Компьютер (англ. computer — вычислитель) — программируемое электронно-вычислительное устройство для обработки данных, передачи и хранения информации. То есть, компьютер — это комплекс программно-управляемых электронный устройств.
Термин «компьютер» (или «персональный компьютер») является синонимом аббревиатуры «ЭВМ» (электронной вычислительной машины) или «ПЭВМ» (персональной ЭВМ). После появления персональных компьютеров (от англ. personal computer, PC ), термин ЭВМ впоследствии практически вытеснен из употребления и заменен заимствованным термином «компьютер», «ПК» или «PC». Дело в том, что если обозначения «ПК» и «ПЭВМ» характеризуют компьютер как «однопользовательскую универсальную ЭВМ», то термин «PC» означает именно IBM PC-совместимый компьютер.
При помощи вычислений компьютер способен обрабатывать информацию по заранее определённому алгоритму. Кроме того, компьютер при помощи программного обеспечения способен принимать, хранить и осуществлять поиск информации, выводить информацию на различные виды устройств вывода. Своё название компьютеры получили по своей основной функции - проведению вычислений. В настоящее время кроме непосредственно функций вычислений, компьютеры используются для обработки и управления информацией, а также игр.
Схему устройства компьютера предложил знаменитый математик Джон фон Нейман в 1946 г., её принципы работы во многом сохранились в современных компьютерах.
Прежде всего, компьютер, согласно принципам фон Неймана, должен иметь следующие устройства :
- арифметическо-логическое устройство (АЛУ), выполняющее арифметические и логические операции;
- устройство управления (УУ), которое организует процесс выполнения программ;
- запоминающее устройство (ЗУ), или память для хранения про-грамм и данных;
- внешние устройства для ввода-вывода информации.
Память компьютера должна состоять из некоторого количества пронумерованных ячеек, в каждой из которых могут находиться или обрабатываемые данные, или инструкции программ. Все ячейки памяти должны быть одинаково легко доступны для других устройств компью-тера.
Кроме архитектуры ЭВМ Нейман предложил основополагающие принципы логического устройства ЭВМ .
Принципы Джона фон Неймана:
1. Принцип программного управления (программа состоит из набора команд, которые выполняются процессором друг за другом в определенной последовательности);
2. Принцип однородности памяти (программы и данные хранятся в одной и той же памяти);
3. Принцип адресности (основная память состоит из пронумерованных ячеек, и процессору в любой момент времени доступна любая ячейка).
Компьютеры, построенные на этих принципах, относят к типу «фон-нейманских». На сегодняшний день это подавляющие большинство компьютеров, в том числе и IBM PC-совместимые. Но есть и компьютерные системы с иной архитектурой — например системы для параллельных вычислений.
Обычно компьютер проектируется на основе принципа открытой архитектуры:
- Описание принципа действия ПК и его конфигурации, что позволяет собирать ПК из отдельных узлов и деталей;
- Наличие в ПК внутренних расширительных гнезд, в которые пользователь может вставлять различные устройства, удовлетворяющие заданному стандарт.
В большинстве современных компьютеров проблема сначала описывается в понятном им виде, при этом вся необходимая информация представляется в двоичной форме (в виде единиц и нулей), после чего действия по её обработке сводятся к применению простой алгебры логики. Поскольку практически вся математика может быть сведена к выполнению булевых операций, достаточно быстрый электронный компьютер может быть применим для решения большинства математических задач (а также и большинства задач по обработке информации, которые могут быть легко сведены к математическим).
Результат выполненной задачи может быть представлен пользователю при помощи различных устройств вывода информации, таких, как ламповые индикаторы, мониторы, принтеры, проекторы и т.п.
Было обнаружено, что компьютеры всё-таки не могут решить любую математическую задачу. Впервые задачи, которые не могут быть решены при помощи компьютеров, были описаны английским математиком Аланом Тьюрингом.
Применение компьютеров
Первые компьютеры создавались непосредственно для вычислений (что отражено в названиях «компьютер» и «ЭВМ»). Не случайно первым высокоуровневым языком программирования был Фортран, предназначенный исключительно для выполнения математических расчётов.
