Računalnik je naprava, ki lahko shrani in vrne informacije, ki jih obdelujemo, kadar koli želimo. Današnji računalniki so sposobni slediti splošnim sklopom procesov, imenovanih programi. Ti programi omogočajo računalnikom izvajanje najrazličnejših nalog. Popoln računalnik, ki vsebuje strojno opremo, operacijski sistem (glavno programsko opremo) in zunanjo opremo, ki je potrebna in se uporablja za "popolno" delovanje, lahko imenujemo računalniški sistem. Ta izraz se lahko uporablja tudi za skupino računalnikov, ki so povezani in delujejo skupaj, zlasti za računalniško omrežje ali skupino računalnikov. Prvi električni računalnik je ENIAC.
Računalniki so se skozi zgodovino pojavljali v različnih oblikah. Prvi računalniki sredi 20. stoletja so bili veliki kot velika soba in so porabili stotine krat več energije kot današnji računalniki. Na začetku 21. stoletja so se računalniki lahko namestili v ročno uro in delovali na majhni bateriji. Glavni razlog, zakaj jih je mogoče izdelati tako majhne, je ta, da lahko leta 1969 s polprevodniki izdelamo vezja, ki se lahko prilegajo zelo majhnim prostorom. Računalniki, ki jih danes uporabljamo, so se po letu 4004, kar je bil prvi Intelov naslov procesorja, hitro povečali. Naša družba je osebni računalnik in njegov prenosni ekvivalent, prenosni računalnik, prepoznala kot simbola informacijske dobe in ga poistovetila s konceptom računalnika. Danes se pogosto uporabljajo. Osnovno načelo delovanja računalnika je binarni številski sistem, to je kode, sestavljene iz samo 0 in 1.
Sposobnost shranjevanja želene programske opreme in njenega zagona kadar koli je glavna značilnost, zaradi katere so računalniki vsestranski in jih ločujejo od kalkulatorjev. Church-Turingova teza je matematični izraz te vsestranskosti in poudarja, da lahko kateri koli računalnik opravlja naloge drugega. Torej ne glede na njihovo zapletenost, od žepnih računalnikov do superračunalnikov, lahko vsi opravljajo enake naloge brez pomnilnika in časovnih omejitev.
Zgodovina računalnika
Številne naprave, ki so bile v preteklosti znane kot "računalniki", po današnjih merilih te definicije ne zaslužijo. Računalnik ob zagonu sözcüIme je dobilo predmete, ki so olajšali računski postopek. Računalniški primeri tega zgodnjega obdobja vključujejo številsko kroglico (abakus) in stroj Antikitera (150 pr. N. Št. - 100 pr. N. Št.). Stoletja kasneje, v luči novih znanstvenih odkritij ob koncu srednjega veka, prva od serije mehanskih računalniških naprav, ki so jih razvili evropski inženirji, pripada Wilhelmu Schickardu (1623).
Vendar nobena od teh naprav ne ustreza današnji definiciji računalnika, saj ni programska (ali namestljiva). Karte, ki jih je leta 1801 izdelal Joseph Marie Jacquard za avtomatizacijo postopka na tkalskem statvu, veljajo za ene prvih sledi programske opreme (namestitve) v razvojnem procesu računalnikov, čeprav omejene. Zahvaljujoč tem karticam, ki jih je priskrbel uporabnik, bi lahko tkalni stroj prilagodil svoje delovanje risbi, opisani z luknjami na kartici.
Leta 1837 je Charles Babbage zasnoval in zasnoval prvi v celoti programsko opremljen strojni računalnik, ki ga je imenoval Analytical Engine (analitični motor). Vendar tega stroja ni mogel razviti zaradi finančnih razlogov in nezmožnosti dokončanja dela na njem.
Prva obsežna uporaba bušilic je bil kalkulator, ki ga je leta 1890 zasnoval Herman Hollerith za uporabo v računovodskih transakcijah. Posel, ki mu je bil takrat povezan Hollerith, je bil IBM, ki bo v naslednjih letih postal svetovni računalniški gigant. Do konca 19. stoletja so se začele pojavljati aplikacije (tehnologije), ki bi v prihodnjih letih močno prispevale k razvoju računalniške strojne opreme in teorij: bušilnice, logična algebra, vesoljske cevi in teletipske naprave.
