Относительно недавно в обиходе появился термин «вычислительная техника». Это обозначение изначально совершено не подразумевало всех тех аспектов, которые вкладываются в него сегодня. И, к сожалению, большинство людей почему-то считают, что компьютеры и вычислительная техника - слова-синонимы. Это явное заблуждение.

Вычислительная техника: значение слова

Трактовать значение этого термина можно совершенно по-разному, тем более что разные словари толковать его могут в различных интерпретациях.

Однако если подойти к вопросу как бы с неким обобщением, можно смело утверждать, что вычислительная техника - это технические устройства с набором неких математических средств, приемов и методов для автоматизации (или даже механизации) обработки какой-либо информации и процессов вычислений или описания того или иного явления (физического, механического и т. д.).

это что такое в широком понимании?

Вычислительная техника известна человечеству достаточно давно. Самыми примитивными устройствами, которые появились за сотни лет до нашей эры, можно назвать, например, те же китайские счеты или римский абак. Уже во второй половине нынешнего тысячелетия появились такие устройства, как шкала Неппера, арифмометр Шиккарда, счетная и т. д. Посудите сами, сегодняшние аналоги в виде калькуляторов тоже смело можно отнести к одной из разновидностей вычислительной техники.

Тем не менее трактовка этого термина приобрела более расширенное значение с появлением первых ЭВМ. Случилось это в 1946 году, когда в США была создана первая ЭВМ, обозначавшаяся аббревиатурой ЭНИАК (в СССР такое устройство было создано в 1950 году и носило название МЭСМ).

На сегодняшний день трактовка расширилась еще больше. Таким образом, на современном этапе развития технологий можно определить, что вычислительная техника - это:

• компьютерные системы и средства управления сетями;
• автоматизированные системы управления и обработки данных (информации);
• автоматизированные средства проектирования, моделирования и прогнозирования;
• системы разработки программного обеспечения и т.д.

Средства для вычислений

Теперь посмотрим, что собой представляют средства вычислительной техники. В основе любого процесса лежит информация или, как принято сейчас говорить, данные. Но понятие информации считается достаточно субъективным, поскольку для одного человека какой-то процесс может нести смысловую нагрузку, а для другого - нет. Таким образом, для унификации данных был разработан который воспринимается любой машиной и применяется для обработки данных наиболее широко.

Среди самих средств можно выделить технические устройства (процессоры, память, устройства ввода/вывода) и программное обеспечение, без которого все это «железо» оказывается совершенно бесполезным. Тут отдельно стоит отметить, что вычислительная система имеет ряд характерных признаков, например, целостность, организованность, связанность и интерактивность. Есть еще и так называемые вычислительные комплексы, которые относят к многопроцессорным системам, обеспечивающим надежность и повышенный уровень производительности, недоступный обычным однопроцессорным системам. И только в общей связке «железа» и софта можно говорить о том, что они и являются основными средствами вычислений. Естественно, можно сюда добавить и методики, по которым производится математическое описание того или иного процесса, но это может занять достаточно длительное время.

Устройство современных компьютеров

Исходя из всех этих определений, можно описать и работу современных компьютеров. Как уже было сказано выше, они сочетают в себе аппаратную и программную части, причем одна без другой функционировать не может.

Таким образом, современный компьютер (вычислительная техника) - это совокупность технических устройств, обеспечивающих функционирование программной среды для выполнения определенный задач, и наоборот (совокупность программ для работы «железа»). Наиболее правильным является первое утверждение, а не второе, ведь в конечном итоге этот набор нужен именно для обработки входящей информации и вывода результата.

(вычислительная техника) включает в себя несколько основных компонентов, без которых не обходится ни одна система. Сюда можно отнести материнские платы, процессоры, жесткие диски, оперативную память, мониторы, клавиатуры, мыши, периферию (принтеры, сканеры и т.д.), дисководы и др. В плане программного обеспечения первое место занимают операционные системы и драйверы. В операционных системах работают прикладные программы, а драйверы обеспечивают корректное функционирование всех «железных» устройств.

