Все про компьютер: Устройство компьютера: из чего состоит ПК

Как научиться разбираться в компьютерах и стать компьютерным энтузиастом

Этот материал написан посетителем сайта, и за него начислено вознаграждение.

Прежде, чем начать, хотелось бы обратиться к «бывалым» завсегдатаям нашего любимого сайта, поскольку я предвижу различную реакцию на появление материалов для новичков. Прежде всего, вспомните себя в начале своего «компьютерного пути». Вам также было необходимо с чего-то начинать. И теперь, когда вы достигли недосягаемых вершин и можете с уверенностью назвать себя Камрадом, вам не пристало свысока смотреть на неопытных пользователей. Вместо этого вы можете передать им свой бесценный опыт, чтобы он не оказался в забвении, и получать от этого наставническое удовлетворение. Кроме того, любому сообществу всегда требуется «молодая кровь», иначе оно деградирует и растворится в бесформенную массу. Поэтому скажем новичкам — добро пожаловать!

рекомендации

Итак, начнём! С каждым годом реальный мир на планете всё более и более компьютеризируется. Каждый человек всё чаще испытывает потребность в знаниях в этой области. Но если вы почувствовали, что вам все эти новейшие технологии цивилизации ещё и интересны, то у вас есть шанс получить увлечение на всю жизнь! Именно с этого чувства зарождается компьютерный энтузиаст – человек, для которого компьютеры и всё, что с ними связано стали неотъемлемым хобби на протяжении всей жизни. Не важно, сколько вам лет, какие у вас знания, образование и какой у вас доход. Компьютерный мир необъятен и он подарит вам общение, знания и море положительных впечатлений, которые не иссякнут никогда! Вы даже сможет стать фанатом определенного лагеря, как в футболе, и вести непримиримую борьбу с оппонентами.

Заманчиво! С чего начать?

Прежде всего, с настроя. Для того, чтобы стать компьютерным энтузиастом вам потребуется получить огромное количество знаний. На это потребуется время. Но не стоит пугаться этого – новые знания будут приносить вам удовольствие. Всю информацию вы будете получать из интернет-ресурсов. Черпайте знания из как можно большего количества источников. Ведь сколько людей, столько и точек зрения. И со временем вы будете чувствовать себя как рыба в воде: научитесь разбираться в устройстве компьютеров, сможете самостоятельно подбирать комплектующие, производить сборку и настройку компьютеров, производить модульный ремонт, настраивать программы, станете уверенным пользователем интернета, будете разбираться в терминологии, сможете разгонять комплектующие (стать оверклокером), научитесь майнить криптовалюты, в конце концов. Кроме того, поднимется и ваша самооценка. А ваши родные, друзья и знакомые будут считать вас незаменимым человеком. В этом хобби нет каких-то планок, которые перед вами кто-то ставит, нет сроков и неразрешимых задач. Всё решаете вы сами! Вы – свободный художник!

Самое первое, что вам необходимо усвоить — это что такое компьютер и из каких основных частей он состоит. Определение компьютера вы найдёте сами, а по его составным частям мы кратко пройдёмся сейчас. Простым языком, компьютер состоит из системного блока и периферии.

Большая коробка, которая стоит под вашим столом это и есть системный блок. Не называйте его процессором, поскольку это моветон и неверное определение. В обиходе допустимо называть его компьютером, «компом», «системником». Его внутреннее устройство на самом деле довольно простое. Хотя компоненты, из которых он состоит, являются вершиной человеческой мысли. После прочтения статью вы сможете аккуратно открыть левую боковую крышку вашего системника и уже самостоятельно взглянуть на его устройство. Это так же увлекательно, как разобрать в детстве новую игрушку, чтобы посмотреть что внутри. Не забудьте предварительно его полностью обесточить и на данном этапе ничего не касайтесь. Приступим к изучению компьютерной анатомии.

1. Корпус.

Корпус — это скелет компьютера, на который крепятся все детали (комплектующие). Корпусов бесконечное количество видов. Для начала разберитесь в форматах корпусов. В первую очередь он определяется форматом поддерживаемых материнских плат. Основные: E-ATX, ATX, Micro-ATX и Mini-ITX. По мере углубления знаний вы узнаете о таких характеристиках как: качество изготовления, функциональность, «продуваемость», количество слотов расширения, пылезащищенность, наличие актуальных и дополнительных функций. Есть и такая характеристика как «крутость» внешнего дизайна. Существует даже целое направление по дизайну — моддинг.

2. Материнская плата.

Материнская плата является связующим звеном между всеми комплектующими. Все они подключаются к ней для совместной работы. Это сложное техническое устройство. Наши гуру называют их нежно: «мать», «материнка» или «мамка». Основные форматы материнок описаны выше. Разные материнки поддерживают разные типы комплектующих (процессоров, оперативной памяти и прочих дискретных устройств). Получите максимум знаний по данному устройству. Без них вы не сможете самостоятельно производить сборку компьютера или его апгрейд.

3. Процессор.

