Tietokone on laite, joka voi tallentaa ja palauttaa käsittelemämme tiedot milloin tahansa. Nykypäivän tietokoneet pystyvät seuraamaan yleisiä prosessisarjoja, joita kutsutaan ohjelmiksi. Näiden ohjelmien avulla tietokoneet voivat suorittaa monenlaisia tehtäviä. Kokonaista tietokonetta, joka sisältää laitteiston, käyttöjärjestelmän (pääohjelmisto) ja oheislaitteet, joita tarvitaan ja käytetään "täydelliseen" toimintaan, voidaan kutsua tietokonejärjestelmäksi. Tätä termiä voidaan käyttää myös ryhmään tietokoneita, jotka ovat yhteydessä toisiinsa ja työskentelevät yhdessä, erityisesti tietokoneverkkoon tai tietokoneiden ryhmään. Ensimmäinen sähköinen tietokone on ENIAC.
Tietokoneita on esiintynyt monissa eri muodoissa kautta historian. Ensimmäiset 20-luvun puolivälin tietokoneet olivat suuren huoneen kokoisia ja kuluttivat satoja kertoja enemmän virtaa kuin nykypäivän tietokoneet. 21-luvun alkuun mennessä tietokoneet pystyivät mahtumaan rannekelloon ja käyttämään pientä akkua. Tärkein syy, miksi niitä voidaan valmistaa niin pieniksi, on se, että vuonna 1969 piirit, jotka mahtuvat hyvin pieniin tiloihin, voidaan tehdä puolijohteilla. Tänään käyttämämme tietokoneet saivat nopeutta 4004: n jälkeen, joka oli Intelin ensimmäinen prosessorinimike. Yhteiskuntamme tunnusti henkilökohtaisen tietokoneen ja sen kannettavan vastaavan, kannettavan tietokoneen, tietoyhteiskunnan symboleina ja identifioi sen tietokoneen käsitteeseen. Niitä käytetään nykyään laajalti. Tietokoneen perustoimintaperiaate on binäärilukujärjestelmä, eli koodit, jotka koostuvat vain 0: sta ja 1: stä.
Kyky tallentaa haluttu ohjelmisto ja käyttää sitä milloin tahansa on tärkein ominaisuus, joka tekee tietokoneista monipuolisia ja erottaa ne laskimista. Church-Turingin opinnäytetyö on tämän monipuolisuuden matemaattinen ilmentymä ja korostaa, että mikä tahansa tietokone voi suorittaa toisen tehtävät. Joten heidän monimutkaisuudestaan riippumatta, taskutietokoneista supertietokoneisiin, he kaikki voivat tehdä samat tehtävät ilman muistia ja aikarajoja.
Tietokoneen historia
Monet aikaisemmin "tietokoneina" tunnetut laitteet eivät ansaitse tätä määritelmää nykypäivän kriteereillä. Tietokone käynnistettäessä sözcüSe oli esineille annettu nimi, joka helpotti laskennallista prosessia. Tietokoneesimerkkejä tästä alkuvaiheesta ovat lukuhelmi (abacus) ja Antikitera-kone (150 eKr - 100 eKr). Vuosisatoja myöhemmin, keskiajan lopun uusien tieteellisten löydösten valossa, ensimmäinen eurooppalaisten insinöörien kehittämistä mekaanisten tietojenkäsittelylaitteiden sarjoista kuuluu Wilhelm Schickardille (1623).
Mikään näistä laitteista ei kuitenkaan täytä tietokoneen nykyistä määritelmää, koska ne eivät ole ohjelmistoja (tai asennettavia). Joseph Marie Jacquardin vuonna 1801 valmistamia rei'itettyjä kortteja kudontakudoksen prosessin automatisoimiseksi pidetään yhtenä ensimmäisistä ohjelmiston (asennuksen) jälkeistä tietokoneiden kehitysprosessissa, vaikkakin rajallisina. Näiden käyttäjän toimittamien korttien ansiosta kutomakoneet pystyivät mukauttamaan toimintansa kuvatun piirroksen kanssa kortin reikien kanssa.
Vuonna 1837 Charles Babbage käsitteli ja suunnitteli ensimmäisen täysin ohjelmistokykyisen konetietokoneen, jota hän kutsui analyyttiseksi moottoriksi (analyyttinen moottori). Hän ei kuitenkaan voinut kehittää tätä konetta taloudellisista syistä ja kyvyttömyydestä saattaa työtään loppuun.