Несколько слов о классификации

Современные вычислительные системы можно классифицировать по нескольким критериям:

• принцип действия (цифровые, аналоговые, гибридные);
• поколения (этапы создания);
• назначение (проблемно-ориентированные, базовые, бытовые, выделенные, специализированные, универсальные);
• возможности и размеры (супербольшие, супермалые, одно- или многопользовательские);
• условия применения (домашние, офисные, производственные);
• другие признаки (количество процессоров, архитектура, производительность, потребительские свойства).

Как уже понятно, четких границ в определении классов провести нельзя. В принципе, любое разделение современных систем на группы все равно выглядит чисто условным.

Изложение в эссе будет построено следующим образом: сначала необходимо охарактеризовать сущность, которая скрывается под понятием “компьютерная техника». Далее рассмотрим классификацию компьютерной техники, существующей в данный момент.

Компьютерная техника - комплексное понятие, описывающее весь спектр производимых компьютерных систем , от небольшого наладонника до сверхмощного суперкомпьютера . В последнее время часто этим понятием обобщают также периферийное и офисное оборудование , а иногда даже комплектующие для различных типов компьютеров , описываемые иначе, как аппаратное обеспечение . Тем не менее, чаще всего, говоря о компьютерной технике, подразумевают сами компьютеры или отдельно стоящее оборудование , которое работает совместно с компьютерами и обеспечивает некоторую дополнительную функциональность (печать или сканирование документов , доступ к Сети , защиту от сбоев питания и т.п.).

Понятие компьютерной техники вбирает в себя не только аппаратное, но также и программное обеспечение , устанавливаемое на данного типа устройствах и обеспечивающее поддержку выполнения их базовых функций. Практически, сами устройства и работающие на них программы рассматриваются в рамках него, как составляющие единого аппаратно-программного комплекса.

Аппаратно-программный комплекс - технические и программные средства, позволяющие автоматизировать выполнение комплекса задач и обеспечивающие функционирование электронных информационных ресурсов и информационных систем.

Компьютерную технику можно подразделить на следующие группы:

Непосредственно компьютеры. К данной группе техники можно отнести суперкомпьютеры, мейнфреймы, кластеры, серверы, рабочие станции, персональные компьютеры, ноутбуки, КПК. Рассмотрим каждый вид компьютеров в отдельности:

Суперкомпьютер - вычислительная машина, значительно превосходящая по своим техническим параметрам большинство существующих компьютеров. В настоящее время суперкомпьютерами принято называть компьютеры с огромной вычислительной мощностью («числодробилки» или «числогрызы»). Такие машины используются для работы с приложениями, требующими наиболее интенсивных вычислений (например, прогнозирование погодно-климатических условий, моделирование ядерных испытаний и т.п.), что в том числе отличает их от серверов и мэйнфреймов (англ. mainframe) - компьютеров с высокой общей производительностью, призванных решать типовые задачи (например, обслуживание больших баз данных или одновременная работа с множеством пользователей). Иногда суперкомпьютеры используются для работы с одним-единственным приложением , использующим всю память и все процессоры системы; в других случаях они обеспечивают выполнение большого числа разнообразных приложений. Наиболее экономичным видом современных суперкомпьютеров является персональный суперкомпьютер на основе графических процессоров GPU. За счёт применения возможностей архитектуры CUDA графические процессоры используются в качестве вычислителей. Установленные в десктопный ПК графические вычислители могут предоставлять мощности до 4 терафлоп на каждом индивидуальном рабочем месте. Примером графических адаптеров для построения персональных суперкомпьютеров являются вычислители NVIDIA Tesla . Персональный суперкомпьютер позволяет исследователям решать ресурсоёмкие задачи, не обращаясь к массивным кластерным системам, значительно ускоряя работу.

