Персональные компьютеры давно уже перестали считаться неким дополнительным атрибутом в любых сферах. Сегодня компьютер — так же незаметен и так же необходим как воздух.
Если посмотреть на компьютер не как на конечный продукт, а как на систему, то неотъемлемой частью любой машины является аппаратно-программная система или, иначе говоря — набор технических и программных средств, направленных на решение сходных задач и состоит такая система из двух составляющих – как вы уже, наверное, догадались — из программы и аппарата.
Давайте рассмотрим обе части более подробно. К программной части относится программное обеспечение, софт компьютера, которое, в свою очередь собирает и обрабатывает аппаратная часть или собственно компьютер.
И как только мы привыкаем к пользованию компьютерами, мы перестаем воспринимать их как нечто совершенное или продуманное до мелочей. Но на самом деле компьютер — это система с многоуровневым строением. И для того, чтобы любой компьютер стал удобным для использования человеком – он должен быть продуманным и спланированным до мелочей, до терабайта.
Компьютер, как полноценный организм состоит из своих уровней, которые дополняют друг друга и создают практически идеальную систему в своем созвучии.
Так что же входит в архитектуру компьютера? Давайте разбираться.
Многоуровневое строение компьютеров
уровень 0 – это логический цифровой уровень, к которому относится логический аппарат машины.
уровень 1 – это уровень микросхем или микропрограмм, именно здесь формируется локальная память
уровень 2 – ассемблер или, проще говоря, переводчик программ на машинный язык
уровень 3 – операционная система. Сюда входят различные файлы и виртуальная память
уровень 4 – компилятор или еще один переводчик-преобразователь текста написанного на языке программирования в машинные коды. Именно с этого уровня начинают создавать прикладные программы.
уровень 5 – уровень транслятор. Именно отсюда программы, написанные языком пятого уровня, транслируются на другие уровни.
Но тем, кто работает или пользуется в быту компьютерами совершенно не важно знать о всех этих уровнях, достаточно понимать, что внутри современного компьютера заключен целый мир или даже вселенная, не понятный простому обывателю. Но тем не менее, благодаря сложной организации, компьютеры выполняют огромные пласты различных функций и даже способны управлять целыми производствами. И, конечно же, компьютеры развиваются и совершенствуются семимильными шагами.
Современные компьютеры
Сегодняшние компьютеры в основном состоят из 2-6 уровней. Причем базовый уровень — нулевой и на нем работает исключительно машинный код. Опираясь на нулевой базовый уровень машина выстраивает язык первого уровня. Таким образом, в усредненном компьютере можно выделить следующие уровни:
- Уровень 0 – или логический уровень, сохраняющий значения 0 или 1
- Уровень 1 – или уровень микроархитектур. Здесь находится арифметико-логический центр компьютера, в котором начинается совместная работа аппаратного и программного обеспечения
- Уровень 2 – уровень набора команд
- Уровень 3 –уровень операционной системы, на котором у программ есть возможность выполняться параллельно
- Уровень 4 – ассемблер, именно здесь человеческие языки вытесняют цифровые языки
- Уровень 5 – или уровень языков программирования, таких как С++, Pascal
Уровни собраны по принципу конструктора, образуя архитектуру современного компьютера.
Развитие компьютеров
В 40-ые годы в США активно занимались созданием умной машины. Тогда-то и появилась широко известная на весь мир машина IBM. А первый в мире компьютер был назван «Марк 1». В эти же годы группа энтузиастов-компьютерщиков взялась за создание более совершенной модели ENIAC, в основу которой легли электронные лампы.
И, поскольку, вплоть до 50-ых годов компьютеры создавались на основе электронных ламп, они были весьма внушительных размеров. Конечно же, это не могло устраивать производителей и пользователей и, уже к середине 60-ых, ритмично была создана более компактная версия, которую выпустила компания Digital Equipment и был этот компьютер всего-то размером с холодильник. На самом деле огромный прорыв для того времени и уже к концу 60-ых годов были собраны первые машины на интегральных схемах. И вот, наконец, в 70-ые годы на арену выходят знаменитые Intel и это положило начало новой эры в компьютерном мире. Мир увидел первый коммерческий компьютер Альтаир-8800 на базе процессора Intel-8080. Это был прорыв. Компьютер не имел монитора, клавиатуры, оперативная память была всего лишь 256 байт, но продажи при запуске составили несколько тысяч экземпляров. Ошеломляюще! Компьютерная эпоха началась.
