становятся достаточно сложными, может возникнуть непредвиденное поведение. Таким образом, экспериментирование и традиционный научный метод являются ключевыми частями информатики.

Информатику можно разделить на четыре основных области: разработка программного обеспечения, компьютерная архитектура (аппаратное обеспечение), взаимодействие человека с компьютером (разработка наиболее эффективных способов использования компьютеров людьми) и искусственный интеллект (попытка заставить компьютеры вести себя разумно). ).Разработка программного обеспечения связана с созданием компьютерных программ, которые работают эффективно. Компьютерная архитектура занимается разработкой оптимального оборудования для конкретных вычислительных потребностей. Области искусственного интеллекта (ИИ) и взаимодействия человека с компьютером часто включают разработку программного и аппаратного обеспечения для решения конкретных проблем.

При разработке программного обеспечения компьютерные ученые и инженеры изучают различные области и методы проектирования программного обеспечения, такие как лучшие типы языков программирования и алгоритмов (см. Ниже) для использования в конкретных программах, способы эффективного хранения и извлечения информации и вычислительные ресурсы. пределы определенных комбинаций программного обеспечения и компьютера.Разработчики программного обеспечения должны учитывать множество факторов при разработке программы. Часто производительностью программы в одной области приходится жертвовать ради общей производительности программного обеспечения. Например, поскольку компьютеры имеют только ограниченный объем памяти, разработчики программного обеспечения должны ограничить количество функций, которые они включают в программу, чтобы она не требовала большего объема памяти, чем может предоставить система, для которой она предназначена.

Программная инженерия — это область разработки программного обеспечения, в которой компьютерные ученые и инженеры изучают методы и инструменты, которые способствуют эффективной разработке правильных, надежных и надежных компьютерных программ.Исследования в этой области информатики рассматривают все фазы жизненного цикла программного обеспечения, который начинается с формальной спецификации проблемы и переходит к разработке решения, его реализации в виде программы, тестированию программы и сопровождению программы. Инженеры-программисты разрабатывают программные инструменты и наборы инструментов, называемые средами программирования, для улучшения процесса разработки. Например, инструменты могут помочь в управлении многими компонентами большой программы, написанной командой программистов.

Алгоритмы и структуры данных являются строительными блоками компьютерных программ. Алгоритм — это точная пошаговая процедура для решения проблемы за конечное время и с использованием конечного количества памяти. Общие алгоритмы включают поиск в коллекции данных, сортировку данных и числовые операции, такие как умножение матриц. Структуры данных представляют собой шаблоны для организации информации и часто представляют отношения между значениями данных. Некоторые общие структуры данных называются списками, массивами, записями, стеками, очередями и деревьями.

Ученые-информатики продолжают разрабатывать новые алгоритмы и структуры данных для решения новых проблем и повышения эффективности существующих программ. Одна из областей теоретических исследований называется алгоритмической сложностью. Компьютерные специалисты в этой области стремятся разработать методы определения внутренней эффективности алгоритмов по отношению друг к другу. Другая область теоретических исследований, называемая теорией вычислимости, направлена ​​на выявление внутренних ограничений вычислений.

Инженеры-программисты используют языки программирования для передачи алгоритмов компьютеру.Естественные языки, такие как английский, неоднозначны — это означает, что их грамматическая структура и словарный запас можно интерпретировать по-разному — поэтому они не подходят для программирования. Вместо этого используются простые и однозначные искусственные языки. Ученые-информатики изучают способы сделать языки программирования более выразительными, тем самым упрощая программирование и уменьшая количество ошибок. Программа, написанная на языке программирования, должна быть переведена на машинный язык (фактические инструкции, которым компьютер следует).Ученые-информатики также разрабатывают более совершенные алгоритмы перевода, позволяющие создавать более эффективные программы на машинном языке.

Базы данных и поиск информации — смежные области исследований. База данных — это организованный набор информации, хранящейся в компьютере, такой как данные учетной записи клиента компании. Ученые-информатики пытаются облегчить пользователям доступ к базам данных, предотвратить доступ неавторизованных пользователей и повысить скорость доступа. Они также заинтересованы в разработке методов сжатия данных, чтобы в том же объеме памяти можно было хранить больше данных.Иногда базы данных распределяются по нескольким компьютерам, которые обновляют данные одновременно, что может привести к несогласованности хранимой информации. Чтобы решить эту проблему, компьютерные ученые также изучают способы предотвращения несогласованности без снижения скорости доступа.

Поиск информации связан с поиском данных в коллекциях, которые не имеют четкой организации, таких как файл газетных статей. Ученые-информатики разрабатывают алгоритмы для создания индексов данных.После того, как информация проиндексирована, для ее организации можно использовать методы, разработанные для баз данных. Интеллектуальный анализ данных — это тесно связанная с этим область, в которой большой объем информации анализируется для выявления закономерностей. Например, сбор данных о продажах в продуктовом магазине может выявить модели покупок, чтобы помочь магазину более эффективно заполнить полки. ( см. Хранение и поиск информации.)

Операционные системы — это программы, которые контролируют общее функционирование компьютера.Они обеспечивают пользовательский интерфейс, помещают программы в память компьютера и заставляют его выполнять их, управляют устройствами ввода и вывода компьютера, управляют ресурсами компьютера, такими как дисковое пространство, защищают компьютер от несанкционированного использования и обеспечивают безопасность хранимых данных. Ученые-информатики заинтересованы в том, чтобы сделать операционные системы более простыми в использовании, более безопасными и эффективными путем разработки новых дизайнов пользовательских интерфейсов, разработки новых механизмов, которые позволяют обмениваться данными, предотвращая доступ к конфиденциальным данным, и разработки алгоритмов, позволяющих более эффективно использовать время и память компьютера.

Изучение численных вычислений включает разработку алгоритмов вычислений, часто на больших наборах данных или с высокой точностью. Поскольку выполнение многих из этих вычислений может занять дни или месяцы, компьютерные специалисты заинтересованы в том, чтобы вычисления были максимально эффективными. Они также исследуют способы повышения числовой точности вычислений, которые могут иметь такие эффекты, как повышение точности прогноза погоды. Цели повышения эффективности и точности часто противоречат друг другу, поскольку повышение эффективности достигается за счет точности, и наоборот.

Символьные вычисления включают в себя программы, которые манипулируют нечисловыми символами, такими как символы, слова, рисунки, алгебраические выражения, зашифрованные данные (данные, закодированные для предотвращения несанкционированного доступа), и части структур данных, которые представляют отношения между значениями ( см. Шифрование). Одним из объединяющих свойств символьных программ является то, что им часто не хватает обычных шаблонов обработки, которые можно найти во многих численных вычислениях. Такие нарушения ставят перед компьютерными специалистами особые проблемы при создании теоретических моделей эффективности программы, при переводе ее в эффективную программу на машинном языке, а также при определении и проверке ее правильного поведения.

Компьютерная архитектура — это разработка и анализ новых компьютерных систем. Компьютерные архитекторы изучают способы улучшения компьютеров за счет увеличения их скорости, емкости и надежности хранения, а также за счет снижения их стоимости и энергопотребления. Компьютерные архитекторы разрабатывают модели программного и аппаратного обеспечения для анализа производительности существующих и предлагаемых компьютерных конструкций, а затем используют этот анализ для разработки новых компьютеров. Они часто участвуют в разработке нового компьютера, потому что точность их моделей зависит от конструкции компьютерной схемы.Многие компьютерные архитекторы заинтересованы в разработке компьютеров, которые специализируются на определенных приложениях, таких как обработка изображений, обработка сигналов или управление механическими системами. Оптимизация архитектуры компьютера под конкретные задачи часто дает более высокую производительность, более низкую стоимость или и то, и другое.