Центральный процессор – основное вычислительное устройство, исполняющее код программ. Это «соображалка» компьютера. А вкупе с оперативной памятью и устройством хранения он образует мозг вашего компьютера. Процессор устанавливается только в ту модель материнской платы, которая его поддерживает. Это важнейший элемент системы. Подробные знания об устройстве процессора можно получить из обзоров. Выбирайте первые качественные обзоры процессоров новых линеек. Там часто разбирается архитектура, которая помогает понять внутреннее устройство процессора. Сгодятся и качественные обзоры прошлых лет.  Набирайте максимальную базу знаний по процессорам.

4. Оперативная память.

В оперативной памяти компьютер хранит данные, которые он использует в текущий момент или собирается использовать в процессе работы. Она энергозависимая и после выключения компьютера все данные из неё пропадают. Начните с того, что узнайте типы оперативной памяти (для ПК, серверов, DDR3, DDR4). Затем узнайте о частотах, вольтажах, типах используемых чипов и их компоновке, типах охлаждения чипов.

5. Накопители HDD и SSD.

В этих устройствах долговременной энергонезависимой памяти, хранятся все данные, которые сохраняются после выключения компьютера. Проще говоря, все программы и файлы. Фото вашего любимого кота и ваши видео из отпуска хранятся именно там. Тема довольно интересная и не сложная, если пройти по ней поверхностно. Вы улучшите и углубите свои знания о накопителях, когда решите сменить HDD/SSD в вашем компьютере или при сборке нового.

6. Кулер процессора

Это не самое сложное устройство, задачей которого является охлаждение процессора во время его работы, ввиду его нагрева. Узнайте о воздушном и жидкостном охлаждении, о типах креплений (поддержка различных сокетов). Изучите тему термоинтерфейсов – это паста, которая служит проводником тепла между поверхностью подошвы кулера и крышкой процессора. От выбора кулера будет зависеть качество работы вашего процессора. Не забудьте пройтись по теме корпусных вентиляторов и способов регулирования их работы.

7. Блок питания.

С блоком питания вы уже сталкивались. «Зарядка» от вашего телефона это тоже блок питания. В компьютере он внутренний и более сложный. Как и для человека, для компьютера качественное питание является залогом хорошего здоровья и долголетия. Но, чтобы разбираться в его внутреннем устройстве, уже таки желательно иметь профильное образование. Но вам будет достаточно узнать общее внутренне устройство и типы используемых компонентов. А при выборе вы можете руководствоваться качественными обзорами и мнением уважаемых гуру в соответствующей ветке конференции Overclockers.

8. Видеокарта.

Чаще всего это самый дорогой компонент вашего компьютера. Отвечает за вывод изображения на монитор. Но не всегда. На сегодняшний день он отвечает ещё и за наполнения деньгами вашей банковской карты, если вы решите стать майнером. Высокий спрос на данный компонент породил небывалый скачек цен. У вас будет много времени на изучение устройства и возможностей видеокарт, поскольку по вменяемым ценам в магазинах они появятся не скоро.

Итак, мы закончили с начинкой системного блока. Как видите всё просто. Не сложнее, чем залезть под капот автомобиля и найти там бачок омывателя. Самостоятельная сборка компьютера позволит вам сэкономить кучу денег — больше, чем при вызове мастера по стиральным машинкам, но меньше чем при заездах в автосервис. Женщины без ума от рукастых мужчин, разбирающихся в компьютерах. Если же вы девушка (женщина), то сборка компьютера вашему избраннику станет апофеозом феминизма! Самостоятельная сборка вашего первого компьютера подарит вам чувства, отдаленно схожие с материнскими при рождении дитя или чувства маленького бога, сотворившего новую форму жизни. Молоко не появится, но это незабываемо!

Программная часть.

Но системный блок это лишь «железо». Это как человек в коме. Его сердце бьётся, а по жилам течет кровь, но он лишь овощ. Важнейшей частью компьютера является программная. Именно она заставляет компьютеры оживать. Первая и основная программа компьютера это BIOS. Это спинной мозг компьютера. Узнайте о нём. Вы даже прямо сейчас можете увидеть его воочию, перезагрузив компьютер и сразу непрерывно нажимая клавишу «DEL» на вашей клавиатуре. Поводите мышкой или понажимайте клавишами-стрелочками, но пока-что больше ничего другого не трогайте, не нажимайте и не меняйте. Ещё не пришло время это делать. Затем нажмите клавишу «ESC» на клавиатуре и выйдите без сохранения.

Затем наступает очередь изучения операционной системы (ОС). Их также довольно много, но самая распространенная из них «Windows». Вы уже с ней знакомы. В принципе, она будет работать и без вашего участия. Но изучение операционной системы позволит вам самостоятельно устранять ошибки в её работе, не вызывая платного мастера. А ошибки в «Windows» происходят периодически. Если правильно настроенное «железо» может работать годами без вмешательства, то с операционной системой так получается не всегда. Её изучение также позволит вам её правильно настраивать под свои нужды, устанавливать нужные вам программы, расширяя таким образом функционал вашего компьютера. Изучение ОС приведет к изучению других программ, начиная от интернет-браузера наподобие Google Chrome, «фотошопа” и заканчивая полезными утилитами. Программы это основная рабочая среда, а компьютер служит для обеспечения их работы. Изучив «железную» часть, вы сможете почти всё время уделить «софтовой»(программной), лишь иногда оглядываясь на «железные» новинки. А впереди ещё огромный рынок периферии, поражающий своим многообразием. Оставьте его на потом, когда придет время выбора.

