Зачем нужен компьютер человеку

Основные области применения компьютеров

В наше время жизнь каждого отдельного человека и общества в целом тесно связана с таким явлением технического прогресса, как компьютер. Компьютерные технологии все чаще проникают во все сферы нашей жизни. Компьютер стал привычным не только для производственных целей и научных лабораторий, но и для ученических классов и школьных классов.

Количество специалистов, работающих с персональным компьютером, постоянно растет, что становится их основным рабочим инструментом. Ни экономические, ни научные достижения в настоящее время невозможны без быстрой и четкой передачи информации и без специально подготовленного персонала.

Формирование единого глобального экономического, социального и культурного пространства — объективная реальность современного мира. Сегодня компьютеры, соединенные обширной сетью, выполняют функции как Всемирного банка информации, так и самых мобильных средств связи. Человечество вступило в новый этап развития, этап представления нового информационного общества, новой информационной этики и культуры.

Информация вышла на первый план среди критериев прогресса, а также средств ее получения, обработки и использования — компьютера и компьютерных технологий, с помощью которых укрепляются интеллектуальные способности и способности человека.

В развитых странах более половины работников занято в информационном секторе (80% в США), а информация, оборудование и программное обеспечение для его обработки стали основным товарным продуктом.

В то же время от внедрения интеллекта и модели окружающего мира в компьютер, то есть от формирования «виртуальной реальности» в ее глубинах, люди переходят к воплощению виртуальности вокруг себя — микропроцессоров в автомобилях, телевизоров. кредитные карты, даже шариковые ручки и т. д. Эти технологические изменения существенно трансформируют не только среду обитания человека, но и влияют на самого человека, организацию всех видов его деятельности, взаимоотношения между сообществами людей на рынке сырья, товаров и услуг, систему образования и, наконец, систему образования. , нормы и законы, закрепленные и разработанные законодательной, судебной и исполнительной властью. Новый информационный век демонстрирует глобальные преимущества, которые определяют развитие современного общества и человека.

Во-первых, это высокий уровень взаимодействия компьютеров и людей. Компьютер выступает в роли личного помощника человека, что соответствует практически всем человеческим чувствам.

Еще одно преимущество определяется способностью компьютеров брать на себя функции всех существующих носителей. Образы и явления, такие как тексты, изображения, звуки и фильмы — почти недоступные в традиционных средствах массовой информации — легко контролируются самим человеком.

В-третьих, поскольку информация может быть представлена ​​во многих различных аспектах, человеку предоставляется возможность всесторонне рассмотреть идеи или проблемы и собрать информацию из различных источников.

В-четвертых, суть компьютерных вычислений заключается в построении динамической модели идеи путем моделирования условий. Используя компьютер, вы можете получать не только статистические вычисления, но и визуальные модели, которые описывают и проверяют противоречивые теории.

Пятое преимущество заключается в том, что компьютеры могут быть наделены мышлением. Способность компьютера создавать модели позволяет ему конкурировать с человеческим разумом.

Эти пять преимуществ представляют собой мощную информационную среду, центральным инструментом которой является компьютер, а центральным субъектом действия является человек.

Жизнедеятельность современного человека сегодня реализуется на путях все более активного общения с техническими устройствами; если раньше они были как бы продолжением человеческих рук и способствовали повышению его физических возможностей, то появление компьютера кардинально изменило ситуацию: он играет роль сотрудника, который совместно выполняет сложную интеллектуальную работу. Это приводит к формированию качественно иного отношения к компьютеру.

Стремление постоянно использовать компьютер для решения все более широкого круга задач имеет серьезное значение, так как позволяет человеку успешно использовать огромные возможности машины. Компьютер позволяет резко увеличить эффективность и качество многих форм деятельности человека, облегчает его работу, вводит в круг новых, интересующих его событий и концептуальных представлений, что, конечно, способствует прогрессу личности, усиливает ее интеллектуальные возможности.

Видео

Компьютеры используются для работы во многих сферах. Каких? Возьмем, например, менеджера по продажам, который продает товар, необходимый большинству компаний. Пусть это будет доставка воды. Где брать клиентов? Раньше менеджеры пользовались различными бумажными справочниками, сегодня используется интернет. И в самом деле, зачем нужен справочник, когда в поисковых системах можно найти миллионы компаний, да еще и бесплатно?

Другой пример — дизайнер. Сегодня для разработки дизайна используются мощные графические редакторы и приложения, в которых получаются настоящие шедевры.