Вторым крупным применением были базы данных . Прежде всего, они были нужны правительствам и банкам. Базы данных требуют уже более сложных компьютеров с развитыми системами ввода-вывода и хранения информации. Для этих целей был разработан язык Кобол. Позже появились СУБД (системы управления базами данных) со своими собственными языками программирования.
Третьим применением было управление всевозможными устройствами. Здесь развитие шло от узкоспециализированных устройств (часто аналоговых) к постепенному внедрению стандартных компьютерных систем, на которых запускаются управляющие программы. Кроме того, всё большая часть техники начинает включать в себя управляющий компьютер.
Наконец, компьютеры развились настолько, что компьютер стал главным информационным инструментом как в офисе, так и дома. То есть, теперь почти любая работа с информацией осуществляется через компьютер — будь то набор текста или просмотр фильмов. Это относится и к хранению информации, и к её пересылке по каналам связи.
Современные суперкомпьютеры используются для моделирования сложных физических и биологических процессов — например, ядерных реакций или климатических изменений. Некоторые проекты проводятся при помощи распределённых вычислений, когда большое число относительно слабых компьютеров одновременно работает над небольшими частями общей задачи, формируя таким образом очень мощный компьютер.
Наиболее сложным и недостаточно развитым применением компьютеров является искусственный интеллект — применение компьютеров для решения таких задач, где нет чётко определённого более или менее простого алгоритма. Примеры таких задач — игры, машинный перевод текста, экспертные системы.
Источники и дополнительная информация:
- К. Айден, Х. Фибельман, М. Крамер. Аппаратные средства PC / Пер. с нем. — СПб.: BHV — Санкт-Петербург, 1997. — 544 с.;
- ru.wikipedia.org — статья «Компьютер» в Википедии;
- informatika.sch880.ru
- compdaili.net — статья «Что такое компьютер?»;
- seun.ru — классическая архитектура ЭВМ.
- slovari.yandex.ru — статья «Компьютер»;
- slovopedia.com — статья «Аппаратная часть компьютера» в энциклопедии Кольера;
- leningrad.su/museum — коллекция-музей отечественных компьютеров с фотографиями;
- computer-encyclopedia.ru — классификация компьютеров;
- computer-museum.ru — виртуальный компьютерный музей.
Компьютер — это электронное устройство, которое работает с информацией и данными. Он может хранить информацию, обрабатывать, получать, передавать и т.д. Вы наверняка уже знаете, что с помощью компьютера можно работать с документами, электронной почтой, играть в игры, просматривать веб-страницы, а также работать с таблицами, презентациями, смотреть видео и многое другое.
В этом уроке мы ответим на основные вопросы, которые возникают у новичков, такие как, что такое компьютер и какие существуют виды компьютеров.
Аппаратное обеспечение и программное обеспечение
Прежде, чем пойти дальше, вы должны знать о двух важных вещах: это аппаратное обеспечение компьютера или другими словами «Железо», и программное обеспечение или просто программы, с которыми мы ежедневно выполняем какие либо задачи на компьютере.
Все ваши действия на компьютере связаны с аппаратным и программным обеспечением. Например, сейчас вы просматриваете эту веб страницу и изучаете урок с помощью веб-браузера (программного обеспечения), и на правой руке вы держите мышь (аппаратное обеспечение), с помощью которого можете легко перемещаться по страницам.
Виды и типы компьютеров
Когда большинство людей слышат слово компьютер, они представляют персональный компьютер или ноутбук. Однако, компьютеры бывают разных форм и размеров, и они выполняют различные функции в нашей повседневной жизни. Когда вы снимаете наличные в банкомате, когда ваши продукты в супермаркете проводят через сканер определяющий цену, или, когда вы пользуетесь калькулятором. Все это тоже компьютеры, но только другого типа и назначения.
Настольные компьютеры
Мы используем настольные компьютеры на работе, дома, в школе, в библиотеке и т.д. Они могут быть маленькими, средними, большими и находятся они обычно на столе. Он состоит из клавиатуры, мыши, монитора и системного блока. Подробно о том, из чего состоит компьютер, читайте .