Кластер - группа компьютеров , объединённых высокоскоростными каналами связи, представляющая с точки зрения пользователя единую машину. Выледяют следующие группы кластеров:

Кластеры высокой доступности. Создаются для обеспечения высокой доступности сервиса, предоставляемого кластером. Избыточное число узлов, входящих в кластер, гарантирует предоставление сервиса в случае отказа одного или нескольких серверов. Типичное число узлов - два, это минимальное количество, приводящее к повышению доступности. Создано множество программных решений для построения такого рода кластеров. В частности, для OpenVMS , GNU/Linux , FreeBSD и Solaris существует проект бесплатного ПО Linux-HA .

Кластеры распределения нагрузки. Принцип их действия строится на распределении запросов через один или несколько входных узлов, которые перенаправляют их на обработку в остальные, вычислительные узлы. Первоначальная цель такого кластера - производительность, однако, в них часто используются также и методы, повышающие надёжность. Подобные конструкции называются серверными фермами . Программное обеспечение (ПО) может быть как коммерческим (OpenVMS , MOSIX , Cluster, Platform LSF HPC, Sun Grid Engine, Moab Cluster Suite, Maui Cluster Scheduler), так и бесплатным (Linux Virtual Server ).

Вычислительные кластеры. Кластеры используются в вычислительных целях, в частности в научных исследованиях. Для вычислительных кластеров существенными показателями являются высокая производительность процессора на операциях над числами с плавающей точкой и низкая латентность объединяющей сети, и менее существенными - скорость операций ввода-вывода, которая в большей степени важна для баз данных и web-сервисов . Вычислительные кластеры позволяют уменьшить время расчетов, по сравнению с одиночным компьютером, разбивая задание на параллельно выполняющиеся ветки, которые обмениваются данными по связывающей сети. Одна из типичных конфигураций - набор компьютеров, собранных из общедоступных компонентов, с установленной на них операционной системой Linux, и связанных сетью Ethernet , Myrinet , InfiniBand или другими относительно недорогими сетями.

Системы распределенных вычислений (grid ). Такие системы не принято считать кластерами, но их принципы в значительной степени сходны с кластерной технологией. Их также называют grid-системами . Главное отличие - низкая доступность каждого узла, то есть невозможность гарантировать его работу в заданный момент времени (узлы подключаются и отключаются в процессе работы), поэтому задача должна быть разбита на ряд независимых друг от друга процессов. Такая система, в отличие от кластеров, не похожа на единый компьютер, а служит упрощённым средством распределения вычислений. Нестабильность конфигурации, в таком случае, компенсируется большим числом узлов.

Сервер - аппаратное обеспечение, выделенное и/или специализированное для выполнения на нем сервисного программного обеспечения (в том числе серверов тех или иных задач). Сервером называется компьютер, выделенный из группы персональных компьютеров (или рабочих станций ) для выполнения какой-либо сервисной задачи без непосредственного участия человека. Сервер и рабочая станция могут иметь одинаковую аппаратную конфигурацию, т.к. различаются лишь по участию в своей работе человека за консолью .

Рабо́чая станция - комплекс технических и программных средств, предназначенных для решения определенного круга задач. Термином «рабочая станция» обозначают компьютер в составе локальной вычислительной сети по отношению к серверу . Компьютеры в локальной сети подразделяются на рабочие станции и серверы. На рабочих станциях пользователи решают прикладные задачи (работают в базах данных, создают документы, делают расчёты). Сервер обслуживает сеть и предоставляет собственные ресурсы всем узлам сети , в том числе и рабочим станциям.

Персональный компьютер, персона́льная ЭВМ - компьютер , предназначенный для личного использования, цена, размеры и возможности которого удовлетворяют запросам большого количества людей. Созданный как вычислительная машина , компьютер, тем не менее, всё чаще используется как инструмент доступа в компьютерные сети .

