Создание персонального компьютера — одно из наиболее значительных явлений прошлого века. Создание персонального компьютера значительно повысило роль и значение компьютерных технологий в жизни человека, общества и государства.
Современное общество, рынок товаров, услуг и труда сегодня может характеризоваться значительными изменениями, вызванными во многом интенсивным развитием информационных и компьютерных технологий. Роль компьютера в жизни каждого человека, в деятельности компаний и организаций стремительно возрастает. На сегодняшний день компьютер интенсивно используется практически во всех сферах жизни общества, государства: в образовании, медицине, телевидении, промышленности, сельском хозяйстве и др. Компьютер является эффективным инструментом в жизни практически всех граждан, в деятельности всех компаний и организаций.
Компьютеры используются для ведения документации, передачи информации и связи с базами данных. Сегодня компьютеры используются для решения различных производственных задач, чтобы обеспечить постоянную работу различных устройств на производстве. Локальные компьютерные сети соединяют различных пользователей в том или ином учреждении, а глобальные сети, такие как Интернет, имеют возможность соединять пользователей в разных регионах страны и даже мира.
Все это свидетельствует о том, что навыки работы на компьютере являются важной предпосылкой для полноценной жизни в информационном сообществе и успешной профессиональной деятельности человека. Это означает, что сегодня каждый человек должен иметь хотя бы базовое представление о принципах работы персонального компьютера, операционной системы, уметь работать в приложениях Microsoft Office, пользоваться услугами глобальной сети Интернет.
Поэтому необходимо учитывать актуальность выбранной темы курса.
Современные компьютеры варьируются от больших, которые занимают целую комнату, до маленьких, которые стоят на столе, в портфеле, и даже в сумке. Наиболее распространенным типом компьютеров сегодня является персональный компьютер (ПК). Чтобы правильно работать на компьютере, каждый пользователь должен иметь четкое и ясное представление о том, из чего состоит компьютер, знать, как он работает, понимать его программное обеспечение и т.д.
Представленная курсовая работа направлена на изучение принципов работы персонального компьютера, его структуры и основ программного обеспечения.
В связи с этой целью необходимо определить основные задачи исследования курса:
- Определите концепцию персонального компьютера, изучите его типы и возможности, предлагаемые пользователю,
- изучать историю ПК,
- изучить структуру персонального компьютера, основных и периферийных устройств ПК
- типы основного и прикладного программного обеспечения.
Формальная сторона возможностей
Компьютер может выполнять ввод и запоминание информации, обрабатывать её и предоставлять результат. Эти способности компьютерного оборудования, периферийных устройств и программ давно стали привычными и естественными.
Сканер уступил место миниатюрным видеокамерам. Клавиатура в некоторых случаях заменяется голосовым вводом. Многие трудоемкие задачи нашли своё воплощение в прекрасных программных системах, реализующих такие возможности, которые человек никогда бы сам не выполнил вследствие их трудоемкости и сложности. Например:
- моделирование природных явлений;
- распознавание текстов;
- объемные графические изображения;
- сложные математические расчеты;
- манипулирование огромными потоками информации;
- другие области применения.
Компьютеры и программы расширяют возможности человека во многих областях его деятельности, но не способны к самостоятельному действию, они выступают «расширителями» естественного интеллекта. Может ли компьютер заменить человека? Этот вопрос уже длительное время рассматривается учеными и простыми пользователями.
Компьютер: необходимость или зависимость
Для большинства людей компьютер стал насущной жизненной необходимостью. Однако всемирная паутина все прочнее опутывает людей своими сетями. Медики предупреждают, что наряду с пользой использования компьютера, он может нанести вред здоровью, если целыми днями проводить возле его экрана.
Конечно, у современных детей и взрослых возникла зависимость от компьютера. Но, взрослые люди должны грамотно расставлять приоритеты своей работы и жизни, находить время на работу, развлекаться компьютерными играми и проводить время на свежем воздухе, занимаясь спортом.
Компьютеры играют огромную роль в жизни современного человека, с ними удобно работать, обучаться, получать интересующие вас знания, общаться с нужными людьми и развлекаться. Без них жизнь была бы неполной и неинтересной.