Параллельно Intel на рынке стали появляться первые компьютеры Apple и первая партия Эппл была продана по цене 666 долларов за машину.
Появившийся же следом Apple II стал родителем современных компьютеров. Что и стало бустером в развитии компьютерной индустрии, компьютеры стали модифицироваться, улучшаться и, наконец, мы получили их в том виде, в котором привыкли их видеть сейчас.
Говоря о компьютерах нельзя молчать об изобретении транзисторов. Ведь это обеспечило прорыв в области компьютерного оборудования. Именно транзисторы работают на компьютер — запускают программы, считают, несут ответственность за работу машины. Именно за изобретение транзисторов в 1956 году была выдана Нобелевская премия лаборатории Белла, а первым компьютером, работающим на транзисторах, стал ТХ-0, который впоследствии доразвили до компьютера PDP-1 от компании DEC. Конечно он уступал машинам IBM, но зато был существенно выгоднее в цене. Именно PDP-1 дал начало компьютерной промышленности, переросшей в бум.
Поколения компьютеров
Но буму предшествовали ступени развития, являя миру поколения компьютеров.
История берет начало с нулевого поколения, к которому относятся механические вычислители – а именно со счетной машины Паскаля, которую он создал в 1642 году.
К первому поколению ЭВМ относятся компьютеры на электронных лампах, которые были способны выполнять несколько десятков тысяч операций в секунду.
Второе поколение – это компьютеры на транзисторах, выполнявшие сотни тысяч операций в секунду.
Третье поколение – компьютеры на интегральных схемах, выполнявшие миллионы операций в секунду.
И четвертое поколение – компьютеры, работа которых строится на больших и сверхбольших интегральных схемах.
Первый компьютер в мире
Первый компьютер был изобретен во время Второй Мировой Войны Говардом Эйксоном, ему дали имя «Марк-1» и разместили в Гарварде. Интересно, что первый в мире компьютер был внушительных размеров – 2.5 метра в высоту и 17 метров в длину и весил при этом 4.5 тонны.
Транзисторы и первая компьютерная игра
Мы уже говорили выше о том, что в компьютерном мире была получена Нобелевская премия и дали ее компании Белла за создание транзисторов, которые вдохнули новую жизнь в мир ЭВМ и положили начало второму поколению компьютеров. Первым компьютером, увидевшим свет на транзисторах, стала машина ТХ-0 (ТХ-2). Эта машина не
стала успешной моделью, но один из создателей основал компанию DEC, которая дала жизнь компьютеру PDP-1. Он, конечно, уступал машинам IBM, но зато был бюджетнее. И именно на нем была создана первая компьютерная игра.
И тут мы не можем не затронуть тему компьютерных игр. Сложно поверить, но первая компьютерная игра появилась уже в 40-ые годы прошлого столетия на самом первом игровом аппарате Nimatron. На 10 лет позже был разработан алгоритм шахматной игры. А первая в мире компьютерная игра была запрограммирована на EDSAC, и уже в 1962 году была создана легендарная Space War, которая изначально программировалась для игры на компьютере. И только пять лет спустя удалось создать игру, в которую можно было играть на экране телевизора.
Первые шаги IBM
Это сейчас IBM всемирно известная компания, но в далеком 1911 году она была совершенно неизвестна. Компания развивалась, начав свое развитие на компьютерном рынке с машины Марк-1, который весил 4.5 тонн.
Спустя почти 50 лет после основания IBM был создан первый транзисторный компьютер, который прославился своей надежностью и быстротой настолько, что даже BBC заинтересовались этими продуктивными машинами. Именно тогда IBM на долгие годы заняла позицию лидера на компьютерном рынке, однако, с приходом 90-ых стала сдавать свои позиции.