Вот мы и разрезали ленточку с надписью «Welcome» нашего микро-гайда в мир компьютеров. Если вы смогли воодушевиться и выбрать компьютеры и всё что с ними связано своим хобби на всю жизнь, значит я не зря нажал клавиши на клавиатуре несколько тысяч раз. Даю вам слово – вы не пожалеете!

Напоследок я хочу оставить ещё пару «помогалок».

Не бойтесь, если у вас что-то не получается. Не заставляйте себя, а делайте всё с удовольствием. Не воздерживайтесь от помощи «бывалых». Крупнейшим ресурсом знаний на пространстве СНГ является конференция Overclockers.ru. Большинство камрадов и просто продвинутых пользователей охотно готовы помочь новичкам. А если кто-либо попытается вас обидеть, то на страже справедливости всегда стоят добровольные супер-герои Мстители-модераторы, готовые постоять за честь любого, выписывая желто-красные оплеухи нарушителям порядка. Но не забудьте и про себя. Корректно и чётко ставьте свои вопросы, не забывая прочитать правила каждой ветки. Уделяйте вашему хобби столько времени, сколько хочется именно вам. Иногда лучше оставить изучение какого-либо вопроса на потом. Не забывайте делиться и своим опытом. Это благодарное хобби. Оно даст вам очень многое. На этом прощаюсь с вами.

Живите долго и процветайте!

Этот материал написан посетителем сайта, и за него начислено вознаграждение.

Устройство компьютера

Компьютер, в обыденном понимании, состоит из системного блока, монитора, клавиатуры, мышки, аудиосистемы. К нему можно подключить геймпад, принтер, сканер и много других устройств.

Но самой главной, сложной и дорогостоящей частью компьютера является системный блок. Собственно, это и есть компьютер (в классическом понимании). Остальные устройства предназначены лишь для ввода и вывода информации в различной форме. Потому они и называются периферийными (английское слово peripheral переводится как «второстепенный, внешний, окружной, удаленный»).

Если к системному блоку присоединить более современный монитор, клавиатуру или мышь, станет удобней смотреть фильмы, работать с текстом или играть, но возможности компьютера от этого не улучшатся. Более того, при отключении любого из периферийных устройств компьютер будет продолжать работать, поскольку все вычислительные процессы происходят внутри системного блока.

О его строении и пойдет речь в этой публикации.

Системный блок состоит из нескольких ключевых частей, без которых компьютер не может функционировать — это материнская плата, процессор, оперативная память, постоянное запоминающее устройство и блок питания. Критически важным является также наличие видеокарты, без которой невозможен вывод из компьютера графической информации.

Внутрь системного блока могут устанавливаться другие устройства, которые, по сути, являются «внутренними» аналогами периферийных устройств и без них вполне можно обойтись (телевизионные тюнеры, карты захвата видео, звуковые карты, модемы, wi-fi модули, дисководы, карт-ридеры и др.).

Материнская плата

Основой любого компьютера (системного блока) является материнская плата (главная плата, англ. motherboard, MB, mainboard, разг. – мамка, материнка, мать и др.

). Ее невозможно не заметить, если открыть крышку системного блока (она самая большая).

К материнской плате подсоединяются центральный процессор, оперативная память, видеокарта, запоминающие устройства и др. На ней же размещены USB и другие разъемы для подключения остального оборудования (см. рис.). Главная задача материнской платы – соединить все эти компоненты и заставить их работать как единое целое.

Подробнее о материнской плате читайте здесь.

Процессор

Процессор (центральный процессор, CPU) – главная микросхема компьютера. Он исполняет все команды пользователя и «руководит» остальным «железом». От него напрямую зависит быстродействие компьютера и его возможности.

Внешне процессор представляет собой небольшую плату с множеством контактов с одной стороны и плоской металлической коробочкой с другой (см. рис.). Внутри он имеет очень сложную микроструктуру, включающую миллионы транзисторов. Подробнее о процессоре можно узнать здесь.

На материнской плате процессор крепится в специальном разъёме, называемом разъёмом центрального процессора или сокетом (socket). Есть много видов сокетов, в каждый из которых можно установить только процессоры определенного типа (с таким-же разъёмом). Например, на материнскую плату с Socket LGA1151 можно установить только процессоры Intel Celeron, Pentium, Core i3, Core i5 и Core i7 с разъёмом LGA1151. Для процессоров AMD (Athlon, Phenom, Ryzen и др.) понадобятся материнские платы с другими подходящими разъемами.

Сверху установленного на материнской плате процессора крепится охлаждение. Чаще всего, оно представляет собой радиатор с вентилятором (кулером) для рассеивания тепла (см.рис.). Это тоже важная часть компьютера, поскольку без охлаждения процессор будет перегреваться и при достижении им критической температуры (у каждой модели процессора она своя) компьютер выключится. Запустить его снова будет невозможно до тех пор, пока процессор не остынет.