Перечислять другие сферы, где используются компьютеры, нет смысла, поскольку для этого и нескольких дней не хватит. Главное, что вы поняли — ПК используется во многих сферах.

История создания и развития компьютеров

Нулевой этап в разработке компьютера продлился достаточно длительное время, ведь история развития компьютеров была скачкообразной. Изобретение Паскаля получило свое совершенствование в 1671 году. Немецкий математик Густав Лейбниц изобрел на основе зубчатого колеса арифмометр, который «умел» выполнять не два, а четыре действия. После этого скачка в развитии компьютера наступило полуторавековое затишье, предшествующее грандиозному прорыву в развитии.

Первое поколение ЭВМ: ламповые компьютеры

Эпоху достаточно примитивных компьютеров прерывают первые ЭВМ, создание которых началось с 30-х годов на основе электронных ламп и реле. Это были громоздкие, неудобные в использовании, но прогрессивные для своего времени, компьютеры. Цена такого изобретения кусалась, поэтому позволить себе приобрести такую «штуку» могли только крупные корпорации и правительства некоторых стран.

• Большой электронный механизм требовал много электроэнергии и выделял много тепла.
• Программное обеспечение в компьютере практически отсутствовало.
• Количество команд, которые выполнял такой компьютер, было небольшим.
• Выполнение действий было медленным, крайне мало было оперативной памяти.

Один из первых ламповых компьютеров – ENIAC

Появление транзисторов и второе поколение ЭВМ

• Габариты такого компьютера значительно уменьшились.
• Увеличилась производительность – от сотен тысяч до 1 млн. операций в секунду.
• Память компьютера составляла несколько десятков тысяч слов, оперативка достигала до 32 Кбайт.
• Благодаря транзисторному компьютеру начинается развитие языков программирования высокого уровня.

Третье поколение ЭВМ: первые стандарты

• Компьютер значительно уменьшился в размере – его можно было с легкостью поставить на стол.
• Производительность увеличена до миллионов операций в секунду.
• За счет создания микросхем гораздо упростилась не только эксплуатация компьютера, но и его ремонт.
• Машины третьего поколения были программно-совместимыми между собой, так как имели общую архитектуру.
• Компьютер мог выполнять несколько задач одновременно.
• В качестве внешних запоминающих устройств используются магнитные диски, которые работают гораздо быстрее своих предшественниц — магнитных лент.

Компьютер класса «мейнфрейм» – IBM System/360

Четвертое поколение ЭВМ: микропроцессоры

В 70-е годы компьютер, наконец, стал персональным и доступным – начался период, который история создания компьютера кратко обозначает как «четвертое поколение ЭВМ». Возникновение этой ступени развития компьютера стало возможным благодаря созданию компанией Intel первого микропроцессора. Вычислительная техника получила большое преимущество и начала быстро апгрейдиться – с каждым годом компьютеры становились все мощнее и компактнее.

История появления компьютера нового поколения началась с того, что японская компания Busicom заказала у американской корпорации Intel 12 микросхем для калькуляторов. Устройства были разных моделей и для каждого требовалась своя микросхема, но заморачиваться над маленьким заказом с созданием разных микросхем специалисты Intel не стали. Они просто сделали универсальный микропроцессор, который подошел бы в любое из устройств. Это стало толчком к тому, чтобы в 1972 году был создан более сложный 8-разрядный микропроцессор, который был использован уже в компьютерах.

Первые персональные компьютеры

Во второй половине 70-х годов развитие компьютеров достигло того момента, когда создание компьютера, доступного каждому, перестало быть проблемой. Но разработали его вовсе не крупные корпорации и мировые гиганты в производстве техники, а два студента — Стивен Джобс и Стив Возняк. Работали энтузиасты в гараже, создав там «Клуб самодельных компьютеров», который позже превратится в корпорацию «Apple Computer».

Это был первый компьютер, нацеленный на простых покупателей, а не на программистов – ПК не надо было собирать самому, он продавался в полностью готовом к использованию виде. Идея персонального компьютера была настолько успешной, а товар востребованным, что ее с успехом подхватили и другие производители.