Эпоха создания ПК
Нечего скрывать, компьютерная индустрия развивалась достаточно быстро, компьютеры достаточно стремительно устаревают и на их место приходят обновленные модифицированные версии. Конечно, значимой фигурой здесь всегда будет компания IBM, ведь им удалось перевернуть представления о компьютерах и прочно укрепиться в компьютерной истории. Именно IBM хватило смелости и дерзости создать первый персональный компьютер. Примечательно, что в своих компьютерах они использовали принцип конструктора — компьютеры собирались из отдельных блоков. Именно благодаря этому такие модели стали развиваться и получать все большую популярность и уже в 1983 году IBM создают первый персональный компьютер, допускающий установку жесткого диска. Но, однако, компания Intel также не собиралась уступать, и все же поглотила своего конкурента, последний компьютер IBM вышел в 1981 году.
Сегодня компьютер больше не редкость, не диковина, которой можно удивить и каждый год компьютеры, прошедшие и так немалый путь, все продолжают совершенствоваться и развиваться. мы стоим на пороге пятого поколения компьютеров.
Пятое поколение
Мир не стоит на месте, потребности и запросы растут, а вместе с этим изменяется и рынок компьютеров. Пятое поколение ЭВМ будоражит умы разработчиков, фокус взят на создание искусственного интеллекта и, как следствие, сокращение дистанции между компьютером и человеком.
Японцы предприняли такую попытку, но провалили ее, потратив больше 50 миллиардов йен. Но исследования не проходят зря, они, так или иначе, оставляют свой след в процессе и таким образом мир увидел новые функции компьютеров — распознавание информации с печатных или написанных от руки текстов, запись данных с человеческого голоса, распознавание пользователей по отпечаткам пальцев, переводы данных на разные языки.
Одно из самых важных и многозадачных направлений ПК пятого поколения — вопросы безопасности информации. Здесь тоже создаются новые системы для сохранения информации и пользовательских данных.
Типы компьютеров
Конечно же, самые распространенные и известные всем – это персональные компьютеры. Они бывают портативными (ноутбуки) и стационарными.
Обязательными комплектующими для таких компьютеров являются монитор, клавиатура и прочие периферийные устройства. Блок персонального компьютера включает в себя материнскую плату, жесткий диск, процессор интерфейсов.
ПК достаточно легко можно расширять, дооснащая необходимым функционалом.
Игровые компьютеры
Игровые компьютеры обладают улучшенными и расширенными мультимедийными функциями, при этом есть ограничения на расширение.
Также игровые компьютеры не оснащены монитором и жестким диском.
Карманные компьютеры
К ним относятся электронные книги, электронные ежедневники.
Микроконтроллеры
Это мини компьютеры, которые устанавливаются на современные приборы от бытовой техники до автомобилей и дают возможность человеку управлять устройством.
Серверы
Или мощные ПК. На серверах не является обязательным наличие комплектующих или монитора. Зато у сервера достаточно большая память.
Мейнфреймы
Огромные, величиной с комнату, компьютеры, призванные работать с большим объемом информации и данных. Основной функцией мейнфреймов является ввод и вывод информации и данных.
Суперкомпьютеры
Мощные и очень дорогие системы, предназначенные для сложных вычислительных задач.
Рабочие станции
Предназначены для одного пользователя, однако, значительно мощнее обычных персональных компьютеров.
Семейства компьютеров
Компьютеры, а точнее аппаратно-программное обеспечение, классифицируется по семействам.
Самыми узнаваемыми и распространенными семействами считаются Х86, ARM, AVR.
Что же включает в себя понятие семейства? Это ни что иное как архитектура набора команд.
К самому близкому, понятному простому обывателю семейству, относятся компьютеры и серверы на операционных системах Windows, Mac, Linux.
Семейство ARM включает в себя мобильные системы.
И семейство AVR – наши невидимые помощники, о которых мы уже говорили – микроконтроллеры.