С

Искусственный интеллект

Исследования в области искусственного интеллекта (ИИ) направлены на то, чтобы позволить компьютерам и машинам имитировать человеческий интеллект и способность обработки сенсорной информации, а также моделировать человеческое поведение с помощью компьютеров, чтобы улучшить наше понимание интеллекта.Многие отрасли исследований ИИ включают машинное обучение, логический вывод, познание, представление знаний, решение проблем, рассуждения на основе конкретных случаев, понимание естественного языка, распознавание речи, компьютерное зрение и искусственные нейронные сети.

Ключевой метод, разработанный при изучении искусственного интеллекта, состоит в том, чтобы определить проблему как набор состояний, некоторые из которых являются решениями, а затем выполнить поиск состояний решения. Например, в шахматах каждый ход создает новое состояние. Если компьютер проанализирует состояния, полученные в результате всех возможных последовательностей ходов, он сможет определить те, которые выиграли игру.Однако количество состояний, связанных со многими проблемами (например, возможное количество ходов, необходимых для победы в шахматной партии), настолько велико, что их исчерпывающий поиск нецелесообразен. Процесс поиска можно улучшить за счет использования эвристики — правил, специфичных для данной проблемы и, следовательно, помогающих направлять поиск. Например, шахматная эвристика может указывать на то, что когда ход приводит к мату, нет смысла проверять альтернативные ходы.

Другая область информатики, которая нашла широкое практическое применение, — это робототехника — проектирование и разработка механических устройств с компьютерным управлением.Сложность роботов варьируется от игрушек до автоматизированных заводских сборочных линий, и они избавляют людей от утомительных, повторяющихся или опасных задач. Роботы также используются там, где требования к скорости, точности, постоянству или чистоте превышают возможности человека. Робототехники — ученые, работающие в области робототехники, — изучают многие аспекты управления роботами. Эти аспекты включают моделирование физических свойств робота, моделирование его окружающей среды, планирование его действий, эффективное управление его механизмами, использование датчиков для обеспечения обратной связи с управляющей программой и обеспечение безопасности его поведения.Они также изучают способы упрощения создания управляющих программ. Одна из областей исследований направлена ​​на то, чтобы предоставить роботам больше ловкости и приспособляемости, чем у людей, и тесно связана с ИИ.

E

Интерфейс человек-компьютер

Человеко-компьютерные интерфейсы позволяют людям пользоваться компьютерами. Примером интерфейса человек-компьютер является клавиатура, которая позволяет людям вводить команды в компьютер и вводить текст в конкретное приложение.Разнообразие исследований взаимодействия человека с компьютером соответствует разнообразию пользователей компьютеров и приложений. Однако объединяющей темой является разработка лучших интерфейсов и экспериментальная оценка их эффективности. Примеры включают улучшение доступа к компьютеру для людей с ограниченными возможностями, упрощение использования программ, разработку трехмерных устройств ввода и вывода для виртуальной реальности, улучшение распознавания рукописного ввода и речи, а также разработку проекционных дисплеев для авиационных приборов, в которых важна информация, такая как скорость, высота. , и курс отображаются на экране перед окном пилота.Одна из областей исследований, называемая визуализацией, связана с графическим представлением больших объемов данных, чтобы люди могли понять их ключевые свойства.

В

СВЯЗЬ КОМПЬЮТЕРНОЙ НАУКИ С ДРУГИМИ ДИСЦИПЛИНАМИ

Поскольку информатика выросла из математики, она сохраняет многие тесные связи с этими дисциплинами. Теоретическая информатика заимствует многие подходы из математики и логики.Исследования в области численных вычислений частично совпадают с исследованиями в области математического анализа. Компьютерные архитекторы тесно сотрудничают с инженерами-электриками, которые проектируют схемы компьютера.

Помимо этих исторических связей, существуют прочные связи между исследованиями ИИ и психологией, нейрофизиологией и лингвистикой. Исследование интерфейса человек-компьютер также связано с психологией. Робототехники работают как с инженерами-механиками, так и с физиологами при разработке новых роботов.

Информатика также косвенно связана практически со всеми дисциплинами, в которых используются компьютеры. Приложения, разрабатываемые в других областях, часто предполагают сотрудничество с компьютерными учеными, которые делятся своими знаниями об алгоритмах, структурах данных, разработке программного обеспечения и существующих технологиях. В свою очередь, компьютерные ученые имеют возможность наблюдать новые приложения компьютеров, благодаря чему они получают более глубокое представление об их использовании. Эти отношения делают информатику в высшей степени междисциплинарной областью исследования.

Нравится:

Нравится Загрузка …

Как работают компьютеры? Простое введение

Криса Вудфорда. Последнее изменение: 12 апреля 2020 г.

Это был, вероятно, худший прогноз в история. Еще в 1940-х Томас Уотсон, глава гигантской корпорации IBM, по общему мнению, предсказывал что миру потребуется не более «примерно пяти компьютеров». Шесть десятилетий спустя и мировая популяция компьютеров теперь выросла примерно до одного миллиарда машин!

Честно говоря, Ватсон, компьютеры сильно изменились за то время.В 1940-х они были гигантскими научных и военных гигантов по заказу правительства в стоимость в миллионы долларов за штуку; сегодня большинство компьютеров даже не узнаваемы как таковые: они встроены во все, от микроволновых печей до мобильных телефонов и цифровых радио. Что делает компьютеры достаточно гибкими для работы во всех этих разная техника? Почему они так феноменально полезны? И как точно они работают? Рассмотрим подробнее!

Фото: НАСА управляет одними из самых мощных в мире компьютеры, но это просто супер-увеличенные версии одного вы используете прямо сейчас.Фото Тома Чиды любезно предоставлено НАСА.

Что такое компьютер?

Фото: Компьютеры, которые раньше занимали огромную комнату, теперь удобно умещаются на пальце !.

Компьютер — это электронная машина, обрабатывающая информацию. слова, информационный процессор: он принимает необработанная информация (или данные) на одном конце, хранит ее, пока готовый поработать с ним, жует и немного хрустит, а затем выплевывает результаты на другом конце. У всех этих процессов есть имя.Получение информации называется вводом, хранение информации более известно как память (или хранилище), информация о жевании также известна как обработка, и выдача результатов называется выводом.

Представьте, если бы компьютер был человеком. Предположим, у вас есть друг, который действительно хорошо разбирается в математике. Она настолько хороша, что все, кого она знает, отправляют свои математические задачи на ее. Каждое утро она подходит к своему почтовому ящику и находит кучу новые задачи по математике ждут ее внимания. Она складывает их на нее стол, пока она начинает смотреть на них.Каждый день она снимает письмо вершина стопки, изучает проблему, прорабатывает решение и нацарапает ответ на обороте. Она ставит это в конверте на имя человека, который прислал ей оригинал проблема и вставляет ее в свой лоток, готовый к отправке. Затем она переходит в следующее письмо в стопке. Вы видите, что ваш друг работает прямо как компьютер. Ее почтовый ящик — это ее вклад; куча на ее столе это ее память; ее мозг — процессор, который вырабатывает решения к проблемам; а выходной лоток на ее столе — ее продукция.

Как только вы поймете, что компьютеры — это ввод, память, обработка и вывод, весь мусор на вашем столе станет более понятным:

Artwork: компьютер работает, комбинируя ввод, хранение, обработку и вывод. Все основные части компьютерной системы задействованы в одном из этих четырех процессов.

