A számítógép olyan eszköz, amely tárolni és visszaadni tudja az általunk feldolgozott információkat, amikor csak akarjuk. A mai számítógépek képesek követni az általánosított folyamatokat, az úgynevezett programokat. Ezek a programok lehetővé teszik a számítógépek számára a legkülönbözőbb feladatok elvégzését. A "teljes" működéshez szükséges és használt hardvert, operációs rendszert (fő szoftvert) és perifériákat tartalmazó komplett számítógépet számítógépes rendszernek nevezhetjük. Ez a kifejezés használható összekapcsolt és együtt működő számítógépek csoportjára is, különösen egy számítógépes hálózatra vagy számítógépek klaszterére. Az első elektromos számítógép az ENIAC.
A számítógépek a történelem során sokféle formában jelentek meg. A 20. század közepének első számítógépei akkorák voltak, mint egy nagy szoba, és több százszor nagyobb energiát fogyasztottak, mint a mai számítógépek. A 21. század elejére a számítógépek be tudtak férni egy karórába, és egy kis akkumulátorral működtek. Az ilyen kicsi gyártás fő oka az, hogy 1969-ben a félvezetőkből olyan áramkörök készíthetők, amelyek nagyon kicsi helyeken is elférnek. A ma használt számítógépek gyorsaságot nyertek a 4004 után, amely az Intel első processzor címe volt. Társadalmunk a személyi számítógépet és annak hordozható megfelelőjét, a laptop számítógépet az információs kor szimbólumaként ismerte el, és azonosította a számítógép fogalmával. Manapság széles körben használják őket. A számítógép alapvető működési elve a bináris számrendszer, vagyis csak 0-ból és 1-ből álló kódok.
A kívánt szoftver mentésének és bármikor történő futtatásának képessége a fő jellemző, amely sokoldalúvá teszi a számítógépeket és megkülönbözteti őket a számológépektől. Az egyház-türingi tézis ennek a sokoldalúságnak a matematikai kifejezése, és hangsúlyozza, hogy bármely számítógép képes ellátni egy másik feladatait. Bármilyen összetettségük is van, a zsebszámítógépektől a szuperszámítógépekig, memória és időkorlát nélkül képesek mind ugyanazokat a feladatokat elvégezni.
A számítógép története
Sok, a múltban "számítógép" néven ismert eszköz a mai kritériumok alapján nem érdemli meg ezt a meghatározást. Számítógép indításkor sözcüOlyan objektumoknak nevezték el, amelyek megkönnyítették a számítási folyamatot. Ennek a korai időszaknak a számítógépes példái közé tartozik a számgyöngy (abacus) és az Antikitera gép (Kr. E. 150 - Kr. E. 100). Évszázadokkal később, a középkor végi új tudományos felfedezések fényében, az európai mérnökök által kifejlesztett mechanikus számítástechnikai eszközök sorozatából az első Wilhelm Schickardé (1623) tartozik.
Ezen eszközök közül azonban egyik sem felel meg a számítógép mai definíciójának, mivel nem képesek szoftverre (vagy telepítésre). A lyukasztott kártyákat, amelyeket Joseph Marie Jacquard készített 1801-ben a szövőszék folyamatának automatizálása érdekében, a szoftverek (telepítés) egyik első nyomának tekintik a számítógépek fejlesztési folyamatában, bár korlátozottak. Ezeknek a felhasználó által biztosított kártyáknak köszönhetően a szövőszék a kártyán lévő lyukakkal leírt rajzhoz igazíthatja működését.
1837-ben Charles Babbage konceptualizálta és megtervezte az első teljesen programozható mechanikus számítógépet, amelyet Analytical Engine-nek (analitikus motor) hívott. Ezt a gépet azonban pénzügyi okok és a rajta végzett munkájának képtelensége miatt nem tudta kifejleszteni.
A lyukkártyák első nagyszabású használata a számológép volt, amelyet Herman Hollerith tervezett 1890-ben és amelyet könyvelési tranzakciókhoz használtak. Hollerith abban az időben az IBM volt, amely a következő években globális számítógép-óriássá válik. A 19. század végére olyan alkalmazások (technológiák) kezdtek megjelenni, amelyek nagymértékben hozzájárulnak a számítástechnikai hardverek és elméletek fejlődéséhez az elkövetkező években: lyukkártyák, logikai algebra, űrcsövek és teletípus eszközök.