Ноутбук - портативный персональный компьютер , в корпусе которого объединены типичные компоненты ПК, включая дисплей , клавиатуру и устройство указания, а также аккумуляторные батареи . Ноутбуки отличаются небольшими размерами и весом, время автономной работы ноутбуков изменяется в пределах от 1 до 15 часов.

Карманный персональный компьютер (КПК) - это портативное вычислительное устройство, которое обладает широкими функциональными возможностями. Английское название Personal Digital Assistant (PDA) на русский язык можно перевести как «личный цифровой секретарь». КПК часто называют наладонником из-за небольших размеров. Изначально КПК предназначались для использования в качестве электронных органайзеров .

К компьютерной периферии относятся принтеры, плоттеры, терминалы, сканеры, устройства бесперебойного питания. Данный вид устройств достаточно известен общественности, кроме того, наша современная жизнь просто немыслима без них, как впрочем, и без персональных компьютеров. Ограничимся очень краткой характеристикой каждого из устройств.

Компьютерный терминал - устройство ввода/вывода, рабочее место на многопользовательских ЭВМ, монитор с клавиатурой .

Компьютерный принтер - устройство печати цифровой информации на твёрдый носитель, обычно на бумагу. Относится к терминальным устройствам компьютера.

Сканер - устройство, которое, анализируя какой-либо объект (обычно изображение, текст), создаёт цифровую копию изображения объекта. Процесс получения этой копии называется сканированием. В большинстве сканеров для преобразования изображения в цифровую форму применяются светочувствительные элементы на основе приборов с зарядовой связью.

Плоттер - устройство для автоматического вычерчивания с большой точностью рисунков, схем, сложных чертежей, карт и другой графической информации на бумаге размером до A0 или кальке. Графопостроители рисуют изображения с помощью пера (пишущего блока).

Источник бесперебойного питания - автоматическое устройство, позволяющее подключенному оборудованию некоторое (как правило - непродолжительное) время работать от аккумуляторов ИБП, при пропадании электрического тока или при выходе его параметров за допустимые нормы. Кроме того, оно способно корректировать параметры (напряжение , частоту ) электропитания. Часто применяется для обеспечения бесперебойной работы компьютеров . Может совмещаться с различными видами генераторов электроэнергии.

К сетевому оборудованию относятся устройства назначением которых является поддержание возможности передачи данных по компьютерным сетям. К таким устройствам относятся маршрутизаторы, коммутаторы, модемы. трафик от одного подключенного устройства ко всем остальным, коммутатор передаёт данные только непосредственно получателю. Это повышает производительность и безопасность сети, избавляя остальные сегменты сети от необходимости (и возможности) обрабатывать данные, которые им не предназначались.

Модем - устройство, применяющееся в системах связи и выполняющее функцию модуляции и демодуляции. Модулятор осуществляет модуляцию несущего сигнала, то есть изменяет его характеристики в соответствии с изменениями входного информационного сигнала, демодулятор осуществляет обратный процесс. Частным случаем модема является широко применяемое периферийное устройство для компьютера , позволяющее ему связываться с другим компьютером, оборудованным модемом, через телефонную сеть (телефонный модем) или кабельную сеть (кабельный модем).

В заключение хотелось бы отметить, что возможности современной компьютерной техники меняются очень быстро, происходит бурное развитие компьютерных систем, то что представлялось невозможным в прошлом, реализуется сейчас. Постоянно разширяется круг задач, в которых может использоваться данный вид техники, но кроме того меняются и принципы работы компьютерных устройств.

Компьютерная система - любое устройство или группа взаимосвязанных или смежных устройств, одно или более из которых, действуя в соответствии с программой, осуществляет автоматизированную обработку данных.

Этимология и особенности терминологии

Слово компьютер является производным от английских слов to compute , computer , которые переводятся как «вычислять», «вычислитель» (английское слово, в свою очередь, происходит от латинского computāre - «вычислять»). Первоначально в английском языке это слово означало человека, производящего арифметические вычисления с привлечением или без привлечения механических устройств. В дальнейшем его значение было перенесено на сами машины, однако современные компьютеры выполняют множество задач, не связанных напрямую с математикой .

