Сегодня компьютер стал таким же обыденным явлением, как телефон или автомобиль. Однако это лишь начало масштабной эпохи цифровизации, которая полностью преобразит нашу жизнь в ближайшие десятилетия. Компьютер — это уникальное технологическое явление. Ни одно другое изобретение в истории не развивалось столь стремительно и не проникало так глубоко во все сферы человеческой деятельности. Он уже незаменим в бизнесе, науке, образовании, военном деле и сотнях других профессий. Компьютеры активно используются в искусстве, политике и спорте, играют огромную роль в личной жизни, общении и отдыхе людей. Но всё это, возможно, лишь прелюдия к грядущей информационной революции. Именно компьютер станет тем волшебным ключом, тем окном в мир, через которое каждый человек с помощью глобальных сетей получит доступ ко всему массиву знаний, накопленных человечеством.
Эволюция вычислительной техники: от ламп к микросхемам
Хотя сегодня вычисления — далеко не единственная функция компьютера, исторически он обязан своим рождением именно развитию вычислительной техники. Первое поколение ЭВМ, громоздких и медленных, стало пионером компьютерной эры. Эти машины быстро устарели из-за низкой надежности, высокой стоимости и сложности программирования. Им на смену пришли ЭВМ второго поколения на полупроводниковых транзисторах, которые были в сотни раз быстрее и надежнее ламп. Это позволило использовать компьютеры на кораблях и самолетах, и спрос на них начал расти. Первые серийные транзисторные ЭВМ появились в 1958 году. Следующий прорыв произошел с изобретением интегральных микросхем. Уже в 1964 году компания IBM запустила массовое производство серии IBM-360 — первых ЭВМ третьего поколения на интегральных схемах. Эти машины впервые позволили создавать комплексы из компьютеров и переносить программы между ними, что стало важным шагом к стандартизации. Спрос на ЭВМ вырос еще больше, их стали покупать промышленные и торговые компании. Появление в 1971 году микропроцессоров Intel открыло новые горизонты, обеспечив решение сложных задач при низкой стоимости. В 1976 году были созданы суперкомпьютеры четвертого поколения на больших интегральных схемах, такие как «Крэй-1» и «Крэй-2», способные выполнять 100 миллионов операций в секунду.
Рождение персонального компьютера
Такова вкратце предыстория ПК. Его появление стало неожиданностью для индустрии. Всё началось в 1976 году, когда два молодых американских энтузиаста, Стив Возняк и Стив Джобс, собрали в обычном гараже первый персональный компьютер «Apple». Изначально он предназначался для видеоигр, но также позволял программировать. Позже Джобс основал компанию Apple Computer, которая первой наладила массовый выпуск ПК. Спрос превзошел все ожидания, и вскоре Apple превратилась в крупную корпорацию. Это заставило другие компании обратить внимание на новый рынок. В 1981 году IBM выпустила свой первый персональный компьютер IBM PC, который добился огромного мирового успеха благодаря мощному микропроцессору Intel-8088 и отличному программному обеспечению от Microsoft. Последующие модели, такие как PC/XT и PC/AT, стали еще совершеннее, и к концу 1980-х компьютеры IBM стали самыми популярными в мире.
Архитектура и память компьютера
Из чего же состоит персональный компьютер? Его архитектуру можно разделить на три основных блока: память, процессор и периферийные устройства. Память предназначена для хранения данных и программ в виде двоичного кода и постоянно взаимодействует с процессором. Физически память состоит из ячеек, каждая из которых хранит определенное количество битов информации. Восемь битов образуют байт — единицу, достаточную для кодирования одного символа. Каждой ячейке присвоен уникальный адрес для доступа к данным. Память также хранит программу — набор команд для процессора — и промежуточные результаты вычислений. Основные характеристики памяти — это емкость (объем хранимых данных) и быстродействие (скорость доступа). Эти параметры часто противоречат друг другу: чем больше емкость, тем обычно ниже скорость. Поэтому в современных компьютерах используется многоуровневая структура памяти. Основная память делится на оперативное (ОЗУ) и постоянное (ПЗУ) запоминающие устройства. ОЗУ обеспечивает максимально быстрый доступ к данным, но информация в нем стирается при выключении питания. ПЗУ работает медленнее, но имеет больший объем и сохраняет данные постоянно.
Обратите внимание: Пловдив: древний город, без которого Болгария была бы совсем унылой страной!.
Внешняя память и накопители
К внешней памяти относятся устройства для долговременного хранения больших объемов информации, такие как жесткие диски, дискеты и магнитные ленты. Их быстродействие ниже, чем у основной памяти, но емкость может быть колоссальной. Первоначально для этого использовались обычные кассетные магнитофоны, позже — дискеты емкостью около 1-1,4 МБ. Сегодня наиболее распространены жесткие диски (винчестеры), которые сочетают огромную емкость (миллионы страниц текста) с высокой скоростью работы. Это достигается за счет герметичного корпуса и быстрого вращения магнитных пластин внутри.
Процессор: мозг компьютера
Центральный процессор — это «мозг» компьютера, реализованный в виде микропроцессора на кремниевом кристалле. Он обрабатывает данные в соответствии с программой, выполняя логические и арифметические операции. Основные компоненты процессора: устройство управления (координирует работу всех частей компьютера), арифметико-логическое устройство (выполняет вычисления) и регистры (временные хранилища данных). Устройство управления можно сравнить с дирижером оркестра, который руководит исполнением «партитуры» — программы.
Устройства ввода и вывода
Периферийные устройства обеспечивают связь компьютера с внешним миром. Основное устройство ввода — клавиатура, позволяющая вводить текст и команды. Для отображения информации используется монитор (дисплей), чаще всего на основе электронно-лучевой трубки. Важную роль в управлении играет компьютерная мышь, которая перемещает курсор по экрану, позволяя выбирать команды и объекты. Это делает компьютер доступным даже для тех, кто не имеет навыков программирования.
Печатающие устройства
Для вывода информации на бумагу используются принтеры. Наиболее распространенными долгое время были матричные принтеры, формирующие изображение ударами иголок через красящую ленту. Более высокое качество печати обеспечивают струйные принтеры, которые создают изображение микроскопическими каплями чернил. Также существуют графопостроители (плоттеры) для печати чертежей и графиков.
Программное обеспечение
Компьютер не может работать без программного обеспечения. Важнейшая его часть — операционная система, которая управляет ресурсами компьютера, обеспечивает работу других программ и взаимодействие с пользователем. Она преобразует действия человека в команды, понятные машине. В 1974 году появилась система CP/M для 8-разрядных компьютеров, а в 1981 году, вместе с IBM PC, — MS-DOS от Microsoft, которая стала стандартом для 16-разрядных ПК. Для нее было создано огромное количество прикладных программ.
Прикладные программы
Программа определяет, чем компьютер занимается в данный момент. Поскольку память можно быстро очистить и загрузить новое ПО, компьютер может мгновенно превратиться из калькулятора в текстовый редактор, графический дизайнер или игровую консоль. Прикладные программы предназначены для конечных пользователей, которые применяют их для решения конкретных задач. Например, текстовые редакторы позволяют не просто печатать текст, но и форматировать его, проверять орфографию, вставлять изображения и работать с несколькими документами одновременно. Существуют также специализированные программы для расчетов, создания музыки, рисования и многих других областей.
Еще по теме здесь: История.