Ensimmäinen reikäkorttien laajamittainen käyttö oli Herman Hollerithin vuonna 1890 suunnittelema laskin, jota käytettiin kirjanpitotapahtumissa. Liiketoiminta, johon Hollerith oli tuolloin sidoksissa, oli IBM, joka muuttuisi globaaliksi tietokonejätiksi seuraavina vuosina. 19-luvun loppuun mennessä alkoi syntyä sovelluksia (tekniikoita), jotka edistäisivät suuresti tietokonelaitteistojen ja -teorioiden kehitystä tulevina vuosina: perfokortit, Boolen algebra, avaruusputket ja teletyyppilaitteet.
20-luvun alkupuoliskolla monet tieteelliset vaatimukset täytettiin yhä monimutkaisemmilla analogisilla tietokoneilla. Ne olivat kuitenkin vielä kaukana nykypäivän tietokoneiden virheettömyystasosta.
Laskentasovellusten parantuminen jatkui koko 1930- ja 1940-luvun, ja digitaalisen elektronisen tietokoneen tulo tapahtui vasta elektronisten piirien keksimisen jälkeen (1937). Tämän ajanjakson tärkeimpiä teoksia ovat seuraavat:
- Konrad Zusen "Z-koneet". Z3 (1941) on ensimmäinen kone, joka voi toimia binäärilukujen perusteella ja toimia reaalilukuilla. Vuonna 1998 Z3 osoittautui yhteensopivaksi Turingin kanssa ja ansaitsi siten ensimmäisen tietokoneen arvonimen.
- Atanasoff-Berry Computer (1941) perustui väliputkiin ja sillä oli binäärilukuperä sekä kondensaattoripohjainen muistilaitteisto.
- Englannissa valmistettu Colossus-tietokone (1944) osoitti, että tuhansien putkien käyttö voi olla riittävän luotettava huolimatta rajoitetusta laiteohjelmistosta (asennettavuus). II. Sitä käytettiin toisen maailmansodan aikana Saksan asevoimien salaisen viestinnän analysointiin.
- Harvard Mark I (1944), tietokone, jonka konfigurointikyky on rajoitettu.
- Yhdysvaltain armeijan kehittämä ENIAC (1946) perustuu desimaaleihin ja sillä on ensimmäinen yleiskäyttöinen elektroninen tietokone.
Kehittäjät tunnistivat ENIAC: n haittapuolet joustavammalla ja tyylikkäämmällä ratkaisulla ja ehdottivat niin sanottua piilotettua ohjelmistoarkkitehtuuria tai yleisemmin von Neumannin arkkitehtuuria. Mainittuaan ensimmäisen kerran tämän mallin John von Neumannin (1945) julkaisussa, ensimmäinen tämän arkkitehtuurin perusteella kehitetyistä tietokoneista valmistui Yhdistyneessä kuningaskunnassa (SSEM). ENIAC, joka hankki saman arkkitehtuurin vuotta myöhemmin, nimettiin EDVAC: ksi.
Lähes kaikkien nykypäivän tietokoneiden kanssa, jotka ovat yhteensopivia tämän arkkitehtuurin kanssa, tietokone sözcüSitä käytetään myös päivän määritelmänä. Siksi tämän määritelmän mukaan, vaikka menneisyyden laitteita ei lasketa tietokoneiksi, niihin viitataan silti historiallisessa yhteydessä. Vaikka tietokoneiden käyttöönotossa on tapahtunut radikaaleja muutoksia 1940-luvulta lähtien, suurin osa on pysynyt uskollisena von Neumannin arkkitehtuurille.
Sen jälkeen kun avaruusputkipohjaiset tietokoneet olivat käytössä koko 1950-luvun, nopeammat ja halvemmat transistoripohjaiset tietokoneet yleistyivät 1960-luvulla. Näiden tekijöiden seurauksena tietokoneet on vaihdettu ennennäkemättömällä tasolla massatuotantoon. 1970-luvulle mennessä integroidun piirin toteutus ja mikroprosessorien, kuten Intel 4004, kehittäminen kasvattivat jälleen valtavasti suorituskykyä ja luotettavuutta sekä alensivat kustannuksia. 1980-luvulla tietokoneet alkoivat ottaa paikkansa monien jokapäiväisessä elämässä olevien mekaanisten laitteiden, kuten pesukoneiden, ohjauslaitteissa. Samana aikana henkilökohtaiset tietokoneet olivat saamassa suosiota. Lopuksi, Internetin kehittyessä 1990-luvulla tietokoneista on tullut tuttuja laitteita, kuten televisio ja puhelin.