Между кулером и процессором обязательно прокладывается слой термопасты. Подробнее об этом здесь.

Постоянное запоминающее устройство

Постоянное запоминающее устройство предназначено для хранения информации. Главными его характеристиками являются объем хранимых данных и скорость чтения/записи. Чем больше объем запоминающего устройства, тем больше на нем можно хранить разного рода файлов. Ну а от скорости чтения/записи зависит то, насколько быстро система сможет получать к ним доступ.

Постоянные запоминающие устройства бывают двух основных типов – SSD (англ. solid-state drive) и HDD (англ. hard disk drive, он же «жесткий диск», в простонародье — «винчестер»).

Главным преимуществом SSD-устройств является высокая скорость чтения/записи, что позитивно сказывается на «отзывчивости» компьютера (быстрее запускаются программы, открываются файлы и т. д.). Жесткие диски отличаются более высокой долговечностью и лучшим соотношением показателей «объем хранимых данных / стоимость устройства».

Чтобы пользоваться всеми преимуществами, в компьютеры часто устанавливают два запоминающих устройства. Одно из них – SSD, которое служит для хранения системных файлов и программ, второе – HDD для хранения остальной информации (видео, фото и т.п.). Внутренних запоминающих устройств в системном блоке может быть больше двух. Но для работы компьютера достаточно и одного такого устройства (любого типа).

К материнской плате SSD и HDD обычно подключаются через интерфейс (разъем) SATA. Существуют более быстрые варианты SSD, предназначенные для подключения к разъемам M.2 или PCI-E материнской платы (см. рис.)

Подробнее о постоянных запоминающих устройствах можно узнать здесь.

Оперативная память

В состав компьютера обязательно входит оперативная память (оперативное запоминающее устройство, сокращенно — ОЗУ).

Это очень быстрый буфер памяти, используемый процессором. В упрощенной схеме его предназначение можно объяснить следующим образом.

Процессор работает по конвейерной схеме. Для обработки данных он делит их на блоки. Временно эти блоки нужно где-то хранить, но так, чтобы получать к ним моментальный доступ. Использовать с этой целью постоянные запоминающие устройства нельзя, поскольку скорость доступа к находящейся на них информации слишком низкая. Для этого и предназначена оперативная память, скорость которой выше в разы.

Важно, чтобы у компьютера был достаточный объем ОЗУ. Если при выполнении каких-то расчетов свободная оперативная память заканчивается, процессор для ее расширения начинает использовать постоянное запоминающее устройство. Скорость работы компьютера в такие моменты сильно снижается.

Оперативная память компьютера состоит из одного или нескольких модулей ОЗУ — микросхем памяти (см. рис.), которые устанавливаются в специальные разъемы материнской платы. Эти микросхемы энергозависимы. То есть, все находящиеся в них данные «исчезают» при отключении питания (если вынуть модуль из разъема материнской платы или выключить компьютер).

Модули ОЗУ бывают нескольких типов. Самым современным и быстрым типом ОЗУ сейчас является DDR4, хотя более старые и медленные DDR3 и DDR2 по-прежнему в ходу и являются достаточно распространенными. Разъемы разных типов ОЗУ отличаются. На материнскую плату, рассчитанную на установку DDR3, невозможно установить модули DDR4 или DDR2. Даже физически они туда не войдут.

Подробнее об оперативной памяти можно узнать здесь.

Видеокарта

Видеокарта (видеоадаптер, графический адаптер, графический процессор, GPU) – часть компьютера, отвечающая за обработку видеоинформации и ее вывод на монитор (см. рис.). Современные видеокарты подсоединяются к разъему PCI-Express x16. Некоторые материнские платы имеют несколько разъёмов PCI-Express x16. Это позволяет одновременно использовать в системном блоке две или больше видеокарт, что делает графическую подсистему компьютера более быстрой.

Во многих случаях компьютер может успешно работать и без отдельной видеокарты, поскольку многие современные процессоры оснащены интегрированными (встроенными) графическими чипами. Такой чип заменяет видеокарту. Он может быть интегрирован также и в материнскую плату (в очень старых компьютерах). Возможностей встроенных чипов вполне достаточно для офисной работы, т.е. обработки текста, чтения страниц Интернета, просмотра видео, фотографий и даже игры в несложные игры (типа пасьянс «Косынка» или «Солитер»). Если же компьютер предназначен не только для офисных задач, но и для серьезной работы с графикой или игры в 3D-игры, без отдельной (дискретной) видеокарты не обойтись.

В игровом компьютере отсутствие отдельной видеокарты не может компенсироваться наличием быстрого процессора. Процессор среднего уровня в паре с хорошей видеокартой в играх оставит далеко позади самый быстрый процессор с интегрированным видеоадаптером. Необходимо также учитывать, что слишком слабый процессор не даст возможности видеокарте раскрыть весь свой игровой потенциал. Здесь важно найти баланс.