• Вход : клавиатура и мышь, для Например, это просто единицы ввода — способы передачи информации в ваш компьютер, который он может обрабатывать.Если вы используете микрофон и программное обеспечение для распознавания голоса, это другая форма ввода.
• Память / хранилище : Ваш компьютер, вероятно, хранит все ваши документы и файлы на жестком диске: огромный магнитная память. Но небольшие компьютерные устройства, такие как цифровые фотоаппараты и мобильные телефоны используют другие виды памяти, такие как карты флэш-памяти.
• Обработка : процессор вашего компьютера (иногда известный как центральный процессор) является микрочип закопан глубоко внутри.Он работает невероятно усердно и невероятно жарко в процессе. Вот почему на вашем компьютере немного вентилятор уносит прочь — чтобы мозг не перегрелся!
• Выход : Ваш компьютер, вероятно, имеет ЖК-экран способна отображать графику с высоким разрешением (очень детализированную), а также, возможно, стереодинамики. У вас может быть струйный принтер на вашем столе тоже, чтобы сделать более постоянная форма выпуска.

Что такое компьютерная программа?

Как вы можете прочитать в нашей длинной статье по истории компьютеров, первая компьютеры были гигантскими вычислительными машинами, и все, что они когда-либо это были «решающие цифры»: решать долго, сложно или утомительно математические задачи.Сегодня компьютеры работают с гораздо большим разнообразием проблемы — но все они, по сути, вычисления. Все компьютер делает, помогая вам редактировать фотографию, которую вы сделали с цифровой камерой для отображения веб-страница включает в себя управление числами тем или иным способом.

Фото: Калькуляторы и компьютеры очень похожи, потому что оба работают, обрабатывая числа. Однако калькулятор просто вычисляет результаты расчетов; и это все, что он когда-либо делал.Компьютер хранит сложные наборы инструкций, называемых программами, и использует их для выполнения гораздо более интересных задач.

Предположим, вы смотрите на цифровую фотографию, которую вы только что сделали краской или программа для редактирования фотографий, и вы решаете, что хотите ее зеркальное отображение (в другими словами, переверните это слева направо). Вы, наверное, знаете, что фото состоит из миллионы отдельных пикселей (цветные квадраты), расположенные в виде сетки шаблон. Компьютер хранит каждый пиксель в виде числа, поэтому цифровой фотография действительно похожа на мгновенное упорядоченное упражнение в рисовании числа! Чтобы перевернуть цифровую фотографию, компьютер просто переворачивает последовательность чисел, поэтому они идут справа налево, а не слева направо. верно.Или предположим, что вы хотите сделать фотографию ярче. Все вы иметь для этого нужно сдвинуть маленький значок «яркость». Затем компьютер работает через все пиксели, увеличивая значение яркости для каждого из них скажем, на 10 процентов, чтобы сделать все изображение ярче. Итак, еще раз, проблема сводится к числам и расчетам.

Компьютер отличается от калькулятора тем, что он может работать. все само по себе. Вы просто даете ему свои инструкции (называемые программой) и он идет, выполняя длинную и сложную серию операций, все сам по себе.Еще в 1970-х и 1980-х годах, если вы хотели домашний компьютер чтобы сделать что угодно, вам нужно было написать свою маленькую программу сделать это. Например, прежде чем вы могли написать письмо на компьютере, вам нужно было написать программу, которая будет читать буквы, которые вы набираете на клавиатуры, сохраните их в памяти и отобразите на экране. Написание программы обычно занимало больше времени, чем ее выполнение. было то, что вы изначально хотели сделать (написать письмо). милая вскоре люди начали продавать программы вроде текстовых редакторов, чтобы спасти вас необходимость писать программы самостоятельно.

Сегодня большинство пользователей компьютеров полагаются на заранее написанные программы, такие как Microsoft Word и Excel или загрузите приложения для своих планшетов и смартфоны, не особо заботясь о том, как они туда попали. (Приложения, если вы когда-нибудь задумывались, — это просто очень аккуратно упакованный компьютер программ.) Вряд ли кто-нибудь уже пишет программы, что очень жаль, потому что это очень весело и очень полезно. Большинство людей рассматривают свои компьютеры как инструменты, которые помогают им выполнять работу, а не как сложные электронные машины они должны предварительно программировать.Некоторые скажут, что это тоже хорошо, потому что у большинства из нас есть дела поважнее, чем компьютер. программирование. Опять же, если мы все полагаемся на компьютерные программы и приложения, кто-то должен напишите их, и эти навыки необходимы для выживания. К счастью, недавно был возрождение интереса к компьютерному программированию. «Кодирование» (неофициальное название программирования, поскольку программы иногда называют «кодом») снова преподается в школах с помощью простого в использовании программирования такие языки, как Scratch.Растет движение любителей, связанных создавать самостоятельно такие гаджеты, как Raspberry Pi и Arduino. Клубы кода, где волонтеры обучают детей программированию, возникают по всему миру.

В чем разница между программным и аппаратным обеспечением?

Прелесть компьютера в том, что он может запускать текстовый редактор. минута, а через пять секунд программа для редактирования фотографий. В другом слова, хотя мы не думайте об этом так, компьютер можно перепрограммировать как сколько угодно раз.Вот почему программы еще называют программным обеспечением. Они «мягкие» в том смысле, что они не фиксированы: их можно легко меняется. Напротив, компьютерное оборудование — биты и части, из которых он сделан (и периферийные устройства, как мышь и принтер, вы подключаетесь к нему) — в значительной степени исправляется при покупке это с полки. Оборудование — это то, что делает ваш компьютер мощным; возможность запускать различное программное обеспечение — вот что делает его гибким. Что компьютеры могут выполнять так много разных задач, что делает их такими полезными — и именно поэтому миллионы из нас больше не могут жить без них!

Что такое операционная система?

Предположим, вы вернулись в конец 1970-х, когда еще не были изобретены стандартные компьютерные программы.Вы хотите запрограммировать свой компьютер для работы в качестве текстового процессора, чтобы вы могли написать свой первый роман — что относительно легко, но потребует вам несколько дней работы. Через несколько недель вы устаете писать и решаете перепрограммировать свою машину. так что он будет играть в шахматы. Еще позже вы решаете запрограммировать его для хранения вашей коллекции фотографий. Каждый из эти программы делают разные вещи, но они также делают много похожих вещей. Например, все они должны уметь читать клавиши, нажатые на клавиатуре, сохранять данные в памяти и извлекать их, а также отображать символы (или картинки) на экране.Если бы вы писали много разных программ, вы бы обнаружили, что написание одних и тех же программных элементов, чтобы каждый раз выполнять одни и те же базовые операции. Это немного рутинной работы по программированию, так почему бы просто не собрать вместе все части программы, которые выполняют эти основные функции и повторно использовать их каждый раз?

Фотография: Типичная компьютерная архитектура. Компьютер можно представить как серию слоев с аппаратным обеспечением на уровне внизу — BIOS, соединяющий оборудование с операционной системой, и приложения, которые вы фактически используете (например, текстовые процессоры, Веб-браузеры и т. Д.), Работающие поверх этого.Каждый из этих уровней относительно независим, поэтому, например, одна и та же операционная система Windows может работать на ноутбуках с другим BIOS, в то время как компьютер под управлением Windows (или другой операционной системы) может запускать любое количество различных приложений.