Von Neumannin arkkitehtuurin mukaan tietokoneet koostuvat neljästä pääkomponentista, joilla on aritmeettinen logiikka.
muisti
Tietokoneen muistia voidaan ajatella joukoksi soluja, jotka sisältävät numeroita. Se voidaan kirjoittaa jokaiseen soluun ja sen sisältö voidaan lukea. Jokaisella solulla on oma osoite. Yksi komento olisi esimerkiksi lisätä solun numero 34 sisältö solunumerolla 5.689 ja sijoittaa se soluun 78. Niiden sisältämät numerot voivat olla mitä tahansa, numero, komento, osoite, kirjain jne. Vain sitä käyttävä ohjelmisto määrittää sen sisällön luonteen. Suurin osa nykypäivän tietokoneista käyttää binäärilukuja tietojen tallentamiseen, ja jokainen solu voi sisältää 8 bittiä (eli yhden tavun).
Joten tavu voi edustaa 255 erilaista lukua, mutta ne voivat olla vain 0 - 255 tai -128 - +127. Kun käytetään useita vierekkäin järjestettyjä tavuja (yleensä 2, 4 tai 8), on mahdollista tallentaa paljon suurempia lukuja. Nykyaikaisten tietokoneiden muisti sisältää miljardeja tavuja.
Tietokoneissa on kolmen tyyppinen muisti. Prosessorin rekisterit ovat erittäin nopeita, mutta niillä on hyvin rajoitettu kapasiteetti. Niitä käytetään suorittamaan prosessorin tarve käyttää paljon hitaampaa päämuistia. Päämuisti on jaettu Random Access Memory -muistiin (REB tai RAM, Random Access Memory) ja vain luku -muistiin (SOB tai ROM, Read Only Memory). Se voidaan kirjoittaa RAM-muistiin milloin tahansa, ja sen sisältö säilyy vain niin kauan kuin virtaa ylläpidetään. Sisältää tietoja, jotka voidaan lukea ja ladata vain ROM-levylle. Se säilyttää tämän sisällön vahvuudesta riippumatta. Esimerkiksi, vaikka kaikki tiedot tai komennot olisivat RAM-muistissa, ne sijaitsevat BIOS-ROM-levyllä, joka säätelee tietokoneen laitteistoa.
Viimeinen muistityyppi on välimuisti. Se sijaitsee prosessorissa ja on nopeampi kuin päämuisti, ja sen kapasiteetti on suurempi kuin rekistereissä.
Input / Output on työkalu, jota tietokone käyttää tietojen vaihtamiseen ulkomaailmasta. Yleisimmin käytettyjä syöttöyksiköitä ovat näppäimistö ja hiiri, ja tulostusta varten näyttö (tai katsoja, näyttö), kaiutin ja tulostin. Kiinteät ja optiset levyt puolestaan hoitavat molemmat tehtävät.
Tietokoneverkot
Tietokoneita on käytetty 1950-luvulta lähtien tietojen koordinoimiseksi multimediassa. Yhdysvaltain armeijan (SAGE) järjestelmä oli ensimmäinen kattava esimerkki tällaisista järjestelmistä, ja tämä järjestelmä oli edelläkävijä monille erityiskäyttöön tarkoitetuille kaupallisille järjestelmille, kuten (Sabre). 1970-luvulla amerikkalaiset insinöörit liittivät tietokoneita (ARPANET) armeijassa toteutetun projektin puitteissa ja loivat perustan nykyään tietokoneverkoksi. Ajan myötä tämä tietokoneverkko ei rajoittunut sotilaallisiin ja akateemisiin yksiköihin, vaan laajeni, ja nykyään on muodostettu miljoonia tietokoneita sisältä (Internet tai yleinen verkko). 1990-luvulle mennessä tietokoneverkot yleistyivät Sveitsin CERN-tutkimuskeskuksessa kehitettyjen Global Network (World Wide Web, WWW) -nimisten protokollien, sähköpostin kaltaisten sovellusten ja halpojen laitteistoratkaisujen, kuten ethernet, avulla.
laitteisto
Laitteiston käsite kattaa kaikki tietokoneen kosketuskomponentit.
| Oheislaitteet (tulo / lähtö) | Giriş | Hiiri, näppäimistö, ohjaussauva, selain |
| poistuminen | Näyttö, tulostin, kaiutin | |
| Molemmat heistä | Levykeasema, kiintolevy, optinen levy | |
| Linkkiyksiköt | Lyhyt kantama | RS-232, SCSI, PCI, USB |
| Pitkä kantama (tietokoneverkot) | Ethernet, ATM, FDDI |
Tulo- / lähtöyksiköt
Tulo / lähtö mahdollistaa tietojenkäsittelyjärjestelmän eri toiminnallisten yksiköiden (alijärjestelmien) välisen viestinnän tai tietosignaalien lähettämisen suoraan näille rajapinnoille.
