Počítač je zložité zariadenie, ktoré je syntézou softvéru a hardvéru. Tento stroj je kľúčovou úlohou po vykonaní príkazov, ako je pridávanie dve čísla ku kontrole, či číslo je odlišné od nuly, kopírovať dáta z jedného umiestnenia do iného, a tak ďalej. D. jednoduchých príkazov do jazyka nazvaný stroj, kde sa ľudia môžu vysvetlite počítaču, čo má robiť. Každý počítač je v závislosti od jeho účelu vybavený určitou sadou príkazov. Sú primitívne na zjednodušenie výroby počítačov. Jazyk stroja však pre človeka spôsobuje veľké problémy, pretože je únavné a veľmi ťažké písať na ňom. Preto inžinieri vynašiel niekoľko úrovní abstrakcií, z ktorých každý je založený na nižšej, až po jazyk počítača a počítačovej logike a najvyššou úrovňou je interakcia s používateľom. Tento princíp sa nazýva viacúrovňová štruktúra počítača a je predmetom hardvéru a softvéru počítačových systémov.
Multi-počítač štruktúra
Ako už bolo skôr uvedené, hardvér a softvér je postavený na princípe úrovní abstrakcie, z ktorých každá je na základe predchádzajúceho roka. Jednoducho povedané, na to, aby človek ľahšie napísal programy, je nový jazyk, ktorý je pre človeka zrozumiteľnejší, ale úplne nemožný, vytvorený (alebo skôr budovaný) na základe strojového jazyka. potomAko počítač spúšťa programy v novom jazyku? Existujú dva hlavné prístupy - preklad a tlmočenie. V prvom prípade každý príkaz nového jazyka zodpovedá množine príkazov jazyka počítača, takže program v novom jazyku sa úplne zmení na program v jazyku stroja. V druhom prípade jazyk počítača vytvára program, ktorý ako vstup prijíma príkazy v novom jazyku, rozpoznáva ich, prekladá do jazyka a spúšťa.
Počítačový hardvér a softvér môžu obsahovať mnoho úrovní od prvého alebo základného až po ten, čo je pre človeka zrozumiteľné. Pre ilustráciu tohto procesu je koncept virtuálneho stroja skvelý. Dá sa predpokladať, že keď počítač spustí program v nejakom jazyku (napríklad C ++), spustí virtuálny stroj, ktorý vykonáva príkazy v danom jazyku. Pod virtuálnym strojom s ++ je iný, s primitívnejším jazykom. Napríklad, nech je to Assembler. Na tejto úrovni beží virtuálny stroj assembler. A medzi nimi sa stáva buď preklad, alebo interpretácia kódu. Takže mnohé úrovne sú v jednom reťazci až po prvý - stroj. Virtuálny stroj je jednoducho koncept, ktorý vám umožní pohodlnejšie predstaviť proces viacúrovňového. Odpovieme na otázku, ktorú kladieme - prečo nie vytvoriť počítač, ktorý pracuje priamo s rovnakým jazykom v jazyku C ++? Faktom je, že vytvorenie takejto technológie si bude vyžadovať obrovské investície do hardvéru a softvéru takéhoto počítača. totos najväčšou pravdepodobnosťou, ale bude to tak drahé, že prestane byť účelné.
Moderné počítače
K dnešnému dňu počítače pozostávajú väčšinou z 2-6 úrovní. Nulová úroveň - základná, to je stroj alebo hardvér, funguje iba na kód stroja, ktorý je vykonávaný počítačovými obvodmi. A na základe nich je postavený jazyk prvej úrovne atď. Malo by sa tiež objasniť, že nulová úroveň nekončí. Nižšie je technická úroveň - samotné tranzistory a odpory, teda fyzikálna pevná látka, nazývaná fyzická. Nulová úroveň sa teda nazýva základňou, pretože tu sa nachádza hardvér a softvér spolu.
Nakoniec uvádzame hierarchický reťazec úrovní obsiahnutých v priemernom počítači začínajúc nulou:
Ur. 0 - digitálna logika alebo hardvér - existujú ventily a registre, ktoré môžu uložiť hodnoty 0 alebo 1 a vykonávať aj jednoduché funkcie "a", "alebo" atď.
Ur. 1 - mikroarchitektúra - na tejto úrovni pracuje aritmetické logické zariadenie počítača. Údaje, hardvér a softvér začnú pracovať spoločne.
Ur. 2 - súbor príkazov architektúra.
