Dators ir ierīce, kas var uzglabāt mūsu apstrādāto informāciju, kad vien vēlaties, un atgriezt to, kad vien vēlamies. Mūsdienu datori spēj izsekot vispārinātus procesu kopumus, ko sauc par programmām. Šīs programmas ļauj datoriem veikt visdažādākos uzdevumus. Pilnīgu datoru, kurā ir aparatūra, operētājsistēma (galvenā programmatūra) un perifērijas iekārtas, kas nepieciešamas un izmantotas "pilnīgai" darbībai, var dēvēt par datorsistēmu. Šo terminu var izmantot arī savienotu un kopā strādājošu datoru grupai, īpaši datortīklam vai datoru kopai. Pirmais elektriskais dators ir ENIAC.
Datori visā vēsturē ir parādījušies dažādos veidos. Pirmie 20. gadsimta vidus datori bija lielas telpas lielumā un patērēja simtiem reižu vairāk enerģijas nekā mūsdienu datori. Līdz 21. gadsimta sākumam datori varēja ievietoties rokas pulkstenī un darboties ar nelielu akumulatoru. Galvenais iemesls, kāpēc tos var ražot tik mazus, ir tas, ka 1969. gadā no pusvadītājiem var izgatavot ķēdes, kuras var ievietot ļoti mazās telpās. Datori, kurus mēs šodien izmantojam, ieguva ātrumu pēc 4004, kas bija Intel pirmais procesora nosaukums. Mūsu sabiedrība personālo datoru un tā pārnēsājamo ekvivalentu - klēpjdatoru - atzina par informācijas laikmeta simboliem un identificēja ar datora jēdzienu. Mūsdienās tos plaši izmanto. Datora darbības pamatprincips ir binārā skaitļu sistēma, tas ir, kodi, kas sastāv tikai no 0 un 1.
Spēja saglabāt vēlamo programmatūru un palaist to jebkurā laikā ir galvenā iezīme, kas padara datorus daudzpusīgus un atšķir tos no kalkulatoriem. Baznīcas-Turingas darbs ir šīs daudzpusības matemātiska izpausme un uzsver, ka jebkurš dators var veikt cita uzdevumus. Tātad neatkarīgi no to sarežģītības, sākot no kabatas datoriem līdz superdatoriem, viņi visi var veikt tos pašus uzdevumus bez atmiņas un laika ierobežojumiem.
Datora vēsture
Daudzas ierīces, kuras agrāk sauca par "datoriem", nav pelnījušas šo definīciju pēc mūsdienu kritērijiem. Dators startēšanas laikā sözcüTas bija objektu nosaukums, kas veicināja skaitļošanas procesu. Šī agrīna perioda datoru piemēri ietver skaitļu lodītes (abacus) un Antikitera mašīnu (150 BC - 100 BC). Gadsimtiem vēlāk, ņemot vērā jaunus zinātniskos atklājumus viduslaiku beigās, pirmā no Eiropas inženieru izstrādātajām mehānisko skaitļošanas ierīču sērijām pieder Vilhelmam Šikardam (1623).
Tomēr neviena no šīm ierīcēm neatbilst mūsdienu datora definīcijai, jo tās nav programmatūras spējīgas (vai instalējamas). Džozefa Marijas Žakarda 1801. gadā izgatavotās perfokartes, lai automatizētu procesu aušanas stellēs, tiek uzskatītas par vienu no pirmajām programmatūras (instalēšanas) pēdām datoru izstrādes procesā, kaut arī ierobežotas. Pateicoties šīm lietotāja piedāvātajām kartēm, aušanas stelles varēja pielāgot savu darbību zīmējumam, kas aprakstīts ar kartes caurumiem.
1837. gadā Čārlzs Bebits konceptualizēja un projektēja pirmo pilnībā programmējamo mašīnu datoru, kuru viņš sauca par analītisko dzinēju (analītisko vai analītisko mašīnu). Tomēr viņš nevarēja attīstīt šo mašīnu finansiālu iemeslu dēļ un nespējas pārtraukt darbu pie tā.
Pirmais perfokartes plaša mēroga pielietojums bija Hermana Hollerita 1890. gadā izstrādātais kalkulators, ko izmantoja grāmatvedības darījumos. Uzņēmums, ar kuru tajā laikā bija saistīts Hollerits, bija IBM, kas nākamajos gados kļūs par globālu datoru gigantu. Līdz 19. gadsimta beigām sāka parādīties lietojumprogrammas (tehnoloģijas), kas turpmākajos gados lielā mērā veicinātu skaitļošanas aparatūras un teoriju attīstību: perfokartes, Būla algebru, kosmosa lampas un teletipa ierīces.
