Комп'ютер

програмно керований електронний пристрій обробки інформації

Комп'ютер (від англ. computer — обчислювач), обчислювальна машинапрограмно-керований пристрій для обробки інформації шляхом маніпулювання даними, поданими у числовому вигляді. За своєю будовою обчислювальна машина може бути механічним або немеханічним (електронним чи на інших засадах) пристроєм, призначеним для проведення обчислень, які можуть відбуватися дискретно або безперервно. Фізично комп'ютер може функціонувати за рахунок переміщення будь-яких механічних частин, руху електронів, фотонів або використання ефектів будь-яких інших фізичних явищ.

Комп’ютер
DM IBM S360.jpg Columbia Supercomputer - NASA Advanced Supercomputing Facility.jpg Intertec Superbrain.jpg 2010-01-26-technikkrempel-by-RalfR-05.jpgThinking Machines Connection Machine CM-5 Frostburg 2.jpgG5 supplying Wikipedia via Gigabit at the Lange Nacht der Wissenschaften 2006 in Dresden.JPG Acer Aspire 8920 Gemstone.jpgAcorn BBC Master Series Microcomputer.jpgDell PowerEdge Servers.jpg
Класичний вид персонального комп'ютера — системний блок, відеомонітор, клавіатура)

У вужчому значенні «комп'ютер» — це електронний пристрій з можливістю програмування, який здійснює обчислення за заздалегідь визначеним алгоритмом, оскільки з другої половини ХХ ст. практично всі комп'ютери створені з використанням електронних пристроїв як функціональних елементів.

Перші комп'ютери були призначені лише для виконання обчислень, але на сьогодні комп'ютери використовують у промисловості та техніці як системи керування — вони є невід'ємною частиною складної побутової техніки (телевізори, пральні машини, мікрохвильові печі, телефони), промислових роботів, АСУ, електронних систем для транспортних засобів.

Сучасний комп’ютер складається з центрального процесора, який відповідає за обробку інформації, та пристрою пам’яті на основі напівпровідникових мікросхем, в якому інформація зберігається. Результат виконаної роботи може бути поданий користувачеві за допомогою різних пристроїв виведення інформації: у вигляді візуального зображення на екрані монітора, роздрукований на папері за допомогою принтера, відтворений у звуковій формі або іншим доступним способом. Пристрої введення (клавіатури, миші, джойстики тощо) дають змогу отримувати інформацію із зовнішніх джерел.

Для більшості сучасних комп'ютерів алгоритм і дані, необхідні для його роботи, подають у вигляді електричних сигналів, які зберігаються у пам'яті комп'ютера у двійковій формі, дії щодо обробки інформації зводяться до застосування алгебри логіки до цих числових значень. Оскільки практично вся математика може бути зведена до виконання булевих операцій, електронний комп'ютер може бути застосовний для вирішення більшості математичних задач і завдань з обробки інформації, які можуть бути зведені до математичних операцій. Водночас виявлено, що комп'ютери можуть вирішити не будь-яку математичну задачу — вперше завдання, які не можуть бути вирішені за допомогою комп'ютерів, були описані англійським математиком Аланом Тюрінгом.

ЕтимологіяРедагувати

Слово «комп'ютер» є похідним від англійських слів to compute, computer, які перекладаються як «обчислювати», «обчислювач» (англійське слово, своєю чергою, походить від латинського computār — «вирахувати»). Спочатку англійською мовою це слово означало людину, яка проводить арифметичні обчислення із залученням або без залучення механічних пристроїв. Надалі його значення було перенесене на самі обчислювальні машини, проте сучасні комп'ютери виконують безліч завдань, не пов'язаних безпосередньо з математикою.

Вперше трактування слова «комп'ютер» з'явилося 1896 року в Оксфордському словнику англійської мови. Його укладачі тоді розуміли комп'ютер як механічний обчислювальний пристрій. В 1946 році у словнику з'явилися доповнення, що дають змогу виокремити поняття цифрового, аналогового і електронного комп'ютера.

В українській мові англіцизм «комп'ютер» за своєю суттю є тотожним терміну «електронно-обчислювальна машина»(ЕОМ), який вживається у науковій-технічній літературі та юридичній практиці як більш загальний термін, в історичному сенсі — щодо обчислювальної техніки 1940-1980-х років і для позначення великих обчислювальних пристроїв чи серверного обладнання (на відміну від персональних комп'ютерів).

В часи розповсюдження аналогових обчислювальних машин, які, фактично, реалізовували процес фізичного моделювання з отриманням результату вимірюванням, для електронних обчислювальних машин використовували назву «цифрова електронна обчислювальна машина» (ЦЕОМ, ЦОМ) або «лічильна» машина (для підкреслення того, що цифрова електронна машина саме реалізує безпосередньо обчислення результату).