Подробнее о видеокарте можно узнать здесь.

Блок питания

Для питания компьютера необходим блок питания. От его надежности зависит стабильность работы компьютера. Устанавливается блок питания в специальный отсек системного блока и подключается к материнской плате, видеокарте и некоторым другим внутренним устройствам посредством кабелей.

При выборе блока питания необходимо учитывать его суммарную мощность, силу тока на линии 12В (эти показатели должны удовлетворять требования видеокарты, процессора и других «потребителей электричества»), а также наличие выводов с необходимыми разъемами и другие характеристики.

Подробнее о выборе блока питания и его характеристиках можно узнать здесь.

Другие важные устройства

В системном блоке любого современного компьютера также есть:

• Сетевая карта.

Как правило, она уже встроена в материнскую плату компьютера и приобретать ее не нужно. Но если, например, встроенная карта вышла из строя или ее возможностей недостаточно, можно купить отдельную сетевую карту. Как правило, устанавливается она в разъем PCI-E материнской платы.

• Звуковая карта.

Здесь аналогичная ситуация. Все современные материнские платы оснащаются встроенной звуковой картой, которая выдает вполне качественный звук. Но если качество звучания «встройки» не устраивает, или же она вышла из строя, всегда можно приобрести отдельную звуковую карту и установить ее в PCI-E материнской платы.

Для полноценной работы важно не только собрать компьютер в единое целое. Чтобы «оживить» все это «железо» обязательно нужна операционная система и другое программное обеспечение, которое устанавливается на постоянное запоминающее устройство.

Подробнее об операционной системе можно узнать здесь.

Выше перечислены только важные устройства, которые должны быть в компьютере. Однако, в системный блок можно установить еще много другого оборудования: дисководы оптических дисков, Wi-Fi-адаптеры, Bluetooth-адаптеры, модемы, карты захвата видео, ТВ-тюнеры, карт-ридеры и т.д.

Если компьютер перегревается, в системный блок можно поставить дополнительные кулеры (вентиляторы). Если они создают много шума, можно установить реобас для ручной регулировки скорости их вращения. Для охлаждения процессоров и видеокарт существуют также высокоэффективные и тихие системы водяного охлаждения.

Если важен внешний вид, можно купить прозрачный корпус системного блока и установить внутрь цветную подсветку.

В общем, как и в случае с автомобилем, компьютер можно «тюнинговать» до бесконечности.

Цифровой компьютер | Эволюция, компоненты и функции

Difference Engine

Посмотреть все СМИ

Ключевые люди:

Алан Тьюринг Джон Винсент Атанасов Конрад Цузе

Похожие темы:

компьютер Манчестер Марк I

Просмотреть весь соответствующий контент →

Резюме

Прочтите краткий обзор этой темы

цифровой компьютер , любое из класса устройств, способных решать задачи путем обработки информации в дискретной форме. Он работает с данными, включая величины, буквы и символы, которые выражены в двоичном коде, т. е. с использованием только двух цифр 0 и 1. Считая, сравнивая и манипулируя этими цифрами или их комбинациями в соответствии с набором инструкций. в своей памяти цифровая вычислительная машина может выполнять такие задачи, как управление производственными процессами и регулирование работы машин; анализировать и систематизировать огромные объемы бизнес-данных; и моделировать поведение динамических систем (например, глобальные погодные условия и химические реакции) в научных исследованиях.

Далее следует краткое описание цифровых компьютеров. Для полного описания см. Информатика: основные компьютерные компоненты.

Викторина «Британника»

Компьютеры и операционные системы

Функциональные элементы

Типичная цифровая компьютерная система имеет четыре основных функциональных элемента: (1) оборудование ввода-вывода, (2) основную память, (3) блок управления и (4) арифметико-логическое устройство. Любое из ряда устройств используется для ввода данных и программных инструкций в компьютер и для получения доступа к результатам операции обработки. Общие устройства ввода включают клавиатуры и оптические сканеры; устройства вывода включают принтеры и мониторы. Информация, полученная компьютером от своего блока ввода, сохраняется в основной памяти или, если не для непосредственного использования, во вспомогательном запоминающем устройстве. Блок управления выбирает и вызывает инструкции из памяти в соответствующей последовательности и передает соответствующие команды соответствующему блоку. Он также синхронизирует различные рабочие скорости устройств ввода и вывода со скоростью арифметико-логического устройства (ALU), чтобы обеспечить правильное перемещение данных по всей компьютерной системе. ALU выполняет арифметические и логические алгоритмы, выбранные для обработки входящих данных, с чрезвычайно высокой скоростью — во многих случаях за наносекунды (миллиардные доли секунды). Оперативная память, блок управления и АЛУ вместе составляют центральный процессор (ЦП) большинства цифровых вычислительных систем, а устройства ввода-вывода и вспомогательные запоминающие устройства составляют периферийное оборудование.