V prvi polovici 20. stoletja so bile z vedno bolj zapletenimi analognimi računalniki izpolnjene številne znanstvene zahteve. Vendar so bili še vedno daleč od nezmotljivosti današnjih računalnikov.
Računalniška aplikacija se je še naprej izboljševala v tridesetih in štiridesetih letih, pojav digitalnega elektronskega računalnika pa se je zgodil šele po izumu elektronskih vezij (1930). Pomembna dela tega obdobja vključujejo naslednje:
- "Z stroji" Konrada Zuseja. Z3 (1941) je prvi stroj, ki lahko deluje na podlagi binarnih števil in deluje z realnimi števili. Leta 1998 se je Z3 izkazal za združljivega s Turingom in si tako prislužil naziv prvega računalnika.
- Računalnik Atanasoff-Berry (1941) je temeljil na distančnih ceveh in je imel binarno bazno številčno bazo ter kondenzatorsko pomnilniško strojno opremo.
- Angleško izdelani računalnik Colossus (1944) je pokazal, da je uporaba tisočih cevi kljub omejeni vdelani programski opremi (namestljivosti) lahko dovolj zanesljiva. II. V drugi svetovni vojni je bil uporabljen za analizo tajnih komunikacij nemških oboroženih sil.
- Harvard Mark I (1944), računalnik z omejeno nastavljivostjo.
- ENIAC (1946), ki ga je razvila ameriška vojska, temelji na decimalni bazi in ima naslov prvega splošnega elektronskega računalnika.
Ugotovili so slabosti ENIAC-a, njegovi razvijalci so se lotili bolj prožne in elegantne rešitve ter predlagali tisto, kar je danes znano kot skrita programska arhitektura ali bolj znana kot von Neumannova arhitektura. Po prvi omembi te zasnove v publikaciji Johna von Neumanna (1945) je bil prvi od računalnikov, razvitih na podlagi te arhitekture, dokončan v Združenem kraljestvu (SSEM). ENIAC, ki je isto arhitekturo pridobil leto kasneje, je bil imenovan EDVAC.
S skoraj vsemi današnjimi računalniki, združljivimi s to arhitekturo, je računalnik sözcüUporablja se tudi kot definicija dneva. V skladu s to definicijo se naprave v preteklosti, čeprav se ne štejejo za računalnike, v zgodovinskem kontekstu še vedno omenjajo kot tiste. Čeprav je bila računalniška izvedba že od 1940-ih let temeljito spremenjena, je večina ostala zvesti arhitekturi von Neumann.
Potem ko so računalniki, ki temeljijo na vesoljski cevi, ostali v uporabi v petdesetih letih prejšnjega stoletja, so se v šestdesetih letih prejšnjega stoletja razširili hitrejši in cenejši tranzistorski računalniki. Zaradi teh dejavnikov so računalniki prešli na množično proizvodnjo na ravni brez primere. Do sedemdesetih let so se pri implementaciji integriranega vezja in razvoju mikroprocesorjev, kot je Intel 1950, znova močno povečala zmogljivost in zanesljivost ter zmanjšali stroški. V osemdesetih letih so računalniki začeli zasedati svoje mesto v nadzorni opremi številnih mehanskih naprav v vsakdanjem življenju, kot so pralni stroji. V istem obdobju so osebni računalniki postajali vse bolj priljubljeni. Nazadnje, z razvojem interneta v devetdesetih letih so se računalniki poznali, kot sta televizija in telefon.