Tulot ovat signaaleja eri yksiköistä. Lähdöt ovat näille yksiköille lähetettyjä signaaleja. I / O-laitteita käyttäjä (tai muut järjestelmät) käyttävät yhteyden muodostamiseen tietokoneeseen. Esimerkiksi näppäimistö ja hiiri ovat tietokoneen syöttölaitteita. Näyttö, kaiutin ja tulostin ovat tietokoneen lähtölaitteet. Eri laitteet käyttävät tulo- ja lähtösignaaleja yhteyden muodostamiseen tietokoneeseen. Modeemi ja yhteyskortit voivat olla esimerkkejä.
Näppäimistö ja hiiri pitävät käyttäjien fyysisiä liikkeitä syötteenä ja tuovat nämä fyysiset liikkeet tietokoneiden ymmärrettävälle tasolle. Lähtöyksiköt (kuten tulostin, kaiutin, näyttö) ottavat tietokoneen tuottamat lähtösignaalit tulosignaaliksi ja muuntavat nämä signaalit lähtöiksi, jotka käyttäjät voivat nähdä ja lukea.
Tietokonearkkitehtuurissa keskusyksikkö (CPU) ja päämuisti muodostavat tietokoneen sydämen. Koska muisti voi suoraan lukea tietoja keskusyksikössä omilla ohjeillaan ja kirjoittaa tietoja suoraan keskusyksikköön. Esimerkiksi levykeasema ottaa huomioon I / O-signaalit. Keskusyksikön I / O-menetelmien tarjoaminen auttaa täydentämään laiteohjaimia matalan tason ohjelmoinnissa.
Korkean tason käyttöjärjestelmät ja korkean tason ohjelmointi mahdollistavat toiminnan erottamalla ihanteelliset I / O-käsitteet ja peruselementit. Esimerkiksi C-ohjelmointikieli sisältää toimintoja ohjelmiston I / O: n järjestämiseksi. Nämä toiminnot mahdollistavat tietojen lukemisen tiedostoista ja tietojen kirjoittamisen näihin tiedostoihin.
ohjelmistot
Ohjelmiston käsite kuvaa kaikki tietokoneen ei-aineelliset komponentit: ohjelmistot, protokollat ja tiedot ovat kaikki ohjelmistoja.
| Käyttöjärjestelmä | Unix / BSD | UNIX V, AIX, HP-UX, Solaris (SunOS), FreeBSD, NetBSD, IRIX |
| GNU / Linux | Linux-jakelut | |
| 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 | |
| Sulautetut ja reaaliaikaiset käyttöjärjestelmät | Sulautetut käyttöjärjestelmät | |
| kirjastot | Multimedia | DirectX, OpenGL, OpenAL |
| Ohjelmistokirjasto | C-kirjasto | |
| Tiedot | Viestintäsääntö | TCP / IP, Kermit, FTP, HTTP, SMTP, NNTP |
| Asiakirjamuodot | HTML, XML, JPEG, MPEG, PNG | |
| käyttöliittymä | Graafinen käyttöliittymä (WIMP) | Microsoft Windows, GNOME, KDE, QNX Photon, CDE, GEM |
| Tekstinen käyttöliittymä | Komentorivi, Shell | |
| Diger | ||
| hakemus | toimisto | Tekstinkäsittelyohjelma, julkaiseminen tietokoneella, esitysohjelmisto, tietokannan hallintajärjestelmä, taulukkolaskenta, kirjanpito-ohjelmisto |
| Tietokoneen käyttö | Selain, sähköpostiohjelma, globaali verkkopalvelin, pikaviestintäohjelmisto | |
| suunnittelu | Tietokoneavusteinen suunnittelu, Tietokoneavusteinen tuotanto | |
| kaavioita | Matkapuhelingrafiikan muokkausohjelma, Suunnattu grafiikan muokkausohjelma, 3D-mallinnus, Animaatioeditori, 3D-tietokonegrafiikka, Videon muokkaus, Kuvankäsittely | |
| Numeerinen ääni | Digitaalinen äänieditori, audiosoitin | |
| Ohjelmistojen suunnittelu | Kääntäjä, Kääntäjä, Tulkki, Virheenkorjaus, Tekstieditori, Integroitu kehitysympäristö, Suorituskyvyn tarkistus, Muutosten hallinta, Ohjelmiston kokoonpanon hallinta | |
| Pelit | Strategia, Seikkailu, Pulmapeli, Simulaatio, Roolipeli, Interaktiivinen kaunokirjallisuus | |
| Ek | Artificial +, virustorjuntaohjelmisto, asiakirjahallinta |
Ole ensimmäinen, joka kommentoi