Разработка цифрового компьютера

Блез Паскаль из Франции и Готфрид Вильгельм Лейбниц из Германии изобрели механические цифровые вычислительные машины в 17 веке. Однако обычно считается, что английский изобретатель Чарльз Бэббидж создал первый автоматический цифровой компьютер. В 1830-х годах Бэббидж разработал свою так называемую аналитическую машину, механическое устройство, предназначенное для объединения основных арифметических операций с решениями, основанными на собственных вычислениях. Планы Бэббиджа воплотили в себе большинство фундаментальных элементов современного цифрового компьютера. Например, они призывали к последовательному управлению, т. е. программному управлению, которое включало ветвление, циклирование, а также арифметические и запоминающие устройства с автоматической распечаткой. Однако устройство Бэббиджа так и не было завершено и было забыто до тех пор, пока его труды не были заново открыты более века спустя.

Большое значение в эволюции цифровой вычислительной машины имели работы английского математика и логика Джорджа Буля. В различных эссе, написанных в середине 1800-х годов, Буль обсуждал аналогию между символами алгебры и символами логики, используемыми для представления логических форм и силлогизмов. Его формализм, работающий только с 0 и 1, стал основой того, что сейчас называется булевой алгеброй, на которой основаны теория и процедуры компьютерного переключения.

Джону В. Атанасову, американскому математику и физику, приписывают создание первого электронного цифрового компьютера, который он сконструировал в 1939 по 1942 год при содействии своего аспиранта Клиффорда Э. Берри. Конрад Цузе, немецкий инженер, фактически изолированный от других разработок, в 1941 году завершил строительство первой действующей вычислительной машины с программным управлением (Z3). В 1944 году Ховард Эйкен и группа инженеров корпорации International Business Machines (IBM) завершили работу над Harvard Mark I, машиной, операции обработки данных которой контролировались главным образом электрическими реле (переключающими устройствами).

Оформите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту. Подпишитесь сейчас

С момента разработки Harvard Mark I цифровой компьютер развивался быстрыми темпами. Последовательность достижений в компьютерном оборудовании, главным образом в области логических схем, часто делится на поколения, причем каждое поколение включает группу машин, использующих общую технологию.

В 1946 году Дж. Преспер Эккерт и Джон У. Мочли из Университета Пенсильвании сконструировали ENIAC (аббревиатура от e lectronic n umerical i ntegrator a nd c omputer), цифровая машина и первый электронный компьютер общего назначения. Его вычислительные возможности были заимствованы у машины Атанасова; оба компьютера включали электронные лампы вместо реле в качестве активных логических элементов, что привело к значительному увеличению скорости работы. Концепция компьютера с хранимой программой была представлена ​​в середине 1940-х годов, а идея хранения кодов инструкций, а также данных в электрически изменяемой памяти была реализована в EDVAC (9). 0029 e lectronic d iscrete v ariable a utomatic c компьютер).

Второе поколение компьютеров появилось в конце 1950-х годов, когда в продажу поступили цифровые машины, использующие транзисторы. Хотя этот тип полупроводникового устройства был изобретен в 1948 году, потребовалось более 10 лет опытно-конструкторских работ, чтобы сделать его жизнеспособной альтернативой электронной лампе. Небольшой размер транзистора, его большая надежность и относительно низкое энергопотребление значительно превосходили лампу. Его использование в компьютерных схемах позволило производить цифровые системы, которые были значительно эффективнее, меньше и быстрее, чем их предки первого поколения.

Конец 1960-х и 70-е годы стали свидетелями дальнейшего стремительного развития компьютерного оборудования. Первым было изготовление интегральной схемы, твердотельного устройства, содержащего сотни транзисторов, диодов и резисторов на крошечном кремниевом чипе. Эта микросхема сделала возможным производство мейнфреймов (крупномасштабных) компьютеров с более высокими рабочими скоростями, мощностью и надежностью при значительно меньших затратах. Другим типом ЭВМ третьего поколения, разработанным в результате микроэлектроники, был мини-ЭВМ, машина значительно меньшего размера, чем стандартный мэйнфрейм, но достаточно мощная, чтобы управлять приборами целой научной лаборатории.

Развитие технологии крупномасштабной интеграции (БИС) позволило производителям оборудования разместить тысячи транзисторов и других связанных компонентов на одном кремниевом чипе размером с ноготь ребенка. Такая микросхема дала два устройства, которые произвели революцию в компьютерной технике. Первым из них был микропроцессор, представляющий собой интегральную схему, содержащую все арифметические, логические и управляющие схемы центрального процессора. Его производство привело к разработке микрокомпьютеров, систем размером не больше портативных телевизоров, но со значительной вычислительной мощностью. Другим важным устройством, появившимся из схем БИС, была полупроводниковая память. Это компактное запоминающее устройство, состоящее всего из нескольких микросхем, хорошо подходит для использования в миникомпьютерах и микрокомпьютерах. Более того, он находит применение во все большем числе мейнфреймов, особенно в тех, которые предназначены для высокоскоростных приложений, из-за его высокой скорости доступа и большой емкости памяти. Такая компактная электроника привела в конце 1970-х годов к разработке персонального компьютера, цифрового компьютера, достаточно маленького и недорогого, чтобы его могли использовать обычные потребители.