Если Вам понравилась статья, сохраните к себе и поделитесь с друзьями!
Присоединяйся к нам на наши каналы в Яндекс.Дзен: Красотка, Твой стильный дом, Идеи стильных людей, Маникюр★нейл-арт, Гении и аутсайдеры
Экспоненциальное развитие компьютерной техники
Если проследить историю развития вычислительных устройств, начиная с 1900 года, можно заметить характерное удвоение производительности за каждые 18—24 месяца. Впервые эту особенность в 1965 году описал соучредитель компании «Intel» Гордон Е. Мур. (см. Закон Мура). Столь же стремительно развивается и процесс миниатюризации компьютеров. Первые электронно-вычислительные машины (например, такие, как созданный в 1946 году Эниак) были огромными устройствами, весящими многие тонны, занимавшими целые комнаты и требовавшими большого количества обслуживающего персонала для успешного функционирования. Они были настолько дороги, что их могли позволить себе только правительства и большие исследовательские организации, и представлялись настолько экзотическими, что казалось — небольшая горстка таких систем сможет удовлетворить любые будущие потребности. В контрасте с этим, современные компьютеры — гораздо более мощные и компактные и гораздо менее дорогие — стали воистину вездесущими.
Считается, что экспоненциальное развитие компьютерной техники в будущем может привести к технологической сингулярности.
Классификация
Типизация по назначению
На станции метро в городе Шэньчжэнь установлена гигантская клавиатура. Во время ожидания поезда, вы можете посидеть на клавишах Enter, M,
- Калькулятор
- Консольный компьютер
- Миникомпьютер
- Мэйнфрейм
- Персональный компьютер
- Игровая приставка (Игровая консоль)
- Карманный компьютер (КПК)
- Одеваемый компьютер
- Настольный компьютер
- Ноутбук (Лэптоп)
По системам счисления
По элементной основе
- релейные
- ламповые
- ферритдиодные
- транзисторные дискретные
- транзисторные интегральные
Первая троичная ЭВМ «Сетунь» на ферритдиодных ячейках была построена Брусенцовым в МГУ.
Поверхностный характер представленного подхода к классификации компьютеров очевиден. Он обычно используется лишь для обозначения общих черт наиболее часто встречающихся компьютерных устройств. Быстрые темпы развития вычислительной техники означают постоянное расширение областей её применения и быстрое устаревание используемых понятий. Для более строгого описания особенностей того или иного компьютера обычно требуется использовать другие схемы классификаций.
Физическая реализация
Более строгий подход к классификации основан на отслеживании используемых при создании компьютеров технологий. Не секрет, что самые ранние компьютеры были полностью механическими системами. Тем не менее уже в 30-х годах XX века телекоммуникационная промышленность предложила разработчикам новые, электромеханические компоненты (реле), а в 40-х были созданы первые полностью электронные компьютеры, имевшие в своей основе вакуумные электронные лампы. В 50-х — 60-х годах на смену лампам пришли транзисторы, а в конце 60-х — начале 70-х годов — используемые и сегодня полупроводниковые интегральные схемы (кремниевые чипы).
Одним из первых полупроводников были точечные диоды на основе сульфида свинца (Pb) и окиси олова (Sn) в детекторных радиоприёмниках. Позже были разработаны полупроводники на основе германия (Ge). Ещё позже были разработаны полупроводники на основе кремния (Si). Если посмотреть на положение этих элементов в периодической таблице Д.И.Менделеева, то можно заметить, что все они находятся в одной колонке и движение происходит вверх по колонке в таблице Менделеева, поэтому можно предположить, что следующие полупроводники будут разработаны на основе углерода (C Язык программирования). На планете Земля белковые живые существа в своих «думателях» (мозгах) используют белковые образования (нейроны), построенные из белковых молекул, которые в основном являются длинными углеводородными молекулами, т.е. некоторые белки являются полупроводниками на основе углерода (C Язык программирования). Наиболее совершенным мозгом из белковых существ на планете Земля обладает человек.