A 20. század első felében az egyre bonyolultabb analóg számítógépek számos tudományos követelménynek eleget tettek. Azonban még mindig messze voltak a mai számítógépek tévedhetetlenségétől.
A számítástechnikai alkalmazások az 1930-as és 1940-es évek folyamán tovább javultak, és a digitális elektronikus számítógép megjelenésére csak az elektronikus áramkörök feltalálása (1937) után került sor. Ezen időszak fontos művei a következők:
- Konrad Zuse "Z gépei". A Z3 (1941) az első gép, amely képes bináris számok alapján működni és valós számokkal működni. 1998-ban a Z3 Turing-kompatibilisnek bizonyult, és ezzel megszerezte az első számítógép címet.
- Az Atanasoff-Berry Computer (1941) űrcsöveken alapult, bináris számbázissal, valamint kondenzátor alapú memória hardverrel rendelkezett.
- Az angol gyártmányú Colossus számítógép (1944) bebizonyította, hogy csövek ezreinek használata a korlátozott firmware (telepíthetőség) ellenére is kellően megbízható lehet. II. A második világháborúban a német fegyveres erők titkos kommunikációjának elemzésére használták.
- Harvard Mark I (1944), korlátozott konfigurálhatóságú számítógép.
- Az amerikai hadsereg által kifejlesztett ENIAC (1946) tizedesjegyeken alapul, és ez az első általános célú elektronikus számítógép.
Az ENIAC hátrányait azonosítva fejlesztői rugalmasabb és elegánsabb megoldást dolgoztak ki, és javaslatot tettek az úgynevezett rejtett szoftver architektúrának, vagy közismertebb nevén von Neumann architektúrának. Miután először említette ezt a tervet John von Neumann (1945) publikációjában, az ezen az architektúrán alapuló számítógépek közül az első elkészült az Egyesült Királyságban (SSEM). Az ENIAC, amely egy évvel később megszerezte ugyanazt az architektúrát, EDVAC névre hallgatott.
Mivel a mai számítógépek szinte mindegyike alkalmazkodik ehhez az architektúrához, a számítógép sözcüA nap meghatározásaként is használják. Ezért e meghatározás szerint, bár a múlt eszközei nem számítanak számítógépnek, a történelmi összefüggésekben mégis ezekre hivatkoznak. Bár a számítógépes megvalósítás radikális változásokon ment keresztül az 1940-es évek óta, a legtöbb hű maradt a von Neumann-architektúrához.
Miután az űrcső-alapú számítógépek az 1950-es évek folyamán továbbra is használatban maradtak, az 1960-as években elterjedtek a gyorsabb és olcsóbb tranzisztoros számítógépek. Ezen tényezők következtében a számítógépek soha nem látott szinten kerültek tömegtermelésre. Az 1970-es évekre az integrált áramkör megvalósítása és az olyan mikroprocesszorok fejlesztése, mint az Intel 4004, ismét hatalmas teljesítménynövekedést és megbízhatóságot, valamint költségcsökkenést eredményezett. Az 1980-as években a számítógépek a mindennapi életben számos mechanikus eszköz vezérlőberendezésében kezdtek helyet foglalni, mint például a mosógépek. Ugyanebben az időszakban a személyi számítógépek egyre népszerűbbek. Végül az internet fejlődésével az 1990-es években a számítógépek olyan általános eszközökké váltak, mint a televízió és a telefon.
A von Neumann-architektúra szerint a számítógépek négy fő összetevőből állnak, a számtani logikával.
emlékezet
A számítógép memóriáját úgy lehet felfogni, mint egy cellák halmazát, amelyek számokat tartalmaznak. Minden cellába beírható és tartalma olvasható. Minden cellának egyedi címe van. Az egyik parancs például az lenne, ha összegezzük a 34-es cellának az 5.689-es cellával való tartalmát, és elhelyezzük a 78-as cellában. Az általuk tartalmazott számok bármi lehetnek, szám, parancs, cím, levél stb. Csak az azt használó szoftver határozza meg tartalmának jellegét. A mai számítógépek többsége bináris számokat használ az adatok mentéséhez, és minden cella tartalmazhat 8 bitet (azaz egy bájtot).