20. gadsimta pirmajā pusē daudzas zinātniskās prasības tika izpildītas ar arvien sarežģītākiem analogajiem datoriem. Tomēr tie joprojām bija tālu no mūsdienu datoru nemaldības līmeņa.
Skaitļošanas lietojumprogramma turpināja uzlaboties visu 1930. gadsimta 1940. un 1937. gadus, un digitālā elektroniskā datora parādīšanās notika tikai pēc elektronisko shēmu izgudrošanas (XNUMX. gadā). Svarīgākie šī perioda darbi ietver:
- Konrāda Zuse "Z mašīnas". Z3 (1941) ir pirmā mašīna, kas var darboties, pamatojoties uz binārajiem skaitļiem, un darboties ar reāliem skaitļiem. 1998. gadā Z3 izrādījās saderīgs ar Turingu un tādējādi ieguva pirmā datora titulu.
- Atanasoff-Berry Computer (1941) pamatā bija starplikas caurules, un tam bija binārā skaitļa bāze, kā arī uz kondensatora bāzes atmiņas aparatūra.
- Angļu valodā ražotais dators Colossus (1944) parādīja, ka tūkstošiem cauruļu izmantošana, neraugoties uz ierobežoto programmaparatūru (instalējamību), varētu dot pietiekami drošu rezultātu. II. To izmantoja Otrajā pasaules karā, lai analizētu vācu bruņoto spēku slepeno saziņu.
- Hārvarda Marks I (1944), dators ar ierobežotu konfigurēšanu.
- ASV armijas izstrādātais ENIAC (1946) ir balstīts uz cipariem aiz komata un ir pirmais vispārējas nozīmes elektroniskais dators.
Apzinot ENIAC trūkumus, izstrādātāji strādāja pie elastīgāka un elegantāka risinājuma un piedāvāja to, kas tagad ir pazīstams kā slēpta programmatūras arhitektūra vai plašāk pazīstama kā fon Neimaņa arhitektūra. Pēc šī dizaina pirmā pieminēšanas Džona fon Neimaņa (1945) publikācijā pirmais no datoriem, kas izstrādāti, pamatojoties uz šo arhitektūru, tika pabeigts Apvienotajā Karalistē (SSEM). ENIAC, kas gadu vēlāk ieguva tādu pašu arhitektūru, tika nosaukta par EDVAC.
Ar gandrīz visiem mūsdienu datoriem, kas ir saderīgi ar šo arhitektūru, dators sözcüTo lieto arī kā dienas definīciju. Tāpēc saskaņā ar šo definīciju, lai arī pagātnes ierīces netiek skaitītas kā datori, tās vēsturiskajā kontekstā joprojām tiek dēvētas par ierīcēm. Lai gan datora ieviešana kopš 1940. gadiem ir piedzīvojusi radikālas izmaiņas, lielākā daļa ir palikuši uzticīgi fon Neimaņa arhitektūrai.
Pēc tam, kad kosmosa lampu datori palika lietoti visu pagājušā gadsimta piecdesmitajos gados, 1950. gados plaši izplatījās ātrāki un lētāki datori, kuru pamatā ir tranzistori. Šo faktoru rezultātā datori ir pārvērsti par masveida ražošanu vēl nebijušā līmenī. Līdz 1960. gadsimta 1970. gadiem integrētās shēmas ieviešanā un tādu mikroprocesoru kā Intel 4004 izstrādē atkal notika milzīgs veiktspējas un uzticamības pieaugums, kā arī izmaksu samazinājums. Astoņdesmitajos gados datori sāka ieņemt vietu daudzu ikdienas mehānisko ierīču, piemēram, veļas mašīnu, vadības iekārtās. Tajā pašā periodā personālie datori ieguva popularitāti. Visbeidzot, attīstoties internetam 1980. gados, datori ir kļuvuši par parastām ierīcēm, piemēram, televīziju un tālruni.