Приведённый перечень технологий не является исчерпывающим; он описывает только основную тенденцию развития вычислительной техники. В разные периоды истории исследовалась возможность создания вычислительных машин на основе множества других, ныне позабытых и порою весьма экзотических технологий. Например, существовали планы создания гидравлических и пневматических компьютеров, между 1903 и 1909 годами некто Перси И. Луджет даже разрабатывал проект программируемой аналитической машины, работающей на базе пошивочных механизмов (переменные этого вычислителя планировалось определять при помощи ниточных катушек).
В настоящее время ведутся серьёзные работы по созданию оптических компьютеров, использующих вместо традиционного электричества световые сигналы. Другое перспективное направление подразумевает использование достижений молекулярной биологии и исследований ДНК. И, наконец, один из самых новых подходов, способный привести к грандиозным изменениям в области вычислительной техники, основан на разработке квантовых компьютеров.
Впрочем, в большинстве случаев технология исполнения компьютера является гораздо менее важной, чем заложенные в его основу конструкторские решения.
- Квантовый компьютер и квантовая связь
- Механический компьютер
- Оптический компьютер
- Пневматический компьютер
- Электронный компьютер
- Биологический компьютер
Файловые системы
Исторически первой составляющей операционных систем, поддерживающей работу с дисками, стали файловые системы, поначалу их функционал был ограничен распределением дискового пространства и сохранением имен файлов, присвоенных пользователями.
Компьютерный файл – это самый нижний уровень абстрагирования данных от физического хранения, существующих в виде байтов на носителе. Сегодня, говоря о файлах, чаще всего подразумевают файлы на дисках, к тому же данные в форме файлов хранятся и на флэшках, CD, DVD и на лентах резервного копирования. На компьютерах понятие «файлы» использовали с сороковых годов, так называли колоду перфокарт.
На чем бы ни хранился файл, он состоит из массива данных и фолдера – контейнера, содержащего данные, с уникальным идентификатором. В приложении к компьютерным данным фолдер называют метаданными, то есть данными о данных. Термин «дисковый файл» (disk file) впервые был употреблен в документации к диску IBM 350 (1956), а «файловая система» (file system) в одной из первых операционных с разделением времени Compatible Time-Sharing System (CTSS), разработанной в Массачусетском технологическом институте в 1961 году. На ее основе была создана OC Multics, которая в свою очередь вдохновила создателей Unix.
В 1973 году Гарри Килдал разработал файловую систему в составе своей ОС CP/M для 8-разрядного ПК, ее он затем переделал в DR-DOS 16- разрядного ПК, после чего в результате несложной комбинации против воли автора эта файловая система обрела новое воплощение в виде File Allocation Table (FAT) компании Micrоsoft.
По мере увеличения размеров дисков возникали новые файловые системы, одним из важнейших шагов стала Unix File System (UFS), она дала толчок к развитию целой плеяды файловых систем. Вершиной стала 128-битовая файловая систем Zettabyte File System (ZFS), разработанная в Sun Micro Systems.
В последние годы под влиянием необходимости работать с большими данными развитие файловых систем ускорилось. Их можно разделить на две категории: распределенные, обычно устанавливаемые на кластеры, и традиционные, но рассчитанные на работу с большим объемами данных. Из первых наибольшую известность получили Lustre, GPFS и две системы, созданные «по мотивам»
Lustre, — GlusterFS и Ceph. Система GPFS является коммерческой, остальные доступны в открытых кодах. Менее популярны системы XtreemFS, MogileFS, pNFS, ParaScale, CAStor и Tahoe-LAFS. Во второй категории безусловный лидер – ZFS и близкая ей LZJB, дополненная алгоритмом сжатия данных без потерь. Кроме этого имеются еще NILFS, разработанная в Nippon Telephone and Telegraph CyberSpace Laboratories, и Veritas File System, разработанная компанией Veritas Software. Не исключено и паллиативное решение, где совмещаются файловые системы из обеих групп.
Подробнее об эволюции СХД читайте здесь.