Один из первых серийных компьютеров – Apple II

Пятое поколение ЭВМ: попытка создания искусственного интеллекта

Некоторые эксперты выделяют всего четыре поколения развития компьютеров, предпочитая считать, что последний этап продолжается и до наших дней. На самом же деле, с середины 80-х возникает пятое поколение компьютеров, которое мы можем наблюдать воочию. Перед современными разработчиками стоит чрезвычайно непростая задача – создать интеллектуальный компьютер. Внедрение в вычислительную технику искусственного интеллекта продолжается и уже в этом направлении есть хорошие достижения.

Тем не менее пока далеко до создания по-настоящему интеллектуального компьютера, который мог бы не только автоматизировано решать задачи, но и самостоятельно манипулировать полученными данными и развить способность обучаться благодаря нейросетям.

Что такое стационарный компьютер?

Стационарный компьютер это комплект оборудования, который включает в себя следующие компоненты:

• Системный блок, который содержит блок питания, материнскую плату, процессор, графическую карту, ОЗУ, HDD и систему охлаждения.
• Монитор.
• Аксессуары (клавиатура, мышь).

Важно заметить что стационарный тип компьютера служит для домашнего или офисного применения, так как не удобен для постоянной транспортировки. Удобство стационарного компьютера заключается в простоте модернизации (улучшении технических характеристик). Если вам требуется компьютер на постоянном рабочем месте, то обратите внимание на стационарные компьютеры, это проще и дешевле.

Как выглядели первые компьютеры?

«МАРК 1» был в длину 17 метров, высотой более 2 метров. Машина имела стальной каркас, вес компьютера составлял 4,5 тонны. Общая протяженность проводов превышала 750 км. ЭНИАК весил свыше 27 тонн, потреблял в среднем 170 кВт электроэнергии.

МАРК-1

Первый настольный ПК выглядел менее устрашающе и спокойно помещался на рабочем столе. Programma 101 был разработан итальянцем Пьером Джорджио Перотто, использовался для расчетов посадки Apollo 11 на Луну.

Programma-101

Человек и компьютер: кто умнее?

Интеллектуальный потенциал современного компьютера поражает. Его можно описать двумя главными критериями:

1. Компьютер способен вместить огромное количество информации и использовать ее для анализа.
2. 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

Программируемые устройства

Проделанных в развитии технологий прогресс за все время колоссален. В 1835 появилась первая аналитическая машина (Бэббиджа). Она стала программируемой.

Разностную машину 2-ой реконструкции можно увидеть в Лондонском музее науки. Она работает по принципам Бэббиджа. По стопам этого ученого шел Перси Лудгет из Дублина. Он смог представить механический компьютер. Устройство представлено миру в 1909.

В 1900 многих привычных ЭВМ не стало – их усовершенствовали. В именно – заменили проекты на включающие в себя электрические двигатели. В них менялась на то или иное положение позиция шестеренки.

Настольные арифмометры «электрического» типа умели:

• умножать;
• вычитать;
• складывать;
• делить.

В 1948 выпускавшееся ранее вычислительная продукция снова была усовершенствована. Речь идет о Curta – небольшим арифмометром карманного типа. Умещался в одной реке. У этого «инструмента» несколько версий, выходивших в свет до 1960-х.

Принцип работы

Вакуумные лампы

Радиолампа представляет собой стеклянную колбу с электродами, из которой откачан воздух. Простейшая разновидность ламп — диод, состоящий из катода и анода, а также спирали, разогревающей катод до температур, при которых начинается термоэлектронная эмиссия. Электроны покидают катод и под действием разности потенциалов притягиваются к аноду. В обратном направлении заряд не переносится, так как заряженных ионов в колбе нет (вакуум). При изменении полярности электроны, покинувшие разогретый электрод, будут притягиваться обратно. До второго электрода они долетать не будут, отталкиваясь от него из-за отрицательного потенциала. Если добавить еще один электрод, то получится триод. В электровакуумном триоде устанавливается сетка между катодом и анодом. При подаче на сетку отрицательного потенциала она начинает отталкивать электроны, не позволяя им достичь анода. При подаче модулированного сигнала ток будет повторять изменения потенциала на сетке, поэтому изначально триоды использовали для усиления сигналов.

Радиолампа и схема триггера на двух триодах

Если взять два триода и соединить анод каждого с сеткой другого, то мы получим триггер. Он может находиться в одном из двух состояний: если через один триод идет ток (триод открыт), то на сетке второго триода появляется потенциал, препятствующий току через второй триод (триод закрыт). Если кратковременно подать отрицательный потенциал на сетку открытого триода, то мы прекратим ток через него, что откроет второй триод, который уже закроет первый. Триоды поменяются местами. Таким образом можно хранить один бит информации. Через другие схемы триодов можно строить логические вентили, реализующие конъюнкцию, дизъюнкцию и отрицание, что позволяет создать электронно-вычислительное устройство.