Tehát egy bájt 255 különböző számot képviselhet, de ezek csak 0 és 255 vagy -128 és +127 között lehetnek. Ha több, egymás mellett elrendezett bájtot használnak (általában 2, 4 vagy 8), sokkal nagyobb számokat lehet rögzíteni. A modern számítógépek memóriája milliárd bájtot tartalmaz.
A számítógépeknek háromféle memóriájuk van. A processzor regiszterei rendkívül gyorsak, de nagyon korlátozott a kapacitásuk. Ezek arra szolgálnak, hogy kielégítsék a processzor igényét a sokkal lassabb fő memória elérésére. A fő memória fel van osztva véletlen hozzáférésű memóriára (REB vagy RAM, véletlen hozzáférésű memória) és csak olvasható memóriára (SOB vagy ROM, csak olvasható memória). Bármikor írható a RAM-ra, és tartalma csak addig marad fenn, amíg az energiát fenntartják. Olyan információkat tartalmaz, amelyek csak olvashatók és előre betölthetők a ROM-ba. Erőtől függetlenül megőrzi ezt a tartalmat. Például, bár bármilyen adat vagy parancs RAM-ban található, a BIOS ROM-ban található, amely szabályozza a számítógép hardverét.
A memória utolsó altípusa a gyorsítótár. A processzorban helyezkedik el, és gyorsabb, mint a fő memória, valamint nagyobb kapacitású, mint a regiszterek.
Az Input / Output az az eszköz, amelyet a számítógép a külvilágból származó adatok cseréjére használ. A gyakran használt beviteli egységek közé tartozik a billentyűzet és az egér, a kimenethez pedig a képernyő (vagy a néző, a monitor), a hangszóró és a nyomtató. A fix és optikai lemezek viszont mindkét feladatot ellátják.
Számítógépes hálózatok
A számítógépeket az 1950-es évek óta használják az információk multimédiás koordinálására. Az amerikai hadsereg (SAGE) rendszere volt az első átfogó példa az ilyen rendszerekre, és úttörő szerepet játszott számos speciális célú kereskedelmi rendszerben, mint például ez a rendszer (Saber). Az 1970-es években az amerikai mérnökök egy számítógépes hálózat (ARPANET) összekapcsolásával hozták létre az úgynevezett számítógépes hálózat alapjait a hadsereg keretében végrehajtott projekt keretében. Idővel ez a számítógépes hálózat nem korlátozódott a katonai és tudományos egységekre, hanem kibővült, és ma már számítógépek millióit hozták létre belülről (Internet vagy Általános hálózat). Az 1990-es években a számítógépes hálózatok elterjedtek a svájci CERN kutatóközpontban kifejlesztett Global Network (World Wide Web, WWW) elnevezésű protokollokkal, olyan alkalmazásokkal, mint az e-mail, és az olcsó hardveres megoldásokkal, például az Ethernet.
hardver
A hardver fogalma magában foglalja a számítógép minden tapintható elemét.
| Perifériás egységek (bemenet / kimenet) | Bejárat | Egér, billentyűzet, joystick, böngésző |
| kijárat | Monitor, nyomtató, hangszóró | |
| Mindkettő | Floppy meghajtó, merevlemez, optikai lemez | |
| Link egységek | Rövidtávú | RS-232, SCSI, PCI, USB |
| Nagy hatótávolság (számítógépes hálózatok) | Ethernet, ATM, FDDI |
Bemeneti / kimeneti egységek
A bemenet / kimenet lehetővé teszi az adatfeldolgozó rendszer különböző funkcionális egységei (alrendszerei) közötti kommunikációt, vagy információs jelek közvetlen küldését ezekre az interfészekre.
A bemenetek különböző egységektől vett jelek. A kimenetek az ezekre az egységekre küldött jelek. Az I / O eszközöket a felhasználó (vagy más rendszerek) használják a számítógéppel való kapcsolatra. Például a billentyűzet és az egér számítógépes beviteli eszköz. A képernyő, a hangszóró és a nyomtató a számítógép kimeneti eszköze. Különböző eszközök bemeneti és kimeneti jeleket használnak a számítógéphez való csatlakozáshoz. Példák lehetnek a modem és a csatlakozókártyák.