Это основная идея операционной системы: это базовое программное обеспечение компьютера, которое (по сути) контролирует основные операции ввода, вывода, хранения и обработки. Вы можете думать об операционной системе как об «основе» программного обеспечения на компьютере, на котором построены другие программы (называемые приложениями).Таким образом, текстовый процессор и шахматная игра — это два разных приложения, которые полагаются на операционную систему для выполнения основного ввода, вывода и т. Д. Операционная система полагается на еще более фундаментальную часть программирования, называемую BIOS (базовая система ввода-вывода), которая является связующим звеном между программным обеспечением операционной системы и оборудованием. В отличие от операционной системы, которая одинакова на разных компьютерах, BIOS меняется от машины к машине в зависимости от точной конфигурации оборудования и обычно пишется производителем оборудования.BIOS, строго говоря, не является программным обеспечением: это программа, которая полупостоянно хранится в одна из основных микросхем компьютера, поэтому она известна как прошивка (однако обычно он разработан таким образом, чтобы его можно было время от времени обновлять).

У операционных систем есть еще одно большое преимущество. В 1970-х (и в начале 1980-х) практически все компьютеры были до безумия разными. Все они работали по-своему, идиосинкразически, с довольно уникальным оборудованием (разными процессорами, адресами памяти, размерами экрана и всем остальным).Программы, написанные для одной машины (например, Apple), обычно не запускаются на любой другой машине (например, IBM) без довольно обширного преобразования. Это было большой проблемой для программистов, потому что им приходилось переписывать все свои программы каждый раз, когда они хотели запустить их на разных машинах. Как операционные системы помогли? Если у вас стандартная операционная система и вы настраиваете ее так, чтобы она работала на любой машине, все, что вам нужно сделать, это написать приложения, которые работают в этой операционной системе. Тогда любое приложение будет работать на любой машине.Операционная система, которая окончательно совершила этот прорыв, была, конечно же, Microsoft Windows, созданная Биллом Гейтсом. (Важно отметить, что существовали и более ранние операционные системы. Вы можете прочитать больше об этой истории в нашей статье об истории компьютеров.)

Что внутри вашего ПК?

Предупреждение! Не открывайте свой компьютер, если вы действительно не знаете, что делаете. Внутри присутствует опасное напряжение, особенно рядом с блоком питания, и некоторые компоненты могут оставаться под напряжением в течение длительного времени после отключения питания.

Фотография: Внутри корпуса типичного ПК показаны четыре ключевые области компонентов, описанные ниже. Фото Армадни, любезно предоставлено Wikimedia Commons, опубликовано под лицензией Creative Commons.

Внутри типичного ПК все выглядит довольно пугающе и запутанно: печатные платы в виде маленьких «городков» с микросхемами. для зданий — радужные спутанные провода, идущие между ними, и черт знает что еще. Но работайте над компонентами медленно и логично, и все начинает обретать смысл.Большая часть того, что вы видите, делится на четыре широкие области, которые я выделил зеленым, синим, красный и оранжевый на этом фото.

Блок питания (зеленый)

На основе трансформатора он преобразует домашнее или офисное напряжение питания (например, 230/120 вольт переменного тока) в гораздо более низкое постоянное напряжение, необходимое для электронных компонентов (типичное жесткому диску может потребоваться всего 5–12 В). Обычно есть большой охлаждающий вентилятор снаружи корпуса компьютера рядом с розеткой питания (или гораздо меньший вентилятор на ноутбуке, обычно с одной стороны).В этой машине есть два внешних вентилятора (зеленого и синего цветов) слева, которые охлаждают как блок питания, так и материнскую плату.

Материнская плата (синяя)

Как следует из названия, это мозг компьютера, где и выполняется настоящая работа. Главный процессор (центральный процессор) легко обнаружить, потому что обычно на нем установлен большой вентилятор, который охлаждает его. На этой фотографии процессор находится прямо под черным вентилятором с красным центральным шпинделем.То, что находится на материнской плате, варьируется от машины к машине. Помимо процессора, есть BIOS, микросхемы памяти, слоты расширения для дополнительной памяти, гибкие ленточные соединения с другими печатными платами, соединения IDE (Integrated Drive Electronics) с жесткими дисками и приводами CD / DVD, а также последовательные или параллельные соединения. к таким вещам, как USB-порты и другие порты на корпусе компьютера (часто припаяны к материнской плате, особенно в ноутбуках).

Другие печатные платы (красные)

Хотя материнская плата может (теоретически) содержать все микросхемы, необходимые компьютеру, для ПК довольно часто используются еще три отдельные печатные платы: одна для управления сетью, одна для обработки графики и одна для обработки звука.

• Сетевая карта (также называемая сетевой интерфейсной картой / контроллером, сетевой картой или сетевым адаптером), как следует из названия, соединяет ваш компьютер с другими машинами (или такими вещами, как принтеры) в компьютерная сеть (обычно это локальная сеть, локальная сеть, дома или в офисе или более широкий Интернет) с использованием системы, называемой Ethernet. Старые компьютеры могут иметь отдельную карту беспроводной сети (WLAN) для подключения к Wi-Fi; более новые, как правило, имеют одну сетевую карту, которая поддерживает как Ethernet, так и Wi-Fi.У некоторых компьютеров есть микросхемы, которые делают все свои сети на материнской плате.
• Графическая карта (также называемая видеокартой или видеоадаптером) — это часть компьютера, которая обрабатывает все, что связано с дисплеем. Почему этого не делает центральный процессор? В некоторых машинах это может быть, но это замедляет как основную обработку машины, так и графику. Автономные графические карты появились в самом первом ПК IBM PC, который имел автономный адаптер дисплея еще в 1981 году; мощные современные видеокарты для 3D-игр с высоким разрешением и полноцветными играми, выпущенные с середины 1990-х годов и впервые использованные такими компаниями, как Nvidia и ATI.
• Звуковая карта — это еще одна автономная печатная плата, основанная на цифро-аналоговые и аналого-цифровые преобразователи: он превращает цифровую (числовую) информацию, с которой работает центральный процессор, в аналоговые (постоянно меняющиеся) сигналы, которые могут питать колонки; и преобразует аналоговые сигналы, поступающие с микрофона, в цифровые сигналы, понятные процессору. Как и в случае с сетью и графикой, звуковые карты или звуковые чипы могут быть интегрированы в материнскую плату.

Приводы (оранжевые)

ПК обычно имеют один, два или три жестких диска, а также устройство чтения / записи CD / DVD.Хотя на некоторых машинах есть только один жесткий диск и один комбинированный привод CD / DVD, у большинства есть пара пустых слотов расширения для дополнительных приводов.

Производители ПК

обычно проектируют и производят собственные материнские платы, но большинство компонентов, которые они используют, являются стандартными и модульными. Так, например, ваш ПК Lenovo или ноутбук Asus может иметь жесткий диск Toshiba, графическую карту Nvidia, звуковую карту Realtek и т. Д. Даже на материнской плате компоненты могут быть модульными и plug-and-play: «Intel Inside» означает, что у вас под вентилятором установлен процессор Intel.Все это означает, что очень легко заменить или модернизировать компоненты ПК, когда они изнашиваются или устаревают; вам не нужно выбрасывать всю машину. Если вы заинтересованы в том, чтобы возиться, в разделе «Как работают компьютеры» ниже есть пара хороших книг, которые проведут вас через этот процесс.

Разъёмы внешние («порты»)

Вы можете подключить свой компьютер к периферийным устройствам (внешним устройствам, таким как струйные принтеры, веб-камеры и карты флэш-памяти) либо с проводным соединением (последовательный или параллельный кабель), либо с беспроводным (обычно Bluetooth или Вай фай).Много лет назад компьютеры и периферийные устройства использовал ошеломляющую коллекцию различных соединителей для связывания для другого. В наши дни практически все ПК используют Стандартный способ соединения между собой называется USB (универсальная последовательная шина). USB предназначен для работы по принципу «подключи и работай»: все, что вы подключаете к компьютеру, работает более или менее прямо из коробки, хотя вам, возможно, придется подождать, пока ваш компьютер загрузится драйвер (дополнительное программное обеспечение, которое сообщает ему, как использовать это конкретное оборудование).