Запоминающее устройство

На первых порах развития ЭВМ использовались разные подходы к созданию запоминающих устройств. Помимо памяти на триггерах из радиоламп и на электромагнитных реле (как в Z3) имелись следующие виды:

• Память на магнитных барабанах
• Память на электронно-лучевых трубках
• Память на линиях задержки

Линии задержки

Основная идея линий задержки возникла в ходе разработки радаров во время Второй мировой войны. В первых ЭВМ в качестве линий использовались трубки с ртутью (у нее очень низкое затухание ультразвуковых волн), на концах которой располагались передающий и принимающий пьезокристаллы. Информация подавалась с помощью импульсов, модулированных высокочастотным сигналом. Импульсы распространялись в ртути. Информационная емкость трубки в битах равнялась максимальному количеству одновременно передаваемых импульсов. Единица кодировалось присутствием импульса на определенном «месте», ноль — отсутствием импульса. Приемный пьезокристалл передавал импульс на передающий — информация циркулировала по кругу. Для записи вместо регенерации импульсов вводились записываемые. Такой вид памяти использовался в компьютерах EDVAC, EDSAC и UNIVAC I.

Запоминающее устройство на ртутных акустических линиях задержки в UNIVAC I

Запоминающие электронно-лучевые трубки (трубки Уильямса)

При попадании электронного луча на точку на люминофорном экране происходит вторичная эмиссия и участок люминофора приобретает положительный заряд. Благодаря сопротивлению люминофорного слоя, точка долю секунды держится на экране. Однако, если не отключать луч сразу, а сдвинуть его в сторону от точки, рисуя тире, то электроны, испущенные во время эмиссии, поглощаются точкой, и та приобретает нейтральный заряд. Таким образом, если выделить N точек, то можно записать N бит информации (1 — нейтральный заряд, 0 — положительный заряд). Для считывания информации используется доска с электродами, прикрепленная к внешней стороне экрана. Электронный луч снова направляется в точку, и та приобретает положительный заряд независимо от изначального. С помощью электрода можно определить величину изначального заряда (значение бита), однако информация уничтожается (после каждого считывания нужна перезапись). Так как люминофор быстро теряет заряд, необходимо постоянно считывать и записывать информацию. Такой вид памяти использовался в Манчестерском Марк I и Ferranti Mark1; американских IBM 701 и 702

Трубка Уильямса

Магнитные барабаны

Магнитные барабаны чем-то похожи на современные магнитные диски. На поверхность барабана был нанесен тонкий ферромагнитный слой. Несколько считывающих головок, расположенных по образующим диска, считывают и записывают данные на своей отдельной магнитной дорожке.

Архитектура фон Неймана

Архитектура фон Неймана строилась на следующих принципах:

• Принцип двоичности:

• Принцип программного управления:

• Принцип однородности памяти:

• Принцип адресуемости памяти:

• Принцип условного перехода:

Основным недостатком этой архитектуры является ограничение пропускной способности между памятью и процессором. Из-за того, что программа и данные не могут считываться одновременно, пропускная способность между памятью и процессором существенно ограничивает скорость работы процессора. В дальнейшем, данную проблему решили с помощью введения кеша, что вызвало другие проблемы( например, уязвимость Meltdown).

Справедливости ради необходимо уточнить, что данные идеи не являются идеями Джона фон Неймана в полной степени. Также в их разработке участвовали ещё несколько ученых, пионеров компьютерной техники: Джон Преспер Экерт и Джон Уильям Мокли.

Гарвардская архитектура

Гарвардская архитектура была разработана в 30-е годы прошлого века Говардом Эйкеном в Гарвардском университете (Невероятно, но факт). В отличии от архитектуры фон Неймана, Гарвардская подразумевала разные хранилища для данных и инструкций, а также разные каналы их передачи. Такой подход позволял одновременно считывать команда из программы и данные из памяти, что вело к значительному увеличению общей производительности компьютера. Но, в тоже время, такая схема усложняет саму систему. В дальнейшем Гарвардская архитектура проиграла архитектуре фон Неймана, отчасти из-за этого фактора.

Гарвардская архитектура