Історія появи комп'ютерівРедагувати

Z3 Конрада Цузе, 1941, вважається першою у світі робочою програмованою, повністю автоматичною обчислювальною машиною
Комп'ютер ENIAC
EDSAC один з перших комп'ютерів, де було реалізовано збереження програми в пам'яті (архітектура фон Неймана)
  • 1941 рік — Конрад Цузе створює обчислювальну машину Z3, що мала всі властивості сучасного комп'ютера.
  • 1942 рік — в Університеті штату Айова (англ. Iowa State University) Джон Атанасов (англ. John Atanasoff) та його аспірант Кліффорд Беррі (англ. Clifford Berry) створили (а точніше — розробили та почали монтувати) першу в США електронну цифрову обчислювальну машину (англ. Atanasoff-Berry Computer — ABC (обчислювальна машина)). Хоча ця машина так і не була завершена (Атанасов пішов у діючу армію), вона, як пишуть історики, мала великий вплив на Джона Моклі, який створив через два роки перший комп'ютер ENIAC. Цей комп'ютер був створений на замовлення міністерства оборони США. Його вага становила 30 тонн. В конструкції було використано 18 тисяч радіоламп, через що випромінюваного тепла було надто багато і для охолодження були прилаштовані кондиціонери. Швидкодія становила 5 тис. операцій на секунду. Програму набирали вручну перемикачами та кабелями на спеціальному полі. Математик з Америки Джон фон Нейман вирішив записувати програму на електронну пам'ять комп'ютера, збільшив його швидкість. Згодом він запропонував використати двійкову систему для обчислень і запису команд програми.
  • На початку 1943 року успішні випробування пройшла перша американська обчислювальна машина «Марк I», призначена для виконання складних балістичних розрахунків ВМФ США.
  • В кінці 1943 року запрацювала англійська обчислювальна машина спеціального призначення «Колосс». Машина працювала над розшифровкою секретних кодів нацистської Німеччини.
  • В 1944 році Конрад Цузе розробив ще швидшу обчислювальну машину Z4.
  • 1946 став роком створення першої універсальної електронної цифрової обчислювальної машини ENIAC.
  • В 1950 році в Києві під керівництвом академіка Лебедєва була створена перша в континентальній Європі ЕОМ — МЭСМ.
  • В 1965 році випущено перший мінікомп'ютер PDP-8, що мав розмір холодильника і вартість 20 тис. доларів США.
  • 1967 став роком, присвяченим формальним методам проєктування електронних обчислювальних машин під керівництвом Глушкова.
  • В 1970 році вчені, що працювали на фірму Intel, винайшли мікропроцесор Intel 4004 (розрядність даних — 4 біт).
  • В 1973 році — перший персональний комп'ютер Altair 8800 на основі 8-бітного мікропроцесора Intel 8080.
  • У серпні 1981 р. новий комп'ютер під назвою IBM PC офіційно показаний публіці, він швидко набув великої популярності у користувачів.
Історія обчислювальної техніки
Перше покоління (механічні й електромеханічні пристрої) Калькулятори Антикітерський механізм, Різницева машина
Програмовані пристрої ткацький верстат Жакарра, Аналітична машина, Марк I, Z3
Друге покоління (електронні вакуумні прилади) Калькулятори калькулятор Атанасова-Беррі, IBM 604, UNIVAC 60, UNIVAC 120
Програмовані пристрої Колосс, ENIAC, EDSAC, Ferranti Pegasus, Ferranti Mercury, CSIRAC, EDVAC, UNIVAC I, IBM 701 , IBM 702, IBM 650, Z22, МЕСМ
Третє покоління (на дискретних транзисторах і мікросхемах) Мейнфрейми IBM 7090, IBM 7080, IBM System/360, BUNCH
Мінікомп'ютери PDP-8, PDP-11, IBM System/32, IBM System/36
Четверте покоління (надвеликі інтегральні схеми) Мінікомп'ютери VAX, IBM System i
4-бітні комп'ютери Intel 4004, Intel 4040
8-бітні комп'ютери Intel 8008, Intel 8080, Motorola 6800, Motorola 6809, MOS Technology 6502, Zilog Z80
16-бітні комп'ютери Intel 8088, Zilog Z8000, WDC 65816/65802
32-бітні комп'ютери Intel 80386, Pentium, Motorola 68000, ARM
64-бітні комп'ютери Alpha, MIPS, PA-RISC, PowerPC, SPARC, x86-64
Вбудовані комп'ютери Intel 8048, Intel 8051
Персональний комп'ютер настільний комп'ютер, домашній комп'ютер, портативний комп'ютер, особистий цифровий помічник (PDA), Tablet PC
Теоретичні й експериментальні проекти Квантовий комп'ютер, хімічний комп'ютер, ДНК-комп'ютер, оптичний комп'ютер, спінтронний комп'ютер D-Wave
Обладнання та можливі додаткові пристрої
Периферійні пристрої (введення/виведення) Введення Миша, клавіатура, джойстик, сканер, вебкамера, графічний планшет, мікрофон
Виведення Монітор, принтер, гучномовець
Носії інформації Гнучкі диски, жорсткий диск, оптичний диск, телетайп
Системи обміну даними невелика відстань RS-232, SCSI, PCI, USB
великі відстані (комп'ютерні мережі) Ethernet, ATM, FDDI