Фото: USB-порты на компьютерах очень надежны, но время от времени они ломаются, особенно после многих лет использования.Если у вас есть ноутбук со слотом PCMCIA, вы можете просто вставить карту адаптера USB, как это, чтобы создать два новых порта USB (или добавить еще два порта, если у вас мало).

Помимо упрощения обмена данными, USB также обеспечивает питание таких вещей, как внешние жесткие диски. Два внешних контакта USB-штекера — это разъемы питания +5 В и заземления, в то время как внутренние контакты несут данные. Когда вы подключаете свой телефон к USB-порт в автобусе или поезде, вы просто используете внешние контакты для зарядки аккумулятор.

USB обеспечивает гораздо больше возможностей для подключения, чем старые последовательные компьютерные порты. Он разработан так, что вы можете подключать его разными способами, либо с по одному периферийному устройству, подключенному к каждому из ваших USB-разъемов или через USB-концентраторы (где один USB-штекер дает вам доступ к целому ряду USB-разъемов, к которым может быть подключено больше концентраторов и розеток). Теоретически к одному компьютеру может быть подключено 127 различных USB-устройств.

2 Что такое производительность компьютера? | Будущее вычислительной производительности: игра окончена или следующий уровень?

ограничений, инновации используются для преодоления этих ограничений.В то же время они подготовили почву для нового раунда постепенных достижений, которые в конечном итоге превзойдут любые оставшиеся преимущества более старых технологий. Этот цикл технологических инноваций был движущей силой в истории повышения производительности компьютерных систем.

Очень ранняя электронная вычислительная система под названием Colossus, ⁷ была создана в 1943 году. ⁸ Ее ядро ​​было построено из электронных ламп , и, хотя у нее было довольно ограниченное применение, она положила начало использованию электронных вакуумных ламп для следующее поколение компьютерных систем.Поскольку новые системы, такие как ENIAC, представили более масштабные и более универсальные вычисления, совокупное энергопотребление всех электронных ламп в конечном итоге ограничило возможность продолжения масштабирования систем. В 1954 году инженеры Bell Laboratories создали компьютерную систему на основе дискретных транзисторов —, названную TRADIC. ⁹ Хотя он был не таким быстрым, как самые быстрые системы на основе электронных ламп того времени, он был намного меньше и потреблял гораздо меньше энергии. Что еще более важно, он возвестил эру компьютерных систем на основе транзисторов. ¹⁰ В 1958 году Джек Килби и Роберт Нойс по отдельности изобрели интегральную схему , которая впервые позволила изготовить и соединить несколько транзисторов на одном куске кремния. Разработчики компьютеров быстро подхватили эту технологию для создания более производительных и энергоэффективных компьютерных систем. Этот технологический прорыв открыл эру современных вычислений.

В 1965 году Гордон Мур заметил, что плотность транзисторов в интегральных схемах удваивается с каждым новым поколением технологий, и он прогнозировал, что это будет продолжаться и в будущем. ¹¹ (См. Приложение C

____________________

⁷ Б. Джек Коупленд, изд., 2006, Колосс: Секреты взлома кодов Блетчли-Парка, Нью-Йорк, Нью-Йорк: Oxford University Press.

⁸ Хотя до этого были продемонстрированы многие типы механических и электромеханических вычислительных систем, эти устройства были существенно ограничены в возможностях и развертывании, поэтому мы оставим их вне этого обсуждения.

⁹ Историю TRADIC см. У Луи К.Браун, 1999, Flyable TRADIC: первый бортовой транзисторный цифровой компьютер, IEEE Annals of the History of Computing 21 (4): 55-61.

¹⁰ В начале 1060-х годов компьютерную индустрию ограничивали не только требования к питанию от электронных ламп. Упаковка также была серьезной проблемой — простое выполнение всех соединений, необходимых для передачи сигналов и питания ко всем этим лампам, серьезно ухудшало надежность, потому что каждое соединение приходилось паять вручную с некоторой вероятностью отказа больше нуля.0. Пробовали всевозможные схемы упаковки модулей, но ни одна из них не решила проблему технологичности. Одним из преобразующих аспектов технологии интегральных схем является то, что вы получаете все внутренние соединения бесплатно с помощью процесса химической фотолитографии, который не только делает их практически бесплатными, но и делает их на несколько порядков более надежными. Если бы не этот эффект, все те транзисторы, которыми мы пользовались с тех пор, имели бы очень ограниченную полезность, были бы слишком дорогими и слишком склонными к отказу.

¹¹ Гордон Мур, 1965, Запихивание большего количества компонентов в интегральные схемы, Electronics 38 (8), доступно в Интернете по адресу http://download.intel.com/research/silicon/moorespaper.pdf.

компьютер | История, сети, операционные системы и факты

Компьютер , устройство для обработки, хранения и отображения информации.

компьютер

Портативный компьютер.

© Fatman73 / Fotolia

Популярные вопросы

Что такое компьютер?

Компьютер — это машина, которая может хранить и обрабатывать информацию.Большинство компьютеров полагаются на двоичную систему, которая использует две переменные, 0 и 1, для выполнения таких задач, как хранение данных, вычисление алгоритмов и отображение информации. Компьютеры бывают самых разных форм и размеров — от карманных смартфонов до суперкомпьютеров весом более 300 тонн.

Кто изобрел компьютер?

Какой компьютер самый мощный в мире?

По состоянию на июнь 2020 года самым мощным компьютером в мире является японский суперкомпьютер Fugaku, разработанный Riken и Fujitsu.Он использовался для моделирования симуляций COVID-19.

Как работают языки программирования?

Популярные современные языки программирования, такие как JavaScript и Python, работают с несколькими формами парадигм программирования. Функциональное программирование, которое использует математические функции для выдачи выходных данных на основе ввода данных, является одним из наиболее распространенных способов использования кода для предоставления команд компьютеру.

Что умеют компьютеры?

Самые мощные компьютеры могут выполнять чрезвычайно сложные задачи, такие как моделирование экспериментов с ядерным оружием и прогнозирование изменения климата.Развитие квантовых компьютеров, машин, которые могут обрабатывать большое количество вычислений с помощью квантового параллелизма (производного от суперпозиции), могло бы выполнять еще более сложные задачи.

Сознательны ли компьютеры?

Способность компьютера обретать сознание — широко обсуждаемая тема. Некоторые утверждают, что сознание зависит от самосознания и способности мыслить, а это означает, что компьютеры обладают сознанием, потому что они распознают свое окружение и могут обрабатывать данные.Другие считают, что человеческое сознание никогда не может быть воспроизведено физическими процессами.

Компьютер когда-то означал человека, выполняющего вычисления, но теперь этот термин почти повсеместно относится к автоматизированному электронному оборудованию. Первый раздел статьи посвящен современным цифровым электронным компьютерам и их конструкции, составным частям и приложениям. Второй раздел посвящен истории вычислительной техники. Для получения подробной информации о компьютерной архитектуре, программном обеспечении и теории, см. информатика.