К началу 1980-х интегральные схемы продвинулись до очень крупномасштабной интеграции (СБИС). Этот дизайн и технология производства значительно увеличили плотность схем микропроцессора, памяти и вспомогательных микросхем, т. Е. Те, которые служат для сопряжения микропроцессоров с устройствами ввода-вывода. К 1990-м годам некоторые схемы СБИС содержали более 3 миллионов транзисторов на кремниевой микросхеме площадью менее 0,3 квадратных дюйма (2 квадратных см).

Цифровые компьютеры 1980-х и 90-х годов, использующие технологии БИС и СБИС, часто называют системами четвертого поколения. Многие микрокомпьютеры, произведенные в 1980-х годах, были оснащены одним чипом, на котором были интегрированы схемы процессора, памяти и функций интерфейса. ( См. также суперкомпьютер .)

Использование персональных компьютеров росло в 1980-х и 90-х годах. Распространение Всемирной паутины в 1990-х годах привело миллионы пользователей к Интернету, всемирной компьютерной сети, а к 2019 г.около 4,5 миллиардов человек, более половины населения мира, имели доступ к Интернету. Компьютеры стали меньше и быстрее, и в начале 21 века они были повсеместно распространены в виде смартфонов, а затем и планшетных компьютеров.

Редакторы Британской энциклопедии

Эта статья была недавно отредактирована и обновлена ​​Эриком Грегерсеном.

Компьютер | История, детали, сеть, операционные системы и факты

компьютер

Просмотреть все носители

Ключевые люди:

Алан Тьюринг Дэнни Хиллис Дуглас Энгельбарт Ив Бехар Сон Масаёси

Похожие темы:

искусственный интеллект память компьютера суперкомпьютер компьютерная графика цифровой компьютер

Просмотреть весь связанный контент →

Популярные вопросы

Что такое компьютер?

Компьютер — это машина, которая может хранить и обрабатывать информацию. Большинство компьютеров полагаются на двоичную систему, в которой используются две переменные, 0 и 1, для выполнения таких задач, как хранение данных, расчет алгоритмов и отображение информации. Компьютеры бывают разных форм и размеров, от карманных смартфонов до суперкомпьютеров весом более 300 тонн.

Кто изобрел компьютер?

Многим людям на протяжении всей истории приписывают разработку ранних прототипов, которые привели к созданию современного компьютера. Во время Второй мировой войны физик Джон Мокли, инженер Дж. Преспер Эккерт-младший и их коллеги из Пенсильванского университета разработали первый программируемый электронный цифровой компьютер общего назначения, электронный числовой интегратор и компьютер (ENIAC).

Какой самый мощный компьютер в мире?

По состоянию на ноябрь 2021 года самым мощным компьютером в мире является японский суперкомпьютер Fugaku, разработанный компаниями RIKEN и Fujitsu. Он использовался для моделирования симуляций COVID-19.

Как работают языки программирования?

Популярные современные языки программирования, такие как JavaScript и Python, работают с несколькими формами парадигм программирования. Функциональное программирование, использующее математические функции для получения выходных данных на основе вводимых данных, является одним из наиболее распространенных способов использования кода для предоставления инструкций компьютеру.

Что могут компьютеры?

Самые мощные компьютеры могут выполнять чрезвычайно сложные задачи, такие как моделирование экспериментов с ядерным оружием и прогнозирование развития изменения климата. Развитие квантовых компьютеров, машин, которые могут выполнять большое количество вычислений посредством квантового параллелизма (полученного из суперпозиции), сможет выполнять еще более сложные задачи.

Обладают ли компьютеры сознанием?

Способность компьютера обретать сознание является широко обсуждаемой темой. Некоторые утверждают, что сознание зависит от самосознания и способности мыслить, а это означает, что компьютеры обладают сознанием, потому что они распознают свое окружение и могут обрабатывать данные. Другие считают, что человеческое сознание никогда не может быть воспроизведено физическими процессами. Прочитайте точку зрения одного исследователя.

Как компьютерный искусственный интеллект (ИИ) влияет на общество?

Влияние компьютерного искусственного интеллекта на общество широко обсуждается. Многие утверждают, что ИИ улучшает качество повседневной жизни, выполняя рутинные и даже сложные задачи лучше, чем люди, делая жизнь проще, безопаснее и эффективнее. Другие утверждают, что ИИ создает опасные риски для конфиденциальности, усугубляет расизм, стандартизируя людей, и лишает рабочих работы, что приводит к росту безработицы. Чтобы узнать больше о дебатах об искусственном интеллекте, посетите ProCon.org.

Сводка

Прочтите краткий обзор этой темы

компьютер , устройство для обработки, хранения и отображения информации.

Компьютер когда-то означал человека, который занимался вычислениями, но теперь этот термин почти повсеместно относится к автоматизированному электронному оборудованию. Первый раздел этой статьи посвящен современным цифровым электронным компьютерам, их конструкции, составным частям и приложениям. Второй раздел посвящен истории вычислительной техники. Подробную информацию об архитектуре компьютера, программном обеспечении и теории см. на стр. 9.0029 см. информатика.