Saskaņā ar fon Neimaņa arhitektūru datori sastāv no četrām galvenajām sastāvdaļām.Datoram ir aritmētiskā loģika.
atmiņa
Datora atmiņu var uzskatīt par šūnu kopumu, kas satur skaitļus. To var ierakstīt katrā šūnā un lasīt tā saturu. Katrai šūnai ir unikāla adrese. Viena komanda būtu, piemēram, summēt šūnas 34. numuru ar šūnas 5.689 saturu un ievietot to šūnā 78. Cipari, ko tie satur, var būt jebkas, skaitlis, komanda, adrese, burts utt. Tikai programmatūra, kas to izmanto, nosaka tās satura raksturu. Lielākā daļa mūsdienu datoru datu saglabāšanai izmanto bināros skaitļus, un katrā šūnā var būt 8 biti (ti, viens baits).
Tātad baits var attēlot 255 dažādus skaitļus, bet tie var būt tikai no 0 līdz 255 vai no -128 līdz +127. Ja tiek izmantoti vairāki blakus izvietoti baiti (parasti 2, 4 vai 8), ir iespējams ierakstīt daudz lielākus skaitļus. Mūsdienu datoru atmiņā ir miljardi baitu.
Datoriem ir trīs veidu atmiņa. Procesora reģistri ir ārkārtīgi ātri, taču to kapacitāte ir ļoti ierobežota. Tie tiek izmantoti, lai apmierinātu procesora nepieciešamību piekļūt daudz lēnākai galvenajai atmiņai. Galvenā atmiņa ir sadalīta brīvpiekļuves atmiņā (REB vai RAM, brīvpiekļuves atmiņa) un lasāmatmiņā (SOB vai ROM, tikai lasāma atmiņa). To var ierakstīt RAM jebkurā laikā, un tā saturs tiek saglabāts tikai tik ilgi, kamēr tiek uzturēta jauda. Tajā ir informācija, kuru var nolasīt un iepriekš ielādēt tikai ROM. Tas saglabā šo saturu neatkarīgi no stipruma. Piemēram, lai gan jebkuri dati vai komanda atrodas RAM, tā atrodas BIOS ROM, kas regulē datora aparatūru.
Pēdējais atmiņas apakštips ir kešatmiņa. Tas atrodas procesorā un ir ātrāks par galveno atmiņu, kā arī ar lielāku ietilpību nekā reģistros.
Ievade / izvade ir rīks, kuru dators izmanto, lai apmainītos ar datiem no ārpasaules. Parasti izmantotās ievades vienības ietver tastatūru un peli, kā arī izvadei ekrānu (vai skatītāju, monitoru), skaļruni un printeri. Savukārt fiksētie un optiskie diski uzņemas abus uzdevumus.
Datoru tīkli
Datori kopš 1950. gadiem tiek izmantoti informācijas koordinēšanai multimedijos. ASV armijas (SAGE) sistēma bija pirmais visaptverošais šādu sistēmu piemērs, un tā bija daudzu īpaša mēroga komerciālu sistēmu, piemēram, šīs sistēmas (Saber), pionieris. Septiņdesmitajos gados amerikāņu inženieri militārā projekta ietvaros saslēdza datorus (ARPANET) un lika pamatus tam, kas mūsdienās pazīstams kā datortīkls. Laika gaitā šis datortīkls neaprobežojās tikai ar militārajām un akadēmiskajām vienībām, bet gan paplašinājās, un šodien miljoniem datoru ir iekšēji izveidoti Bilgisunar (interneta vai vispārējais tīkls). Deviņdesmitajos gados datortīkli kļuva plaši izplatīti ar Šveices CERN pētījumu centrā izstrādātajiem protokoliem ar nosaukumu Global Network (World Wide Web, WWW), tādām lietojumprogrammām kā e-pasts un lētiem aparatūras risinājumiem, piemēram, Ethernet.
Aprīkojums
Aparatūras jēdziens ietver visus datora taustes komponentus.
| Perifērijas ierīces (ieplūde / izeja) | Login | Pele, tastatūra, kursorsvira, pārlūks |
| iziet | Monitors, printeris, skaļrunis | |
| Abi | Diskete, cietais disks, optiskais disks | |
| Saites vienības | Neliels diapazons | RS-232, SCSI, PCI, USB |
| Tālsatiksmes diapazons (datortīkli) | Ethernet, bankomāts, FDDI |
Ievades / izvades vienības
Ievade / izvade ļauj sazināties starp dažādām datu apstrādes sistēmas funkcionālajām vienībām (apakšsistēmām) vai nosūtīt informācijas signālus tieši uz šīm saskarnēm.