A billentyűzet és az egér a felhasználók fizikai mozgásait veszi alapul, és ezeket a fizikai mozgásokat olyan szintre hozzák, amelyet a számítógépek megérthetnek. A kimeneti egységek (például nyomtató, hangszóró, képernyő) a számítógép által előállított kimeneti jeleket bemeneti jelnek veszik, és ezeket a jeleket kimenetekké alakítják, amelyeket a felhasználók láthatnak és olvashatnak.
A számítógépes architektúrában a központi processzor (CPU) és a fő memória alkotják a számítógép szívét. Mivel a memória közvetlenül olvashatja a központi feldolgozó egység adatait, és saját utasításokkal írhat adatokat közvetlenül a központi feldolgozó egységbe. Például egy hajlékonylemez-meghajtó figyelembe veszi az I / O jeleket. A központi feldolgozó egység I / O módszerekkel történő ellátása segíti az eszközillesztők teljesítését az alacsony szintű számítógépes programozásban.
A magas szintű operációs rendszerek és a magas szintű programozás lehetővé teszik az ideális I / O fogalmak és alapelemek megkülönböztetését. Például a C programozási nyelv funkciókat tartalmaz a szoftver I / O szervezésére. Ezek a funkciók lehetővé teszik az adatok olvasását a fájlokból és az ezekbe a fájlokba írt adatokat.
szoftver
A szoftver fogalma leírja a számítógép összes nem anyagi összetevőjét: a szoftver, a protokollok és az adatok szoftverek.
| OS | Unix / BSD | UNIX V, AIX, HP-UX, Solaris (SunOS), FreeBSD, NetBSD, IRIX |
| GNU / Linux | Linux disztribúciók | |
| Microsoft Windows | Windows 3.0, Windows 3.1, Windows 95, Windows 98, Windows NT, Windows CE, Windows XP, Windows Vista, Windows 7, Windows 8 Windows 8.1 Windows 10 | |
| DOS | DOS / 360, QDOS, DRDOS, PC-DOS, MS-DOS, FreeDOS | |
| Mac OS | Mac OS X | |
| Beágyazott és valós idejű operációs rendszerek | Beágyazott operációs rendszerek | |
| könyvtárak | multimédia | DirectX, OpenGL, OpenAL |
| Szoftvertár | C könyvtár | |
| Adat | Kommunikációs szabály | TCP / IP, Kermit, FTP, HTTP, SMTP, NNTP |
| Dokumentum formátumok | HTML, XML, JPEG, MPEG, PNG | |
| felhasználói felület | Grafikus felhasználói felület (WIMP) | Microsoft Windows, GNOME, KDE, QNX Photon, CDE, GEM |
| Szöveges felhasználói felület | Parancssor, Shell | |
| Diger | ||
| kérelem | iroda | Szövegszerkesztő, Asztali közzététel, Prezentációs szoftver, Adatbázis-kezelő rendszer, Táblázat, Számviteli szoftver |
| Számítógépes hozzáférés | Szkenner, e-mail kliens, globális webszerver, azonnali üzenetküldő szoftver | |
| tervezés | Számítógéppel segített tervezés, Számítógéppel segített gyártás | |
| táblázatok | Mobil grafikus szerkesztő, Irányított grafikus szerkesztő, 3D modellező, Animáció szerkesztő, 3D számítógépes grafika, Videó szerkesztés, Képfeldolgozás | |
| Numerikus hang | Digitális hangszerkesztő, Audio lejátszó | |
| Szoftverfejlesztés | Fordító, Fordító, Tolmács, Hibakereső, Szövegszerkesztő, Integrált fejlesztői környezet, Teljesítményvizsgálat, Változásellenőrzés, Szoftverkonfiguráció-kezelés | |
| Játékok | Stratégia, kaland, kirakós játék, szimuláció, szerepjáték, interaktív fikció | |
| Ek | Artificial +, Antivirus szoftver, Dokumentumkezelő |
Legyen az első, aki kommentál