Большинство настольных компьютеров легко обновить и расширить, или добавить новые детали. Еще одно преимущество настольных компьютеров — это их стоимость. Если сравните настольный компьютер и ноутбук с одинаковым функционалом, то скорее всего обнаружите что настольный компьютер по цене будет ниже.
Портативные компьютеры
Второй тип компьютеров — это ноутбуки. Их преимущество в том, что они работают от батареи и являются более компактными, мобильными и поэтому их можно использовать практически в любом месте.
Так как ноутбук меньше настольного компьютера, то будет труднее получить доступ к внутренним компонентам. Это означает — вы не можете обновить или добавить новые детали так же легко, как в случае с настольным компьютером.
Планшетные компьютеры
Планшетные компьютеры или просто «планшет». Они еще более компактны и мобильны чем ноутбуки. Вместо клавиатуры и тачпада используется сенсорный экран для набора и навигации. iPad — пример планшетного компьютера.
Планшет не может вам полностью заменить ваш домашний компьютер или ноутбук, т.к. запускать программы и работать с документами будет удобнее все же на ноутбуке или настольном компьютере. Но если вы хотите просто играть в игры, сидеть в социальных сетях, слушать музыку и смотреть видео, то планшет для вас может стать отличной заменой компьютеру.
Серверы
Сервер — это компьютер, который обслуживает других компьютеров в сети. Многие фирмы, предприятия имеют файловые серверы для хранения информации. Сервер может выглядеть как обычный настольный компьютер, или он может быть гораздо больших размеров.
Серверы играют важную роль и в . Они хранят в себе веб-страницы, сайты, фотографии и видео. И отвечают за их безопасность и время загрузки в браузере.
Другие типы компьютеров
Есть множество устройств, которые тоже в основном являются специализированными компьютерами, хотя мы не всегда думаем о них как о компьютерах. Вот несколько примеров:
- Мобильные телефоны : сегодня они способны предоставить вам очень много функций, которые раньше могли выполняться только на компьютере, к примеру, такие как игры, просмотр фильмов и т.д. Такие телефоны называют смартфонами.
- Игровые приставки : специализированный вид компьютера, который используется для воспроизведения видео игр. Хотя они не такие полнофункциональные как настольные компьютеры, многие из них могут выполнять такие задачи как, просмотр веб-страниц и видео в интернете.
- Телевизоры : многие телевизоры теперь включают в себя программы и приложения, которые дают возможность зайти в интернет или смотреть фильмы онлайн.
Персональные компьютеры бывают двух видов: ПК и Мак. Оба являются полностью функциональными, но внешне различаются.
ПК: Первый такой компьютер назывался IBM PC , которая была выпущена в 1981 году. Затем аналогичные компьютеры стали выпускать и другие компании. Сегодня это самый распространенный тип ПК и в нем используется операционная система Microsoft Windows.
Mac: Эти компьютеры начали выпускаться в 1984 году, компанией Apple Inc. Они являются первыми компьютерами с графическим пользовательским интерфейсом (GUI). В них используется операционная система Mac OS X.
Даже самым неопытным пользователям известно, что персональный компьютер – это системный блок, монитор, клавиатура, колонки и мышь. Но об устройстве и принципе работы каждого элемента знают далеко не все. Попробуем заглянуть внутрь каждой составной части ПК, чтобы разобраться не только в том, что такое компьютер, но и из чего состоит (в зависимости от того, про какие виды компьютеров идёт речь, некоторые детали отличаются - у ноутбука, например, в отличие от «классической» настольной машины, системного блока нет, а его элементы и их аналоги расположены внутри корпуса).
Настольный системный блок является самой важной частью. От его компонентов зависит, как именно работает компьютер. Корпусы современных настольных системных блоков выглядят довольно устрашающе, но если заглянуть внутрь, то устройство «начинки» вряд ли покажется таким же.
Первое, на что обратим внимание – это блок питания. Его задача – обеспечить систему электроэнергией. Эффективность работы будет зависеть от показателя мощности.