Ur. 3 - hybridný alebo operačný systém - táto úroveň je flexibilnejšia, hoci veľmi podobná úrovni 2. Napríklad programy tu môžu byť vykonané paralelne.
Ur. 4 - assembler - úroveň, na ktorej sa digitálne prejavy stroju začínajú dať prednosť človeku.
Ur. 5 - jazyky na vysokej úrovni (C ++, Pascal,PHP, atď.)
Takže každá úroveň predstavuje prídavok k predchádzajúcim a súvisiacim metódam prekladu alebo interpretácie, má svoje vlastné abstraktné objekty a operácie. Ak chcete pracovať na konkrétnej úrovni, v zásade nemôžete vedieť, čo sa deje v predchádzajúcej. Práve z tohto prístupu je ľahšie pochopiť počítačové technológie. Každá značka počítačov má vlastnú architektúru. V tomto prípade sa architektúra vzťahuje na typy údajov, operácie a charakteristiky každej úrovne. Napríklad technológia, v ktorej sú vytvorené pamäťové bunky počítača, nie je súčasťou pojmu architektúra.
Vývoj počítača
S príchodom technológie sa objavili nové úrovne, niektoré sa blížili. V prvých počítačoch za 40 rokov existovali iba dve úrovne: digitálna logika, kde bol program vykonaný, a architektonický príkaz, na ktorom bol napísaný kód. Preto bola hranica medzi časťami hardvéru a softvéru zrejmá, ale s nárastom počtu úrovní začala zmiznúť. V dnešnej dobe môžu byť hardvér a softvér považované za identické koncepty. Pretože každá operácia simulovaného softvéru môže byť vykonaná priamo na hardvérovej úrovni a naopak. Neexistujú žiadne železné pravidlá, ktoré by naznačovali, prečo by sa jedna operácia mala vykonávať hardvér a druhá - softvér. Rozdelenie sa uskutočňuje na základe takých faktorov, ako je cena výroby, rýchlosť, spoľahlivosť atď. Dnes zajtra môže vstúpiť do hardvérovej časti alebo naopak niečo z hardvérovej časti - stať sa programom.
Výroba počítačov
Mechanické počítače predstavujú nulovú generáciu. V štyridsiatych rokoch 20. storočia Pascal vytvoril počítací stroj, ktorý by mohol pridávať a odpočítavať. V šesťdesiatych rokoch vytvoril Leibniz auto, ktoré sa tiež mohlo rozširovať a rozdeliť. Babbage v roku 1830, strávil všetky úspory vytvorené analytický stroj, ktoré vyzerali ako moderný počítač a skladal sa z výstupu vstupného zariadenia, pamäte, výpočtové zariadenia a spôsob. Stroj bol taký dokonalý, že dokáže zapamätať až 1000 slov v 50 desatinných číslach a súčasne vykonať rôzne algoritmy. Analytická prohramuvalasya Engine v zhromaždení ", pretože Babbage najal Ada Lovelace na vytvorenie prvého programu. Ale to nestačilo, pretože zdroje a technológie organizovať prácu svojej tvorby. Neskôr v Amerike bol vytvorený najsilnejší stroj Atanasov, ktorý pracoval na binárnej aritmetiky a bol aktualizovaný na základe pamäťových kondenzátory (RAM), ktorá ešte funguje dobre. Atanasov ako Babbage bol neschopný organizovať prácu svojej tvorby. a konečne, v roku 1944, Aiken vytvoril prvý všeobecný účelový počítač Mark i, ktorá IG pamätať 72 slov na 23 desatinných miest každý. V čase výstavby reléové počítača Mark II boli už v minulosti, ale boli nahradené elektronickým
.
, prvý počítač na svete
Druhá svetová vojna podnietila práce na vytvorení počítača, ktorý viedol k vývoju prvej generácie (1945-1955) počítačov. Prvým počítačom na elektronických žiarovkách bol Turingov stroj COLOSSUS, ktorého účelom bolohackovanie šiframi ENIGMA. A hoci bol počítač neskoro, vojna skončila a kvôli utajeniu nemala žiadny vplyv na počítačový svet, ale bola to prvá. Potom v americkej armáde vedec Moulish začal s vývojom ENIAC. Prvý takýto počítač vážil tri tucty ton pozostávajúci z 18 000 svetiel a 1500 relé, naprogramoval sa na 6 000 spínačov a spotreboval obrovské množstvo energie. Nastavenie softvéru a hardvéru takéhoto monstra bolo veľmi zložité.