Po von Neumannovi arhitekturi so računalniki sestavljeni iz štirih glavnih komponent, ki imajo aritmetično logiko.
spomin
Pomnilnik računalnika lahko razumemo kot nabor celic, ki vsebujejo številke. Lahko ga zapišemo v vsako celico in preberemo njegovo vsebino. Vsaka celica ima edinstven naslov. En ukaz bi bil na primer dodajanje vsebine celice številka 34 s številko celice 5.689 in namestitev v celico 78. Številke, ki jih vsebujejo, so lahko karkoli, številka, ukaz, naslov, črka itd. Samo programska oprema, ki jo uporablja, določa naravo njene vsebine. Večina današnjih računalnikov uporablja binarne številke za shranjevanje podatkov, vsaka celica pa lahko vsebuje 8 bitov (tj. En bajt).
Tako lahko bajt predstavlja 255 različnih števil, vendar so lahko le od 0 do 255 ali od -128 do +127. Kadar se uporablja več bajtov, razporejenih drug ob drugem (običajno 2, 4 ali 8), je mogoče posneti veliko večja števila. Spomin sodobnih računalnikov vsebuje milijarde bajtov.
Računalniki imajo tri vrste pomnilnika. Registri v procesorju so izjemno hitri, vendar imajo zelo omejeno zmogljivost. Uporabljajo se za zadovoljevanje potrebe procesorja po veliko počasnejšem glavnem pomnilniku. Glavni pomnilnik je razdeljen na pomnilnik z naključnim dostopom (REB ali RAM, pomnilnik z naključnim dostopom) in pomnilnik samo za branje (SOB ali ROM, samo bralni pomnilnik). V RAM ga je mogoče zapisati kadar koli, njegova vsebina pa se ohrani le, dokler se ohranja moč. Vsebuje informacije, ki jih je mogoče prebrati in vnaprej naložiti v ROM. To vsebino ohrani ne glede na moč. Na primer, medtem ko so kateri koli podatki ali ukazi v RAM-u, se nahajajo v ROM-u BIOS, ki ureja računalniško strojno opremo.
Končna podvrsta pomnilnika je začasni pomnilnik. Nahaja se v procesorju in je hitrejši od glavnega pomnilnika ter ima večjo zmogljivost kot registri.
Vhod / izhod je orodje, ki ga računalnik uporablja za izmenjavo podatkov iz zunanjega sveta. Pogosto uporabljene vhodne enote vključujejo tipkovnico in miško, za izhod pa zaslon (ali pregledovalnik, monitor), zvočnik in tiskalnik. Fiksni in optični diski pa prevzamejo obe nalogi.
Računalniška omrežja
Računalniki se že od petdesetih let uporabljajo za usklajevanje informacij prek večpredstavnosti. Sistem ameriške vojske (SAGE) je bil prvi celovit primer takšnih sistemov in ta sistem je bil pionir številnih komercialnih sistemov za posebne namene, kot je (Sabre). V sedemdesetih letih so ameriški inženirji v okviru projekta, ki je bil izveden v vojski, s povezovanjem računalnikov (ARPANET) postavili temelje tako imenovanega računalniškega omrežja. Sčasoma to računalniško omrežje ni bilo omejeno le na vojaške in akademske enote, ampak se je širilo in danes je od znotraj nastalo na milijone računalnikov (internet ali splošno omrežje). Do devetdesetih let so se računalniška omrežja razširila s protokoli, imenovanimi Global Network (World Wide Web, WWW), razvitimi v švicarskem raziskovalnem središču CERN, aplikacijami, kot so e-pošta, in poceni strojnimi rešitvami, kot je ethernet.
strojna oprema
Koncept strojne opreme zajema vse otipne komponente računalnika.
| Periferne enote (vhod / izhod) | Vhod | Miška, tipkovnica, igralna palica, brskalnik |
| izhod | Monitor, tiskalnik, zvočnik | |
| Oba | Disketni pogon, trdi disk, optični disk | |
| Povezovalne enote | Kratek doseg | RS-232, SCSI, PCI, USB |
| Dolge razdalje (računalniška omrežja) | Ethernet, ATM, FDDI |
Vhodno / izhodne enote
Vhod / izhod omogoča komunikacijo med različnimi funkcionalnimi enotami (podsistemi) sistema za obdelavo podatkov ali pošiljanje informacijskih signalov neposredno v te vmesnike.