Важный элемент внутреннего устройства – это жесткий магнитный дисковый накопитель HDD. По-простому, он называется «винтом» или «винчестером». Объём памяти измеряется в гигабайтах. Средний показатель емкости на современных компьютерах, вне зависимости от типа, составляет от 512 Гб до нескольких терабайт.
Следующий важный элемент – это оптический дисковый накопитель. С его помощью компьютер может читать диски форматов CD или DVD. Кроме чтения, с помощью CD- DVD-ROM можно записывать нужную информацию на эти носители. В настоящее время пользователи применяют в основном только DVD-диски, так как они очень гораздо объёмнее, чем диски формата CD. На DVD-носители можно записывать до 17 Гб информации. Тогда как на CD только до 700 Мб. К тому же ROM-дисковод, записывая информацию на DVD, сокращает длину собственных волн. Таким образом плотность записи увеличивается. Современные DVD носители могут также быть двухсторонними, так что их объем будет больше вдвое.
Чтобы подключить к персональному компьютеру периферийные устройства, существуют специальные порты, расположенные на задней панели системного блока. Здесь имеются как параллельные, так и последовательные разъемы. От последовательных портов проходит меньше проводов, и к ним, как правило, подключают мышь, клавиатуру или различные модемы. Что касается параллельных портов, то по ним проводится больший объем данных, поэтому проводов от них проходит больше. В данном случае работает принцип «один провод – один разряд». К таким портам подключается внешний жесткий диск или, например, принтер. Порты USB относятся к разряду универсальных последовательных портов, и к ним можно подсоединить что угодно, вплоть до второго компьютера, если он необходим для обмена данными.
Также в системном блоке расположен кулер, охлаждающий «внутренности». В зависимости от мощности компьютера их число может доходить до двух.
Материнская плата персонального компьютера
Материнская плата заслуживает отдельного пункта в нашем повествовании о том, что такое компьютер, поскольку именно на ней размещены самые важные устройства любого компьютера. Начнем с процессора. Процессор представляет собой центральный блок, служащий для управления функциями всех остальных блоков. Кроме этого, процессор обрабатывает информацию, выполняя действия как логического, так и арифметического характера. Устройства характеризуются разрядностью и тактовой частотой. От первого показателя зависит производительность, от второго – скорость работы.
На современном рынке выделяются два основных конкурента – это процессоры Intel Pentium и Athlon от AMD. Пользователи более склонны к Pentium за высокую степень надежности в эксплуатации, а также совместимостью с любым программным или аппаратным обеспечением. Мощный и производительный Athlon – это настоящая мечта любого геймера, поскольку процессоры превосходно функционируют со сложной графикой, однако, показатель надежности у них ниже. У каждого из процессоров имеется своя «лайт-версия». У Pentium – это Celeron, у Athlon – Duron.
Ещё один компонент материнской платы – это память. Про внешнюю память мы уже говорили выше, это жесткие диски и DVD-ROM дисководы. К внутренней памяти относится, во-первых, ПЗУ. Её задача – сохранение справочных и программных данных. Это BIOS – базовая система ввода и вывода информации.
ОЗУ – это оперативная память. Процессор использует ОЗУ для кратковременного хранения данных в процессе работы компьютера. Если компьютер выключен, то информация в ней не сохраняться. Для нормального функционирования компьютера желательно иметь от 4 Гб оперативной памяти.
Ещё одна разновидность – это КЭШ-память, которая, по сути, является промежуточной оперативной памятью, работающей на сверхбыстрой скорости.
CMOS-RAM сохраняет в себе все характеристики конфигурации компьютера. Все характеристики проверяются регулярно, при каждом запуске операционной системы. Параметры конфигурации можно изменить через SETUP. Этот раздел находится в меню BIOS.
В материнской плате компьютера имеются звуковая, сетевая и видеокарты. Но каждый из этих элементов могут быть также и внешними. Внешние карты можно легко заменить, следуя простому алгоритму. Со встроенными не так просто, ведь придется менять «материнку» целиком, если хотя бы один компонент не работает.
От звуковой карты зависят возможности компьютера в плане воспроизведения звука. Благодаря сетевым платам, компьютер получает возможность взаимодействовать по сети с другими компьютерами или подключаться к Интернету.