Будова сучасного електронного комп'ютераРедагувати

Більшість сучасних обчислювальних машин мають блочно-модульну конструкцію: апаратну конфігурацію, необхідну для виконання певних робіт, можна складати з готових вузлів і блоків.

Системний блок — це основний вузол, у якому зібрані найважливіші компоненти персонального комп'ютера. Основною компонентою є материнська плата — своєрідний «фундамент» для всіх складових комп'ютера. Саме в неї вставляються всі основні пристрої: відеокарта, оперативна пам'ять, процесор, жорсткі диски тощо. Інакше кажучи, це платформа, на якій будується вся конфігурація комп'ютера. На ній розміщені:

  • центральний процесор;
  • шини — системи передачі даних і сигналів керування;
  • оперативна пам'ять — набір мікросхем, призначених для зберігання даних під час їхнього безпосереднього опрацювання;
  • постійна пам'ять — мікросхеми, призначені для постійного зберігання інформації, у тому числі і за вимкненого живлення.

У зв'язку з тим, що багато компонентів можуть бути інтегровані на материнській платі, то не всі вони можуть бути представлені як окремі складові елементи, прикладом можуть бути плати із вмонтованими звуковою і відеокартами.

Центральний процесор (Central processing unit) — функціональна частина ЕОМ, призначена для інтерпретації команд програми, керування пристроями комп'ютера та виконання арифметичних і логічних операцій над даними. Зазвичай це компактний напівпровідниковий пристрій, що вставляється в гніздо на материнській платі.

За кількістю процесорів, що складають центральний процесор, вирізняють однопроцесорні й багатопроцесорні (мультипроцесорні) материнські плати.

ВидиРедагувати

За призначеннямРедагувати

 
Персональний комп'ютер IBM PC/XT
 
Комп'ютер PDP-11/40

За системою численняРедагувати

Елементна основаРедагувати

 
ПК з LED освітленням

Фізична реалізаціяРедагувати

Більш строгий підхід до класифікації базується на відслідковуванні використаних для створення комп'ютерів технологій. Найдавніші обчислювальні пристрої були повністю механічними системами, перед Другою світовою війною розробляли машини на основі електромеханічних реле, а у 1940-х створили повністю електронні комп'ютери на основі електронних ламп. У 19501960-х роках на зміну лампам прийшли транзистори, а в кінці 1960-х — початку 1970-х років — напівпровідникові інтегральні схеми (кремнієві чипи), які використовують і досі.

Поданий перелік технологій не є вичерпним, він описує лише основну тенденцію розвитку обчислювальної техніки. У різні періоди історії досліджували можливість створення обчислювальних машин на основі багатьох інших, нині забутих і часом доволі екзотичних, технологій.

На цей час ведуться серйозні роботи зі створення оптичних комп'ютерів, які замість традиційної електрики використовують світлові сигнали. Інший перспективний напрям передбачає використання досягнень молекулярної біології та досліджень ДНК. І, нарешті, один з найновіших підходів, здатний привести до грандіозних змін в обчислювальній техніці, оснований на розробці квантових комп'ютерів.

Однак здебільшого технологія виготовлення комп'ютера є набагато менш важливою, ніж закладені в його основу конструкторські рішення.

За можливостямиРедагувати

Одним з найпростіших способів класифікувати різні типи обчислювальних пристроїв є визначення їхніх можливостей. Отож усі обчислювачі можна зачислити до одного з трьох типів:

Сучасний комп'ютер загального призначенняРедагувати

Для сучасних комп'ютерів найважливішою особливістю, що відрізняє їх від ранніх обчислювальних пристроїв, є те, що за відповідного програмування будь-який комп'ютер може повторювати поведінку будь-якого іншого (хоча ця можливість і обмежена, до прикладу, місткістю засобів зберігання даних чи відмінністю у швидкості). Отож припускається, що сучасні машини можуть емулювати будь-який обчислювальний пристрій, що може бути створений у майбутньому. У певному значенні ця порогова здатність корисна для відрізнення комп'ютерів загального призначення від пристроїв спеціального призначення. Визначення «комп'ютера загального призначення» може бути формалізоване у вимозі, щоб конкретний комп'ютер був здатний копіювати поведінку універсальної машини Тюрінга. Першим комп'ютером, який задовольнив таку умову, вважається машина Z3, створена Конрадом Цузе 1941 року.