Конструктивные особенности
Современные компьютеры используют весь спектр конструкторских решений, разработанных за всё время развития вычислительной техники. Эти решения, как правило, не зависят от физической реализации компьютеров, а сами являются основой, на которую опираются разработчики. Ниже приведены наиболее важные вопросы, решаемые создателями компьютеров:
Цифровой или аналоговый
Фундаментальным решением при проектировании компьютера является выбор, будет ли он цифровой или аналоговой системой. Если цифровые компьютеры работают с дискретными численными или символьными переменными, то аналоговые предназначены для обработки непрерывных потоков поступающих данных. Сегодня цифровые компьютеры имеют значительно более широкий диапазон применения, хотя их аналоговые собратья все ещё используются для некоторых специальных целей. Следует также упомянуть, что здесь возможны и другие подходы, применяемые, к примеру, в импульсных и квантовых вычислениях, однако пока что они являются либо узкоспециализированными, либо экспериментальными решениями.
Среди наиболее простых дискретных вычислителей известен абак, или обыкновенные счёты; наиболее сложной из такого рода систем является суперкомпьютер.
Двоичный, десятичный или троичный
Примером компьютера на основе десятичной системы счисления является первая американская вычислительная машина Марк I.
Важнейшим шагом в развитии вычислительной техники стал переход к внутреннему представлению чисел в двоичной форме. Это значительно упростило конструкции вычислительных устройств и периферийного оборудования. Принятие за основу двоичной системы счисления позволило более просто реализовывать арифметические функции и логические операции.
Тем не менее переход к двоичной логике был не мгновенным и безоговорочным процессом. Многие конструкторы пытались разработать компьютеры на основе более привычной для человека десятичной системы счисления. Применялись и другие конструктивные решения. Так, одна из ранних советских машин работала на основе троичной системы счисления, использование которой во многих отношениях более выгодно и удобно по сравнению с двоичной системой (проект троичного компьютера Сетунь был разработан и реализован талантливым советским инженером Н. П. Брусенцовым).
Наибольшей плотностью записи данных обладает система счисления с основанием равным основанию натуральных логарифмов, то есть равным числу е=2,71… . Из целочисленных систем счисления наибольшей плотностью записи данных обладает троичная система счисления, двоичная и четверичная системы счисления делят второе место. Поэтому, при одинаковой технологии (число инверторов на 1 мм^2), троичные компьютеры имеют значительно большую ёмкость оперативной памяти и большую производительность процессора. Троичная логика целиком включает в себя двоичную логику, как центральное подмножество, поэтому троичные компьютеры могут всё, что могут двоичные, плюс возможности троичной логики. Например, операции умножения и деления на 3 и на 3^n в двоичных компьютерах выполняются микропрограммами, а в троичных компьютерах выполняются аппаратно одной командой сдвига на 1 или n разрядов вправо или влево. Троичные алгоритмы работают быстрее двоичных алгоритмов, но на двоичных компьютерах это преимущество теряется.
Ещё больший объём памяти и производительность имеют компьютеры с нецелочисленной системой счисления с нецелочисленным основанием равным числу е=2,71. .
В целом, однако, выбор внутренней системы представления данных не меняет базовых принципов работы компьютера — любой компьютер может эмулировать любой другой.
Программируемый
Способность машины к выполнению определённого изменяемого набора инструкций (программы) без необходимости физической переконфигурации является фундаментальной особенностью компьютеров. Дальнейшее развитие эта особенность получила, когда машины приобрели способность динамически управлять процессом выполнения программы. Это позволяет компьютерам самостоятельно изменять порядок выполнения инструкций программы в зависимости от состояния данных.
Хранящий программы и данные
Во время выполнения вычислений часто бывает необходимо сохранить промежуточные данные для их дальнейшего использования. Производительность многих компьютеров в значительной степени определяется скоростью, с которой они могут читать и писать значения в (из) памяти и её общей ёмкости. Первоначально компьютерная память использовалась только для хранения промежуточных значений, но вскоре было предложено сохранять код программы в той же самой памяти (См. Архитектура фон Неймана), что и данные. Это удачное решение используется сегодня в большинстве компьютерных систем. Однако для управляющих контроллеров (микро-ЭВМ) более удобной оказалась схема, при которой данные и программы хранятся в различных разделах памяти (гарвардская архитектура).