Основы вычислительной техники

Первые компьютеры использовались в основном для численных расчетов. Однако, поскольку любую информацию можно закодировать численно, люди вскоре поняли, что компьютеры способны обрабатывать информацию общего назначения. Их способность обрабатывать большие объемы данных расширила диапазон и точность прогнозов погоды. Их скорость позволила им принимать решения о маршрутизации телефонных соединений через сеть и управлять механическими системами, такими как автомобили, ядерные реакторы и роботизированные хирургические инструменты.Они также достаточно дешевы, чтобы встраивать их в бытовую технику и делать сушилки для одежды и рисоварки «умными». Компьютеры позволили нам задавать вопросы, которые раньше не могли быть заданы, и отвечать на них. Эти вопросы могут касаться последовательностей ДНК в генах, моделей активности на потребительском рынке или всех случаев использования слова в текстах, хранящихся в базе данных. Все чаще компьютеры также могут учиться и адаптироваться в процессе работы.

Компьютеры также имеют ограничения, некоторые из которых являются теоретическими.Например, есть неразрешимые предложения, истинность которых не может быть определена в рамках данного набора правил, таких как логическая структура компьютера. Поскольку не может существовать универсального алгоритмического метода для идентификации таких предложений, компьютер, которого попросили получить истинность такого предложения, будет (если не прервать его принудительно) бесконечно долго — условие, известное как «проблема остановки». ( См. машину Тьюринга.) Другие ограничения отражают современные технологии. Человеческий разум умеет распознавать пространственные закономерности — например, легко различать человеческие лица, — но это сложная задача для компьютеров, которые должны обрабатывать информацию последовательно, а не улавливать детали в целом с первого взгляда.Еще одна проблемная область для компьютеров — это взаимодействие на естественном языке. Поскольку в обычном человеческом общении предполагается так много общих знаний и контекстной информации, исследователям еще предстоит решить проблему предоставления соответствующей информации универсальным программам на естественном языке.

Получите эксклюзивный доступ к контенту из нашего первого издания 1768 с вашей подпиской. Подпишитесь сегодня

Аналоговые компьютеры используют непрерывные физические величины для представления количественной информации.Сначала они представляли величины с механическими компонентами ( см. Дифференциальный анализатор и интегратор ), но после Второй мировой войны использовались напряжения; к 1960-м годам их в значительной степени заменили цифровые компьютеры. Тем не менее, аналоговые компьютеры и некоторые гибридные аналогово-цифровые системы продолжали использоваться в течение 1960-х годов в таких задачах, как моделирование самолетов и космических полетов.

Одним из преимуществ аналоговых вычислений является то, что можно относительно просто спроектировать и построить аналоговый компьютер для решения одной проблемы.Другое преимущество состоит в том, что аналоговые компьютеры часто могут представлять и решать проблему «в реальном времени»; то есть вычисления происходят с той же скоростью, что и моделируемая им система. Их основные недостатки заключаются в том, что аналоговые представления ограничены по точности — обычно несколько десятичных знаков, но меньше в сложных механизмах, — а устройства общего назначения дороги и их нелегко запрограммировать.

В отличие от аналоговых компьютеров, цифровые компьютеры представляют информацию в дискретной форме, обычно в виде последовательностей нулей и единиц (двоичных цифр или битов).Современная эра цифровых компьютеров началась в конце 1930-х — начале 1940-х годов в США, Великобритании и Германии. В первых устройствах использовались переключатели, работающие от электромагнитов (реле). Их программы хранились на перфоленте или картах, и у них было ограниченное внутреннее хранилище данных. Исторические разработки, см. В в разделе «Изобретение современного компьютера».

В 1950-х и 60-х годах Unisys (производитель компьютеров UNIVAC), International Business Machines Corporation (IBM) и другие компании производили большие и дорогие компьютеры все большей мощности.Они использовались крупными корпорациями и правительственными исследовательскими лабораториями, как правило, как единственный компьютер в организации. В 1959 году компьютер IBM 1401 арендовали за 8000 долларов в месяц (первые машины IBM почти всегда сдавались в аренду, а не продавались), а в 1964 году самый большой компьютер IBM S / 360 стоил несколько миллионов долларов.

Эти компьютеры стали называть мэйнфреймами, хотя этот термин не стал общепринятым, пока не были построены компьютеры меньшего размера. Для мэйнфреймов были характерны (для своего времени) большие возможности хранения, быстрые компоненты и мощные вычислительные возможности.Они были очень надежными и, поскольку они часто удовлетворяли жизненно важные потребности в организации, иногда проектировались с резервными компонентами, которые позволяли им выдерживать частичные отказы. Поскольку это были сложные системы, ими управлял штат системных программистов, у которых только был доступ к компьютеру. Другие пользователи отправляли «пакетные задания» для выполнения по одному на мэйнфрейме.

Такие системы остаются важными сегодня, хотя они больше не являются единственным или даже основным центральным вычислительным ресурсом организации, которая обычно имеет сотни или тысячи персональных компьютеров (ПК).Теперь мэйнфреймы обеспечивают хранилище данных большой емкости для Интернет-серверов или, благодаря методам разделения времени, позволяют сотням или тысячам пользователей одновременно запускать программы. Из-за их текущих ролей эти компьютеры теперь называются серверами, а не мэйнфреймами.

История компьютера

Что такое компьютер?

В своей основной форме компьютер — это любое устройство, которое помогает людям выполнять различные виды вычислений или вычислений. В этом отношении первым компьютером были счеты, которые использовались для выполнения основных арифметических операций.

Каждый компьютер поддерживает ту или иную форму ввода, обработки и вывода. Это менее очевидно на примитивном устройстве, таком как счеты, где ввод, вывод и обработка представляют собой просто действие по перемещению камешков в новые позиции, просмотру измененных позиций и подсчету. Тем не менее, в двух словах, это и есть вычисления. Мы вводим информацию, компьютер обрабатывает ее в соответствии со своей основной логикой или выполняемой в данный момент программой и выводит результаты.

Современные компьютеры делают это в электронном виде, что позволяет им выполнять гораздо большее количество вычислений или вычислений за меньшее время.Несмотря на то, что в настоящее время мы используем компьютеры для обработки изображений, звука, текста и других нечисловых форм данных, все это зависит не более чем от базовых численных расчетов. Графика, звук и т. Д. — это просто абстракции чисел, обрабатываемых машиной; в цифровых компьютерах это единицы и нули, представляющие электрические включенные и выключенные состояния, а также их бесконечные комбинации. Другими словами, каждое изображение, каждый звук и каждое слово имеют соответствующий двоичный код.

Хотя с технической точки зрения счеты, возможно, были первым компьютером, большинство людей сегодня ассоциируют слово «компьютер» с электронными компьютерами, которые были изобретены в прошлом веке и превратились в современные компьютеры, которые мы знаем сегодня.

ENIAC

Компьютеры первого поколения (1940-е — 1950-е годы)

Первые электронные компьютеры использовали электронные лампы, и они были огромными и сложными. Первым электронным компьютером общего назначения был ENIAC (электронный числовой интегратор и компьютер).Он был цифровым, хотя и не работал с двоичным кодом, и его можно было перепрограммировать для решения всего спектра вычислительных задач. Он был запрограммирован с использованием коммутационных панелей и переключателей, поддерживающих ввод от устройства чтения карт IBM и вывод на перфоратор IBM. Он занимал 167 квадратных метров, весил 27 тонн и потреблял 150 киловатт электроэнергии. В нем использовались тысячи электронных ламп, кристаллических диодов, реле, резисторов и конденсаторов.

Первым компьютером общего назначения был ABC (компьютер Атанасова – Берри), и другие аналогичные компьютеры той эпохи включали немецкий Z3, десять компьютеров British Colossus, LEO, Harvard Mark I и UNIVAC.

IBM 1401

Компьютеры второго поколения (1955-1960)

Второе поколение компьютеров появилось благодаря изобретению транзистора, который затем начал заменять электронные лампы в компьютерной конструкции. Транзисторные компьютеры потребляли гораздо меньше энергии, выделяли гораздо меньше тепла и были намного меньше по сравнению с первым поколением, хотя по сегодняшним меркам все еще велики.