Застосування комп'ютерівРедагувати

 
Тривимірна карта ділянки земної поверхні, побудована за допомогою комп'ютерної програми
 
Неттоп у ролі офісної АТС, побудованої на Asterisk

Перші комп'ютери створювали винятково для обчислень (що відображено в назвах «комп'ютер» і «ЕОМ»). Навіть найпримітивніші комп'ютери у багато разів перевершують в цьому людей (якщо не брати до уваги можливості деяких унікальних «людей-лічильників»). Не випадково першою високорівневою мовою програмування був Фортран, призначений винятково для виконання математичних розрахунків.

Іншою сферою застосування комп'ютерів стали бази даних. Насамперед вони були потрібні урядам і банкам, які вимагали вже складніших комп'ютерів з розвиненими системами введення-виведення та зберігання інформації. Для таких цілей розробили мову Кобол. Згодом з'явилися СКБД з власними мовами програмування.

Третім застосуванням стало управління всілякими пристроями. Тут розвиток йшов від вузькоспеціалізованих пристроїв (часто аналогових) до поступового впровадження стандартних комп'ютерних систем, на яких запускають керівні програми. Крім того, все більша частина технічних пристроїв має у своєму складі керівний комп'ютер.

Комп'ютери розвинулися настільки, що стали головним інформаційним інструментом як в офісі, так і вдома. Тепер майже будь-яка робота з інформацією найчастіше здійснюється через комп'ютер — набір тексту чи перегляд фільмів. Це стосується як зберігання інформації, так і її пересилання каналами зв'язку. Основне застосування сучасних домашніх комп'ютерів — навігація в Інтернеті та ігри.

Сучасні суперкомп'ютери використовують для комп'ютерного моделювання складних фізичних, біологічних, метеорологічних та інших процесів і вирішення прикладних завдань, таких як моделювання ядерних реакцій або кліматичних змін. Деякі проєкти проводяться за допомогою розподілених обчислень, коли велика кількість відносно слабких комп'ютерів одночасно працює над невеликими частинами загального завдання, формуючи в такий спосіб дуже потужну комп'ютерну систему.

Однією із складних сфер застосування комп'ютерів є штучний інтелект — застосування обчислень для вирішення таких завдань, де немає чітко визначених стандартних алгоритмів, а їх пошук, випробовування та розробка постійно покращуються. Приклади таких завдань — ігри, машинний переклад тексту, пошук тексту, експертні системи, синтез мовлення, комп'ютерний зір, пошук і аналіз радіохвиль з космосу, створення образів неіснуючих людей.

Математичні моделіРедагувати

Архітектура комп'ютерівРедагувати

Див. такожРедагувати

Форм-фактори електронно-обчислювальних машинРедагувати

ПриміткиРедагувати

  1. Перспективы создания экономичных систем реального времени. Архів оригіналу за 16 Листопада 2012. Процитовано 11 Липня 2012. 

ЛітератураРедагувати

  • Інформатика: Комп'ютерна техніка. Комп'ютерні технології. — Київ : Академія, 2002. — 704 с.
  • Леонтьев В.П. Новейшая энциклопедия персонального компьютера. — ОЛМА Медиа Групп, ОЛМА-ПРЕСС Образование, 2006. — С. 896.
  • Руденко В.Д., Макарчук О.М., Патланжоглу М.О. Практичний курс інформатики. — Київ : Фенікс, 1996. — С. 418.
  • Ярмуш О.В., Редько М.М. Інформатика і комп’ютерна техніка. — Київ : Вища освіта, 2006. — С. 359.
  • Гуржій А.М., Поворознюк Н.І., Самсонов В.В. Інформатика та інформаційні технології. — Харків : ООО «Компанія СМІТ», 2003. — С. 352.
  • Інформатика. Комп’ютерна техніка. Комп’ютерні технології. — Київ : Каравела, 2011. — С. 592.
  • Клименко О.Ф., Головко Н.Р., Шарапов О.Д. Інформатика та комп’ютерна техніка. — Київ : КНЕУ, 2002. — С. 534.
  • Обчислювальна техніка: історія розвитку від лампових комп'ютерів до комп'ютерів на інтегральних схемах : монографія / В. І. Зацерковний, В. В. Литвинов, В. П. Клименко ; Черніг. держ. ін-т економіки і упр. - Ніжин : НДУ ім. М. Гоголя, 2013. - 438 с. : рис., табл.

ПосиланняРедагувати