Ieejas ir signāli, kas saņemti no dažādām vienībām. Rezultāti ir signāli, kas tiek nosūtīti šīm vienībām. I / O ierīces lietotājs (vai citas sistēmas) izmanto, lai izveidotu savienojumu ar datoru. Piemēram, tastatūra un pele ir datora ievades ierīces. Ekrāns, skaļrunis un printeris ir datora izvades ierīces. Lai izveidotu savienojumu ar datoru, dažādas ierīces izmanto ieejas un izejas signālus. Piemēri var būt modems un savienojuma kartes.
Tastatūra un pele uztver lietotāju fiziskās kustības kā ievadi un noved šīs fiziskās kustības līdz līmenim, kuru datori var saprast. Izejas vienības (piemēram, printeris, skaļrunis, ekrāns) datora radītos izejas signālus uztver kā ieejas signālu un pārveido šos signālus par izvadēm, kuras lietotāji var redzēt un lasīt.
Datoru arhitektūrā centrālais procesors (CPU) un galvenā atmiņa veido datora sirdi. Tā kā atmiņa var tieši nolasīt datus centrālajā procesorā un ierakstīt datus tieši centrālajā procesorā ar savām instrukcijām. Disketes diskdzinis kā piemēru ņem vērā I / O signālus. Centrālā procesora nodrošinājums I / O metodēm palīdz pabeigt ierīču draiverus zema līmeņa datorprogrammēšanā.
Augsta līmeņa operētājsistēmas un augsta līmeņa programmēšana ļauj darboties, izšķirot ideālas I / O koncepcijas un pamatelementus. Piemēram, C programmēšanas valodā ir funkcijas programmatūras I / O sakārtošanai. Šīs funkcijas ļauj nolasīt datus no failiem un šajos failos ierakstītos datus.
programmatūra
Programmatūras jēdziens apraksta visus nemateriālos datora komponentus: programmatūra, protokoli un dati ir visa programmatūra.
| OS | Unix / BSD | UNIX V, AIX, HP-UX, Solaris (SunOS), FreeBSD, NetBSD, IRIX |
| GNU / Linux | Linux izplatīšana | |
| Microsoft Windows | Windows 3.0, Windows 3.1, Windows 95, Windows 98, Windows NT, Windows CE, Windows XP, Windows Vista, Windows 7, Windows 8 Windows 8.1 Windows 10 | |
| DOS | DOS / 360, QDOS, DRDOS, PC-DOS, MS-DOS, FreeDOS | |
| Mac OS | Mac OS X | |
| Iegultās un reāllaika operētājsistēmas | Iegultās operētājsistēmas | |
| Bibliotēkas | Multivide | DirectX, OpenGL, OpenAL |
| Programmatūras bibliotēka | C bibliotēka | |
| Dati | Komunikācijas noteikums | TCP / IP, Kermit, FTP, HTTP, SMTP, NNTP |
| Dokumentu formāti | HTML, XML, JPEG, MPEG, PNG | |
| lietotāja interfeiss | Grafiskā lietotāja saskarne (WIMP) | Microsoft Windows, GNOME, KDE, QNX Photon, CDE, GEM |
| Teksta lietotāja saskarne | Komandrinda, apvalks | |
| Bez kategorijas | ||
| iesniegums | birojs | Tekstu procesors, datorizdevējdarbība, prezentāciju programmatūra, datu bāzes pārvaldības sistēma, izklājlapa, grāmatvedības programmatūra |
| Piekļuve datoram | Skeneris, e-pasta klients, globālais tīmekļa serveris, tūlītējās ziņojumapmaiņas programmatūra | |
| dizains | Datorizēts dizains, Datorizēta ražošana | |
| charts | Šūnu grafikas redaktors, virziena grafikas redaktors, 3D modelētājs, animācijas redaktors, 3D datorgrafika, video rediģēšana, attēlu apstrāde | |
| Skaitliskā skaņa | Digitālais skaņas redaktors, audio atskaņotājs | |
| Programmatūras inženierija | Sastādītājs, tulks, tulks, atkļūdotājs, teksta redaktors, integrēta izstrādes vide, veiktspējas pārskats, izmaiņu kontrole, programmatūras konfigurācijas pārvaldība | |
| Spēles | Stratēģija, Piedzīvojums, Puzle, Simulācija, Lomu spēle, Interaktīvā fantastika | |
| Ek | Mākslīgais +, Antivīrusu programmatūra, Dokumentu pārvaldnieks |
Esi pirmais, kas komentē