Первый транзисторный компьютер был создан в Манчестерском университете в 1953 году.Самым популярным из транзисторных компьютеров был IBM 1401. IBM также создала первый дисковый накопитель в 1956 году, IBM 350 RAMAC.

Компьютеры третьего поколения (1960-е годы)

Система IBM / 360

Изобретение интегральных схем (ИС), также известных как микрочипы, проложило путь для компьютеров, какими мы их знаем сегодня. Изготовление схем из отдельных кусков кремния, который является полупроводником, позволило сделать их намного меньше и практичнее в производстве. Это также положило начало непрерывному процессу интеграции все большего количества транзисторов в один микрочип.В шестидесятые годы микрочипы начали появляться в компьютерах, но процесс был постепенным, и компьютеры второго поколения все еще существовали.

Сначала появились миникомпьютеры, первые из которых все еще были основаны на немикрочиповых транзисторах, а более поздние версии были гибридами, основанными как на транзисторах, так и на микрочипах, например, IBM System / 360. Они были намного меньше и дешевле компьютеров первого и второго поколения, также известных как мэйнфреймы. Миникомпьютеры можно рассматривать как мост между мэйнфреймами и микрокомпьютерами, который появился позже, по мере роста количества микрочипов в компьютерах.

Компьютеры четвертого поколения (1971 — настоящее время)

Первые центральные процессоры на базе микрочипов состояли из множества микрочипов для различных компонентов ЦП. Стремление к еще большей интеграции и миниатюризации привело к появлению одночиповых ЦП, где все необходимые компоненты ЦП были помещены на один микрочип, называемый микропроцессором. Первым однокристальным процессором или микропроцессором был Intel 4004.

Появление микропроцессора породило эволюцию микрокомпьютеров, которые в конечном итоге стали персональными компьютерами, с которыми мы знакомы сегодня.

Первое поколение микрокомпьютеров (1971-1976)

Альтаир 8800

Первые микрокомпьютеры представляли собой странную группу. Часто они поставлялись в наборах, и многие из них представляли собой просто коробки с лампочками и переключателями, которые могли использовать только инженеры и любители, которые могли понимать двоичный код. Некоторые, однако, поставлялись с клавиатурой и / или монитором, что несколько больше походило на современные компьютеры.

Это спорно, какие из первых микрокомпьютеров можно назвать первым.CTC Datapoint 2200 является одним из кандидатов, хотя на самом деле он не содержал микропроцессора (вместо этого был основан на многочиповой конструкции ЦП) и не задумывался как отдельный компьютер, а просто как терминал для мэйнфреймов. Причина, по которой некоторые могут считать его первым микрокомпьютером, заключается в том, что он мог использоваться как де-факто автономный компьютер, был достаточно мал, а его многочиповая архитектура ЦП фактически стала основой для архитектуры x86, которая позже использовалась в IBM PC и его устройствах. потомки. Плюс к этому даже были клавиатура и монитор, что в то время было исключением.

Однако, если мы ищем первый микрокомпьютер с подходящим микропроцессором, задумывавшийся как отдельный компьютер, а не в комплекте, то это был бы Micral N, в котором использовался микропроцессор Intel 8008.

Популярные ранние микрокомпьютеры, которые входили в комплекты, включают MOS Technology KIM-1, Altair 8800 и Apple I. Альтаир 8800, в частности, породил большое количество поклонников среди любителей и считается искрой, которая положила начало революции в микрокомпьютерах, поскольку эти любители пошли дальше. на основание компаний, занимающихся персональными вычислениями, таких как Microsoft и Apple.

Микрокомпьютеры второго поколения (1977-настоящее время)

Commodore PET2001 (Изображение Томислава Медака, лицензия CC-BY-SA).

Поскольку микрокомпьютеры продолжали развиваться, ими стало легче управлять, что сделало их доступными для более широкой аудитории. Обычно они поставлялись с клавиатурой и монитором или их можно было легко подключить к телевизору, и они поддерживали визуальное представление текста и чисел на экране.

Другими словами, свет и выключатели были заменены экранами и клавиатурами, и необходимость понимать двоичный код уменьшилась, поскольку они все чаще поставлялись с программами, которые можно было использовать, вводя более понятные команды.Известные ранние примеры таких компьютеров включают Commodore PET, Apple II, а в 80-х годах — IBM PC.

Природа лежащих в основе электронных компонентов не изменилась между этими компьютерами и современными компьютерами, которые мы знаем сегодня, но изменилось количество схем, которые можно было поместить на один микрочип. Соучредитель Intel Гордон Мур предсказал удвоение количества транзисторов на одном кристалле каждые два года, что стало известно как «закон Мура», и эта тенденция сохраняется примерно 30 лет благодаря развитию производственных процессов и дизайну микропроцессоров.

Следствием этого стало предсказуемое экспоненциальное увеличение вычислительной мощности, которое можно было бы поместить в меньший корпус, что оказало прямое влияние на возможные форм-факторы, а также на приложения современных компьютеров, что и является тем, что большинство грядущих инноваций, меняющих парадигму, в вычислительной технике. были примерно.

Графический интерфейс пользователя (GUI)

Macintosh 128k (Изображение из музея All About Apple под лицензией CC-BY-SA-2.5-it)

Возможно, наиболее значительным из этих изменений стало изобретение графического пользовательского интерфейса и мыши как способа управления им.Дуг Энгельбарт и его команда из Стэнфордской исследовательской лаборатории разработали первую мышь и графический пользовательский интерфейс, продемонстрированные в 1968 году. Они были всего за несколько лет до начала революции персональных компьютеров, вызванной Altair 8800, поэтому их идея не оправдалась. т держаться.

Вместо этого его подобрали и улучшили исследователи из исследовательского центра Xerox PARC, который в 1973 году разработал Xerox Alto, первый компьютер с графическим интерфейсом, управляемым мышью. Однако он так и не стал коммерческим продуктом, поскольку руководство Xerox не было готово к погружению на компьютерный рынок и не увидело потенциала того, что у них было достаточно рано.

Стиву Джобсу потребовались переговоры о сделке по акциям с Xerox в обмен на экскурсию по их исследовательскому центру, чтобы, наконец, довести удобный графический интерфейс пользователя и мышь до масс. Стиву Джобсу показали, что разработала команда Xerox PARC, и он поручил Apple улучшить это. В 1984 году Apple представила Macintosh, первый компьютер массового потребления с графическим пользовательским интерфейсом и мышью.

Позже Microsoft пришла к выводу и выпустила Windows, и между двумя компаниями началась историческая конкуренция, в результате которой до сих пор улучшается графический интерфейс пользователя.

Тем временем IBM доминировала на рынке ПК со своими IBM PC, а Microsoft ехала на хвосте, производя и продавая операционную систему для IBM PC, известную как «DOS» или «Дисковая операционная система». Macintosh с его графическим пользовательским интерфейсом должен был сместить доминирующее положение IBM, но Microsoft усложнила это своей операционной системой Windows, совместимой с ПК, с собственным графическим интерфейсом.

Портативные компьютеры

Powerbook 150 (Изображение Даны Сибера под лицензией CC-BY-SA.)

Как выяснилось, идея портативного компьютера, похожего на портативный компьютер, существовала еще до того, как ее удалось создать, и он был разработан в Xerox PARC Аланом Каем, который назвал его Dynabook и предназначал для детей. Первым портативным компьютером, который был создан, был Xerox Notetaker, но было выпущено только 10 штук.