А вот на видеокарты нужно обращать особое внимание при сборке системного блока. Каждая видеокарта обладает таким важным показателем, как объем памяти. От него будет зависеть возможность играть в различные современные игры или просматривать видеозаписи в ультравысоком разрешении . На современном рынке выделяются такие видеокарты, как Nvidia GeForce и ATI Radeon.
Все о периферийных устройствах персонального компьютера
Одним из самых важных периферийных устройств, без которого нормальная работа компьютера практически невозможна, является клавиатура, необходимая для ввода информации. Подавляющее большинство клавиатур состоит из нескольких клавишных групп:
- цифры и буквы;
- управляющие клавиши;
- функциональные клавиши;
- отдельные цифровые клавиши;
- клавиши, управляющие движением курсора;
- информационные светодиоды.
С буквами и цифрами все предельно понятно. К управляющим клавишам относятся Enter, Backspace, клавиша пробела, CapsLock, Alt, Shift и некоторые другие. Функциональные клавиши расположены в промежутке от F1 до F12. Курсор управляется с помощью кнопок-стрелок, а также PageUp, PageDown и других.
Компьютерная мышь
Мыши бывают как механические, так и оптические. На современных устройствах расположены три клавиши, средняя из которых представляет собой колесико. Левая клавиша выполняет функцию ввода. Функция правой кнопки зависит от внутренних установок в том или ином программном обеспечении. Колесико позволяет прокручивать страницы вверх или вниз.
Монитор
Монитор служит для вывода информации и отображении её на дисплее – экране монитора. На рынке встречаются устройства формата SVGA. Их разрешение бывает разным (при передаче в 16.8 миллионов цветов). Самый распространенный и популярный размер экрана составляет 17 дюймов по диагонали. Но встречаются как меньшие, так и большие диагонали.
Вообще, несмотря на удобство больших экранов, именно небольшие экраны показали себя с наилучшей стороны . Все дело в размерах точки, то есть пикселя. Когда одно и то же изображение демонстрируется с минимальным числом точек, его качество будет существенно выше. Телевизионные модели мониторов уже вряд ли где-то встречаются. Самые популярные на сегодняшний момент – это жидкокристаллические мониторы LED, способные передавать изображения и видеозаписи в режиме высокого разрешения HD.
Сканеры, микрофоны
Микрофоны для персонального компьютера отвечают за ввод голосовой и другой звуковой информации в систему.
Сканеры способны автоматически считывать печатные данные с внешних, как правило, бумажных носителей, переводя данные в цифровой вид.
Принтеры
Принтеры необходимы для распечатывания текста и изображений. Существуют матричные, струйные или лазерные. Матричные принтеры не используются уже практически нигде. Они не слишком хороши и уж точно не слишком быстро выполняют свою работу. Изображение и текст здесь производятся «ударным» способом за счет нанесения большого числа точек с помощью иголок в головке устройства.
Струйные принтеры не имеют в головке иголок. Вместо ударов головка посылает на бумагу тончайшие чернильные капли, которые могут быть любых цветов. Струйные принтеры обладают по-настоящему высоким качеством печати. Однако, расходные материалы стоят дорого, а скорость печати все равно не слишком велика. Тем более, если периодически не пользоваться устройствами, то чернила могут засохнуть.
Лазерные принтеры создают очень тонкий световой луч, который наносит изображение на специальный барабан. Барабан, в свою очередь, переносит на бумагу уже проявленные с помощью красителя данные. Печать, осуществляемая с помощью лазерных принтеров, отличается самым высоким качеством и высокой скоростью. Большой популярностью пользуются устройства с возможностью цветной печати.
Остальное
Звуковые колонки отвечают за вывод звуковых данных. Качество звука зависит от мощности устройства, а также от материала, из которого они изготовлены.
Внешние USB-накопители необходимы для переноса данных с компьютера на компьютер. Подключаются устройства через соответствующий разъем.
Веб-камеры необходимы для динамической передачи изображения в систему.
При работе с персональным компьютером желательно иметь под рукой источник бесперебойного питания. Он защищает систему и информацию при аварийном отключении подачи электричества.