Preto, podobne ako COLOSSUS, stroj ENIAC nebol nastavený a už nepotreboval armádu. Avšak Moushly nechá vytvoriť školské-založené a práca na ENIAC dať vedomosti o hmotnostiach, ktoré viedli k vytvoreniu mnohých rôznych počítačoch (EDSAC, ILLIAC, WEIZAC, EDVAC, atď.) Medzi celým počtom počítačov, počítačom IAS alebo výpočtovým strojom von Neuman, ktorý má stále vplyv na počítače, bol pridelený. Skladá sa z pamäte, ovládacieho zariadenia a I /O modulu, ktorý môže skladovať 4096 slov v dĺžke 40 bitov. A hoci sa IAS nikdy nestala vedúcou spoločnosťou na trhu, mala najvýznamnejší vplyv na vývoj počítačov. Napríklad na jej základe bol vytvorený Whirlwind - počítač pre seriózne vedecké výpočty. Nakoniec všetky vyhľadávania, ktorá viedla k tomu, že malé firmy, výrobca dierne štítky IBM, v roku 1953, produkuje 701 počítač a začne sa presúvať z trhu vedúce postavenie a jeho Moushly UNIVAC.
Tranzistory a prvá počítačová hra
Laboratórium Bella dostalo Nobelovu cenu v roku 1956 za vynález tranzistorov, ktoré okamžite zmenili všetky počítačové technológie avznikli počítače druhej generácie (1955-1965). Prvý počítač na tranzistoroch bol TX-0 (TX-2). Nemal žiadny zvláštny význam, ale jeden z tvorcov, Olsen, ktorá bola založená decembra, ktorý vypustil počítač PDP-1 v roku 1961. Aj keď je to oveľa horšie parametre modelu IBM, ale bol lacnejší. Hardware a softvérový komplex PDP-1 stálo 120 000 dolárov a nie milióny, podobne ako IBM 7090. PDP-1 bol komerčne úspešný produkt. Predpokladá sa, že položil základy pre počítačový priemysel. Aj na ňom bola vytvorená prvá počítačová hra "vesmírna vojna". Neskôr PDP-8 sa uvoľní s prelomovou technológiou jedinej dátovej zbernice Omnibus. V roku 1964 sa firma CDC vedec a Krэy vyrába stroje 6600, ktorý je oveľa rýchlejší pomocou paralelné výpočty v rámci procesora.
Prvé kroky IBM
Tento vynález integrovaného obvodu kremíka, ktorá pomohla umiestnite desiatky na jedinom čipe tranzistorov, označeného na začiatku tretej generácie (1965-1980) počítača. Boli menšie a pracovali rýchlejšie. Je potrebné poznamenať, v spoločnosti IBM, ktorý ako prvý napadlo kompatibilitu rôznych počítačoch a začal produkovať seriál 360. softvér a hardvér Modely radu 360 sa líšia v možnostiach, ale za predpokladu podobnú sadu príkazov, aby boli kompatibilné. Tiež stroje 360 dokázali emulovať prácu iných počítačov, čo bolo veľkým prelomom, pretože vám umožnilo spustiť programy napísané na iných počítačoch. Medzitým spoločnosť DEC zostala lídrom na trhu v malých počítačoch.
Epochavytváranie PC
Štvrtá generácia (1980 - Dnes) - VLSI, alebo vo veľkom meradle integrované obvody. Došlo k prudkému skoku v OP, a tam boli technológie pre umiestniť kryštálov na kremíka nie desiatok alebo tisícok tranzistorov. Nastal čas pre osobné počítače. Prvé operačné systémy CP /M; vznik trhu Apple; Vytvorenie Intel Pentium materskej línii - procesor 386. Tu opäť IBM poskytuje prielom na trhu, od osobných počítačov k vytvoreniu zložiek rôznych spoločností, namiesto toho robiť to sami. Takto sa objavuje IBM PC, počítač sa predáva v histórii. Tento nový prístup ako IBM PC éra rodila vytváranie osobných počítačov, ale zároveň ublížiť počítačový priemysel ako celok. Napríklad Intel sa ponáhľal do jediného vodcu vo výrobe procesorov a nikto by s nimi nemohol konkurovať. Prežiť boli len úzkoprsé spoločnosti. Zobrazuje Apple Lisa - prvý počítač, ktorý používa grafický operačný systém. Compaq vytvoril prvé prenosné počítače, zaberá miesto na trhu a kupuje bývalej vodca tohto segmentu DEC. Ak bol Intel prvý hit IBM, potom druhý bol úder od malého Microsoft, ktorý vyrábal OS pre IBM. Prvým OS bol MS-DOS, neskôr Microsoft vytvoril OS /2 pre IBM a Windows bol vytvorený pod buzz. OS /2 zlyhalo na trhu. Preto spoločnosť Intel a Microsoft upustili od IBM. Títo sa snažia prežiť a vytvoriť ďalší revolučný nápad, ktorý vytvorí procesor s dvoma jadrami. Existuje upgrade hardvéru a PC softvéru na úkorrôzne optimalizácie.