Первым выпущенным на рынок портативным компьютером стал Osborne 1 в 1981 году с небольшим 5-дюймовым ЭЛТ-монитором и клавиатурой, которая в закрытом состоянии находится внутри крышки. Он запускал CP / M (ОС, которую Microsoft купила и на которой была основана DOS).Более поздние портативные компьютеры включали выпущенный в 1985 году Bondwell 2, также работающий под управлением CP / M, который был одним из первых с ЖК-дисплеем на шарнирах. Compaq Portable был первым компьютером, совместимым с IBM PC, и на нем работала MS-DOS, но он был менее портативным, чем Bondwell 2. Другие примеры ранних портативных компьютеров включали Epson HX-20, GRiD compass, Dulmont Magnum, Kyotronic 85, Commodore SX-64. , IBM PC Convertible, Toshiba T1100, T1000, T1200 и т. Д.

Первыми портативными компьютерами, которые по своим характеристикам напоминают современные ноутбуки, были Apple Powerbooks, в которых сначала был представлен встроенный трекбол, а затем трекпад и дополнительные цветные ЖК-экраны.ThinkPad IBM был во многом вдохновлен дизайном Powerbook, и эволюция этих двух моделей привела к появлению ноутбуков и портативных компьютеров, какими мы их знаем. На смену Powerbook пришли современные MacBook Pro.

Конечно, большая часть эволюции портативных компьютеров стала возможной благодаря развитию микропроцессоров, ЖК-дисплеев, аккумуляторных технологий и так далее. Эта эволюция в конечном итоге позволила компьютерам стать еще меньше и портативнее, чем ноутбуки, например КПК, планшеты и смартфоны.

Историческое развитие компьютеров

Историческое развитие компьютеров

Мы живем в компьютерный век.На большую часть нашей повседневной работы влияет использование компьютеров. Его все чаще используют во всех сферах нашей жизни. В области науки и техники улучшения не могут быть достигнуты без использования компьютеров. Следовательно, возникла необходимость иметь базовые знания о компьютерах.

Строго говоря, компьютер — это вычислительное устройство, обладающее определенными важными характеристиками, такими как скорость, емкость памяти, точность и т. Д. Но в наши дни он используется для многих других приложений, помимо вычислений.Он стал незаменимым инструментом в области коммуникаций.

История компьютеров:

Историки начинают историю вычислений со счётов, деревянной рамки с шариками или бусинами, нанизанными на параллельные проволоки. Но, по сути, первая такая машина, имеющая принципы современных вычислительных машин, была разработана Чарльзом Бэббиджем в девятнадцатом веке. У него были определенные основные идеи о хранимых в машине компьютерных программах. Такая машина была изобретена Бэббиджем в 1822 году и получила название разностного двигателя.Он использовался для выполнения простых арифметических вычислений, необходимых для создания тригонометрических и логарифмических таблиц. В дальнейшем он разработал аналитический двигатель около 1871 года, который был прототипом компьютера.

Между тем важное теоретическое развитие произошло примерно в 1850 году, когда математик Жерог Буль разработал алгебраическую систему, которая теперь называется булевой алгеброй. Эта булевская алгебраическая система используется для представления величин в виде двоичных чисел, то есть нулей и единиц, а также для представления логических выражений и управления ими.

Значимость булевой алгебры в то время не использовалась. В девятнадцатом веке, примерно в 1880 году, Холлерит разработал методы и машины, которые оказали значительное влияние на будущий дизайн компьютеров. Он сконструировал машину, в которой данные представлялись в виде отверстий на бумажных карточках. Эта машина могла работать с перфокартами и обрабатывать 50-80 перфокарт в минуту. Перфокарты содержали 80 столбцов и прямоугольные штампы. Эти машины назывались табуляторами.Эти машины также использовались для полуавтоматического отбора и сортировки карт. Он основал свою собственную компанию Computer Tabulating Recording Company, которая в конечном итоге стала International Business Machine Corporation (IBM). Сегодня IBM — одна из крупнейших компаний компьютерного мира.
Ранние компьютеры: В 1937 году Говард Алкен из Гарвардского университета сконструировал огромный механический калькулятор под названием MARK I с рядом переключателей, механических реле и плат. Размер был 15 х 2,4 х 0,6 м. Это был непосредственный предшественник автоматических электронных вычислительных машин.ENIAC (Электронный числовой интегратор и калькулятор), разработанный в 1946 году, был первым электронным калькулятором. Он занимал комнату размером 15 х 9 м и весил 30 тонн. Это была вода

охлаждалась и намного быстрее, чем MARKXI.

Примерно в 1950 году был разработан компьютер EDVAC (Electronic Discrete Automatic Computer), основанный на идее Неймана. (Его часто называют отцом современного компьютера) Он был первым, кто использовал концепцию хранимых программ в компьютерах. Емкость EDVAC составляла 1024 слова по 44 бита каждое.В нем также было вспомогательное хранилище на 20 000 слов.

Компьютеры первого поколения (1946-55):

Компьютеры, произведенные в период с 1945 по 1945 годы, называются компьютерами первого поколения. Они были чрезвычайно большими по размеру, в их схемах были вакуумные лампы, которые выделяли значительное количество тепла. Следовательно, для отвода этого тепла требовались специальные устройства кондиционирования воздуха.

Они были чрезвычайно медленными, и их емкость для хранения была намного меньше, чем у современных компьютеров.В этих компьютерах перфокарты использовались для ввода данных в компьютер. Это были карты с прямоугольными отверстиями, в которых пробивались какие-то дыроколы. UNIVACI был первым коммерчески доступным компьютером, построенным в 1951 году компанией Remington Rand. Он имел емкость около 2000 слов. Они использовались в основном для расчета заработной платы, выставления счетов и некоторых математических вычислений.

Компьютеры второго поколения (1956-1965) :

Компьютеры, в которых вакуумные лампы были заменены полупроводниковыми транзисторами, назывались компьютерами второго поколения.Использование транзисторов уменьшило тепловыделение во время работы. Это также уменьшило размер и увеличило емкость хранилища. Для работы требовалось меньше энергии, и они были намного быстрее, чем компьютеры первого поколения. Магнитные носители использовались как вспомогательное хранилище данных. Эти компьютеры использовали языки высокого уровня для написания компьютерных программ. В качестве языков использовались ФОРТРАН и КОБОЛ.

Компьютеры третьего поколения (1966-1976):

Компьютеры третьего поколения появились в 1966 году с включения интегральных схем (ИС) в схемы.ИС представляет собой монолитную схему, содержащую схему, эквивалентную десяткам транзисторов на одном полупроводниковом кристалле, имеющую небольшую площадь с несколькими выводами для подключения внешних схем. В компьютерах серии
IBM 360 этого поколения были предусмотрены функции разделения времени и мультипрограмм.

Это были небольшие по размеру и экономичные компьютеры по сравнению с компьютерами второго поколения. Объем памяти и скорость этих компьютеров были увеличены во много раз, включая удобные для пользователя пакетные программы, текстовые редакторы и удаленные терминалы.Удаленные терминалы могут использовать центральное компьютерное оборудование и мгновенно получать результат.

Компьютеры четвертого поколения:

Компьютеры четвертого поколения были представлены после 1976 года, и в этих компьютерах электронные компоненты были дополнительно миниатюризированы с помощью методов крупномасштабной интеграции (БИС). В этих компьютерах используются микропроцессоры, которые представляют собой программируемые ИС, изготовленные с использованием техники БИС. Микрокомпьютеры были разработаны путем объединения микропроцессора с другими микросхемами LSI, с компактным размером, повышенной скоростью и увеличенной емкостью памяти.