Основы вычислительной техники

Первые компьютеры использовались в основном для численных расчетов. Однако, поскольку любая информация может быть закодирована в числовом виде, люди вскоре поняли, что компьютеры способны обрабатывать информацию общего назначения. Их способность обрабатывать большие объемы данных расширила диапазон и точность прогнозов погоды. Их скорость позволяет им принимать решения о маршрутизации телефонных соединений через сеть и управлять механическими системами, такими как автомобили, ядерные реакторы и роботизированные хирургические инструменты. Они также достаточно дешевы, чтобы их можно было встроить в бытовые приборы и сделать сушилки для белья и рисоварки «умными». Компьютеры позволили нам ставить вопросы и отвечать на них, на которые раньше нельзя было ответить. Эти вопросы могут касаться последовательностей ДНК в генах, моделей поведения на потребительском рынке или всех случаев употребления слова в текстах, хранящихся в базе данных. Все чаще компьютеры также могут обучаться и адаптироваться во время работы.

Компьютеры также имеют ограничения, некоторые из которых являются теоретическими. Например, существуют неразрешимые утверждения, истинность которых не может быть определена в рамках заданного набора правил, таких как логическая структура компьютера. Поскольку не может существовать универсального алгоритмического метода для определения таких утверждений, компьютер, которому нужно получить истинность такого утверждения, будет (если его принудительно не прервать) продолжать работу бесконечно — состояние, известное как «проблема остановки». ( См. Машина Тьюринга.) Другие ограничения отражают современные технологии. Человеческий разум способен распознавать пространственные структуры — например, легко различать человеческие лица, — но это сложная задача для компьютеров, которые должны обрабатывать информацию последовательно, а не схватывать детали в целом с первого взгляда. Еще одна проблемная область для компьютеров связана с взаимодействием на естественном языке. Поскольку в обычном человеческом общении предполагается так много общих знаний и контекстуальной информации, исследователям еще предстоит решить проблему предоставления релевантной информации программам на естественном языке общего назначения.

Викторина «Британника»

Краткая история компьютера из 1990-х: Викторина

Аналоговые компьютеры используют непрерывные физические величины для представления количественной информации. Сначала они представляли величины с помощью механических компонентов ( см. дифференциальный анализатор и интегратор), но после Второй мировой войны стали использоваться напряжения; к 1960-м годам цифровые компьютеры в значительной степени заменили их. Тем не менее, аналоговые компьютеры и некоторые гибридные цифро-аналоговые системы продолжали использоваться в течение 19 века.60-х годов в таких задачах, как моделирование самолетов и космических полетов.

Одним из преимуществ аналоговых вычислений является то, что может быть относительно просто спроектировать и построить аналоговый компьютер для решения одной задачи. Другое преимущество заключается в том, что аналоговые компьютеры часто могут представлять и решать проблему в «реальном времени»; то есть вычисления выполняются с той же скоростью, что и моделируемая им система. Их основные недостатки заключаются в том, что аналоговые представления имеют ограниченную точность — обычно несколько знаков после запятой, но меньше в сложных механизмах, — а устройства общего назначения дороги и не легко программируются.

Оформите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту. Подпишитесь сейчас

В отличие от аналоговых компьютеров, цифровые компьютеры представляют информацию в дискретной форме, как правило, в виде последовательностей нулей и единиц (двоичных цифр или битов). Современная эра цифровых компьютеров началась в конце 1930-х — начале 1940-х годов в США, Великобритании и Германии. В первых устройствах использовались переключатели, управляемые электромагнитами (реле). Их программы хранились на перфоленте или картах, и у них было ограниченное внутреннее хранилище данных. Для исторических событий, см. раздел Изобретение современного компьютера.

В 1950-х и 60-х годах Unisys (производитель компьютера UNIVAC), International Business Machines Corporation (IBM) и другие компании производили большие и дорогие компьютеры все большей мощности. Они использовались крупными корпорациями и государственными исследовательскими лабораториями, как правило, в качестве единственного компьютера в организации. В 1959 году компьютер IBM 1401 сдавался в аренду за 8000 долларов в месяц (ранние машины IBM почти всегда сдавались в аренду, а не продавались), а в 1964 самый большой компьютер IBM S/360 стоил несколько миллионов долларов.

Эти компьютеры стали называть мэйнфреймами, хотя этот термин не стал общепринятым, пока не были построены компьютеры меньшего размера. Мэйнфреймы характеризовались наличием (для своего времени) больших объемов памяти, быстрых компонентов и мощных вычислительных возможностей. Они были очень надежны, и, поскольку они часто обслуживали жизненно важные потребности в организации, они иногда разрабатывались с избыточными компонентами, которые позволяли им выдерживать частичные отказы. Поскольку это были сложные системы, ими управлял штат системных программистов, которые одни имели доступ к компьютеру. Другие пользователи отправляли «пакетные задания» для запуска на мэйнфрейме по одному.

Такие системы остаются важными и сегодня, хотя они больше не являются единственным или даже основным центральным вычислительным ресурсом организации, которая обычно имеет сотни или тысячи персональных компьютеров (ПК).