Piata generácia
Ale vývoj nie je stále. Existuje zmena v paradigme, predpokladá sa 5. generácia počítačov. Všetko to začalo s japonskou vládou, ktorá v 80. rokoch pridelila obrovské finančné prostriedky národným spoločnostiam a nabádala ich, aby vymysleli novú generáciu počítačov. Samozrejme, nápad zlyhal. Avšak dopad tejto udalosti bol skvelý. Japonská technológia začala prelievať svet. Táto technika získala vedúcu pozíciu v mnohých oblastiach trhu: kamery, audio zariadenia atď. Západ sa nebol len vzdálil a tiež sa pripojil k boju za 5. generáciu. Spoločnosť Grid Systems vydala prvý tabletový počítač Apple, ktorý vytvoril kapsu Newton. Takže existovali PDA, elektronické asistentky alebo vreckové počítače. A tu experti IBM robia ďalší prelom a prinášajú nový nápad - spájajú rastúcu popularitu mobilných telefónov s oboma používateľmi PDA. V roku 1993 sa na svete objaví prvý smartphone s názvom Simon. Čiastočne 5. generácia môže byť považovaná za zníženie softvéru a hardvéru vo veľkosti. A tiež skutočnosť, že dnešné minipočítače sú zakomponované do akejkoľvek techniky: od inteligentných telefónov a elektrických kotlov až po autá a železničné vlaky - a rozšíriť ich funkčnosť. Je tiež potrebné spomenúť vývoj spyware s ochranou hardvérového softvéru. Viac neviditeľné, určené na vykonávanie ich jedinečných funkcií.
Typy počítačov
Nie sú obmedzené na hardvér a softvér pre počítače. naDnes existuje veľa z nich:
jednorazové počítače: blahoželanie, RFID;
mikrokontroléry: hodinky, hračky, med. zariadenia a iné zariadenia;
mobilné telefóny a prenosné počítače;
osobné počítače;
servery;
zväzkov (viac serverov spojené do jednej)
počítačové systémy - počítače pre dávkové spracovanie veľkého množstva dát;
"cloudové technológie" sú mainframy druhého rádu;
superpočítačov (hoci táto trieda je nahradená klastrami, ktoré môžu tiež vykonávať vážne výpočty).
Vzhľadom na tieto informácie môžu byť hardvér a softvér prispôsobené rôznym potrebám.
Rodina s počítačom
hardvér a softvér z osobného počítača (a iba jemu) sa líši pri dome. Najobľúbenejšie rodiny sú X86 ARM a AVR. Pod rodinou sa hovorí o architektúre súboru tímov. Prvá rodina - X86 - obsahuje takmer všetky osobné počítače a servery (v systéme Windows, Linux aj Mac). Do druhej - mobilné systémy ARM. A nakoniec, tretia - AVR - označuje väčšinu mikrokontrolérov, najinviditeľnejšie počítače, ktoré sú zabudované všade: v autách, elektrických spotrebičoch, televízoroch atď. X86 je vyvinutý spoločnosťou Intel. Ich procesory, od modelu 8080 (1974) až po Pentium 4 (2000), majú spätnú kompatibilitu, to znamená, že nový procesor je schopný spúšťať programy napísané pre starý. Dedičstvo hardvéru a softvéru je práca celej generácie procesorov, takže Intel je tak univerzálny.Acorn Computer stál pri zdroji projektu ARM, ktorý sa neskôr oddelil a stal sa nezávislým. Architektúra ARM je už dlho úspešná v segmente trhu, kde dochádza k zníženiu spotreby energie. Atmel si najal dvoch študentov, ktorí mali zaujímavý nápad. Pokračujúc vo vývoji, vytvorili procesor AVR, ktorý je iný v tom, že je skvelý pre systémy, ktoré nevyžadujú vysoký výkon. Procesory AVR podliehajú prísnym podmienkam, keď existujú prísne obmedzenia veľkosti, spotreby energie a výkonu.