Классификация по способностям
Одним из наиболее простых способов классифицировать различные типы вычислительных устройств является определение их способностей. Все вычислители могут, таким образом, быть отнесены к одному из трёх типов:
- специализированные устройства, умеющие выполнять только одну функцию (например, Антикитерский механизм87 год до н. э. или ниточный предсказатель Вильяма Томсона1876 года);
- устройства специального назначения, которые могут выполнять ограниченный диапазон функций (первая разностная машина Чарльза Бэббиджа и разнообразные дифференциальные анализаторы);
- устройства общего назначения, используемые сегодня. Название компьютер применяется, как правило, именно к машинам общего назначения.
Современный компьютер общего назначения
При рассмотрении современных компьютеров наиболее важной особенностью, отличающей их от ранних вычислительных устройств, является то, что при соответствующем программировании любой компьютер может подражать поведению любого другого (хоть эта возможность и ограничена, к примеру, вместимостью средств хранения данных или различием в скорости). Таким образом, предполагается, что современные машины могут эмулировать любое вычислительное устройство будущего, которое когда-либо может быть создано. В некотором смысле эта пороговая способность полезна для различия компьютеров общего назначения и устройств специального назначения. Определение «компьютер общего назначения» может быть формализовано в требовании, чтобы конкретный компьютер был способен подражать поведению универсальной машины Тьюринга. Первым компьютером, удовлетворяющим такому условию, считается машина Z3, созданная немецким инженером Конрадом Цузе в 1941 году (доказательство этого факта было сделано в 1998).
Человек и компьютер: кто умнее?
Интеллектуальный потенциал современного компьютера поражает. Его можно описать двумя главными критериями:
- Компьютер способен вместить огромное количество информации и использовать ее для анализа.
- Искусственный интеллект (ИИ) за секунды анализирует миллионы вариантов развития событий и принимает наилучшее решение.
Эти способности доказывают регулярные матчи по шахматам и другим играм, в которых сталкиваются человек с компьютером. Так, еще в 1997 году состоялось легендарное противостояние чемпиона мира по шахматам россиянина Гарри Каспарова и программы от IBM Deep Blue. В матче победа впервые досталась ИИ. С тех пор прогресс не стоял на месте, и сегодня обыграть опытных гроссмейстеров может даже мобильное приложение.
Следует понимать, что игровая стратегия ИИ заключается лишь в перебирании доступных комбинаций. Многие эксперты, Каспаров в том числе, уверены: машине далеко до гибкого человеческого разума.
Но ИИ пошел дальше и вступил в схватку с чемпионами по го — логической настольной игре родом из Древнего Китая. Вот в чем ее суть: игроки по очереди ставят на поле черные и белые камни, стараясь занять территорию большую, чем противник.
Количество возможных комбинаций в го не сравнится с шахматами: здесь их больше, чем атомов во Вселенной. Грубое перебирание ходов в го попросту не сработает: нужно обладать мощной интуицией и абстрактным мышлением.
Однако продукту компании Google AlphaGo удалось произвести фурор в мире го:
- в 2015 году программа обыграла чемпиона Европы Фань Хуэя со счетом 5:0;
- в 2016-м состоялся легендарный матч с корейцем Ли Седолем, заставляющий иначе взглянуть на возможности ИИ.
Обычно машина просчитывает, какой ход обеспечит ей большую вероятность победы. Но в поединке с Седолем ИИ проявил креативность. Его 37-й ход поначалу казался нелогичным. Но позже выяснилось: программа поняла низкую вероятность такого хода у соперника и решила поставить его в тупик — и это, кстати, удалось. Эксперты высоко оценили такое решение, назвав ход красивым и творческим.
И все-таки машинному креативу далеко до человеческого. Да, нейросеть уже умеет писать картины, музыку и стихи. Однако ее творчество ограничено тем, что уже создал человек.
Машина способна анализировать имеющиеся произведения и создавать на их основе что-то новое. Но гениальное и новаторское остается по плечу только человеку — по крайней мере, пока что. Кстати говоря, Ли Седолю удалось перехватить инициативу: на 78-м ходу он сам сделал «нелогичный» шаг, который сломал машинный алгоритм.
Выходит, компьютеры действительно обладают поразительными возможностями и способны значительно облегчить нам жизнь. Но, в отличие от человека, машина умеет анализировать только то, что уже существует, абстрактное мышление для нее непостижимо. И возможно, что так будет всегда.
Компьютер и человек: Pexels