Vhodi so signali iz različnih enot. Izhodi so signali, poslani tem enotam. Uporabnik (ali drugi sistemi) uporablja I / O naprave za povezavo z računalnikom. Tipkovnica in miška sta na primer računalniški vhodni napravi. Zaslon, zvočnik in tiskalnik so izhodne naprave računalnika. Različne naprave uporabljajo vhodne in izhodne signale za povezavo z računalnikom. Primeri so lahko modemske in priključne kartice.
Tipkovnica in miška fizične gibe uporabnikov jemljeta kot vhod in te fizične gibe spravijo na raven, ki jo računalniki lahko razumejo. Izhodne enote (kot so tiskalnik, zvočnik, zaslon) izhodne signale, ki jih proizvaja računalnik, jemljejo kot vhodni signal in jih pretvorijo v izhode, ki jih lahko uporabniki vidijo in preberejo.
V računalniški arhitekturi osrednja procesorska enota (CPU) in glavni pomnilnik tvorita srce računalnika. Ker lahko pomnilnik s svojimi navodili neposredno bere podatke v centralni procesorski enoti in zapisuje podatke neposredno v centralno procesno enoto. Kot primer disketni pogon upošteva V / I signale. Osrednja procesorska enota, ki omogoča vhodno / izhodne metode, pomaga dokončati gonilnike naprav pri nizkorazrednem računalniškem programiranju.
Operacijski sistemi na visoki ravni in programiranje na visoki ravni omogočajo delovanje z ločevanjem idealnih konceptov V / I in osnovnih elementov. Na primer, programski jezik C vsebuje funkcije za organiziranje V / I programske opreme. Te funkcije omogočajo branje podatkov iz datotek in zapisovanje podatkov v te datoteke.
programska oprema
Koncept programske opreme opisuje vse nematerialne komponente v računalniku: programska oprema, protokoli in podatki so programska oprema.
| OS | Unix / BSD | UNIX V, AIX, HP-UX, Solaris (SunOS), FreeBSD, NetBSD, IRIX |
| GNU / Linux | Distribucije Linuxa | |
| 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 | |
| Vdelani in sprotni operacijski sistemi | Imenik vdelanih operacijskih sistemov | |
| Knjižnice | Večpredstavnost | DirectX, OpenGL, OpenAL |
| Knjižnica programske opreme | Knjižnica C | |
| Podatki | Pravilo komunikacije | TCP / IP, Kermit, FTP, HTTP, SMTP, NNTP |
| Formati dokumentov | HTML, XML, JPEG, MPEG, PNG | |
| Uporabniški vmesnik | Grafični uporabniški vmesnik (WIMP) | Microsoft Windows, GNOME, KDE, QNX Photon, CDE, GEM |
| Besedilni uporabniški vmesnik | Ukazna vrstica, Shell | |
| Diğer | ||
| aplikacija | urad | Urejevalnik besedil, namizno založništvo, predstavitvena programska oprema, sistem za upravljanje baz podatkov, preglednice, računovodska programska oprema |
| Dostop do računalnika | Optični bralnik, e-poštni odjemalec, globalni spletni strežnik, programska oprema za takojšnje sporočanje | |
| oblikovanje | Računalniško podprto načrtovanje, Računalniško podprta proizvodnja | |
| Grafikoni | Urejevalnik celične grafike, Usmerjevalni grafični urejevalnik, 3D modelirnik, Urejevalnik animacij, 3D računalniška grafika, Urejanje videov, Obdelava slik | |
| Numerični zvok | Digitalni urejevalnik zvoka, avdio predvajalnik | |
| Inženiring programske opreme | Prevajalnik, prevajalec, tolmač, razhroščevalnik, urejevalnik besedil, integrirano razvojno okolje, pregled zmogljivosti, nadzor sprememb, upravljanje konfiguracije programske opreme | |
| Igre | Strategija, pustolovščina, uganke, simulacija, igranje vlog, interaktivna fikcija | |
| Ek | Umetno +, Protivirusna programska oprema, Upravitelj dokumentov |
Najprej komentirajte