Впервые трактовка слова компьютер появилась в 1897 году в Оксфордском словаре английского языка . Его составители тогда понимали компьютер как механическое вычислительное устройство. В 1946 году словарь пополнился дополнениями, позволяющими разделить понятия цифрового, аналогового и электронного компьютера.

Понятие компьютер следует отличать от понятия Электронно-вычислительная машина (ЭВМ); последняя является одним из способов реализации компьютера. ЭВМ подразумевает использование электронных компонентов в качестве её функциональных узлов, однако компьютер может быть устроен и на других принципах - он может быть механическим, биологическим, оптическим, квантовым и т. п., работая за счёт перемещения механических частей, движения электронов , фотонов или эффектов других физических явлений. Кроме того, по типу функционирования вычислительная машина может быть цифровой (ЦВМ) и аналоговой (АВМ). С другой стороны, термин «компьютер» предполагает возможность изменения выполняемой программы (перепрограммирования), что возможно не для всех видов ЭВМ.

В настоящее время термин ЭВМ, как относящийся больше к вопросам конкретной физической реализации компьютера, почти вытеснен из бытового употребления и в основном используется инженерами цифровой электроники, как правовой термин в юридических документах, а также в историческом смысле - для обозначения компьютерной техники 1940-1980-х годов и больших вычислительных устройств, в отличие от персональных .

История

• 3000 лет до н. э. - в Древнем Вавилоне были изобретены первые счёты - абак .
• 500 лет до н. э. - в Китае появился более «современный» вариант абака с косточками на соломинках - суаньпань .
• 87 год до н. э. - в Греции был изготовлен «антикитерский механизм » - механическое устройство на базе зубчатых передач, представляющее собой специализированный астрономический вычислитель.
• В XIII веке Луллий Раймунд создал логическую машину в виде бумажных кругов, построенных по троичной логике.
• 1492 год - Леонардо да Винчи в одном из своих дневников приводит эскиз 13-разрядного суммирующего устройства с десятизубцовыми кольцами. Хотя работающее устройство на базе этих чертежей было построено только в XX веке , всё же реальность проекта Леонардо да Винчи подтвердилась.

Суммирующая машина Паскаля

• XVI век - в России появились счёты, в которых было 10 деревянных шариков на проволоке.
• 1623 год - Вильгельм Шиккард , профессор университета Тюбингена , разрабатывает устройство на основе зубчатых колес («считающие часы ») для сложения и вычитания шестиразрядных десятичных чисел. Было ли устройство реализовано при жизни изобретателя, достоверно не известно, но в 1960 году оно было воссоздано и проявило себя вполне работоспособным.
• 1630 год - Уильям Отред и Ричард Деламейн создают круговую и прямоугольную логарифмические линейки .
• 1642 год - Блез Паскаль представляет «Паскалину » - первое реально осуществлённое и получившее известность механическое цифровое вычислительное устройство. Прототип устройства суммировал и вычитал пятиразрядные десятичные числа. Паскаль изготовил более десяти таких вычислителей, причём последние модели оперировали числами с восемью десятичными разрядами.
• 1673 год - известный немецкий философ и математик Готфрид Вильгельм Лейбниц построил арифмометр , который выполнял умножение , деление , сложение и вычитание . Позже Лейбниц описал двоичную систему счисления и обнаружил, что если записывать определённые группы двоичных чисел одно под другим, то нули и единицы в вертикальных столбцах будут регулярно повторяться, и это открытие навело его на мысль, что существуют совершенно новые законы математики. Лейбниц решил, что двоичный код оптимален для системы механики, которая может работать на основе перемежающихся активных и пассивных простых циклов. Он пытался применить двоичный код в механике и даже сделал чертёж вычислительной машины, работавшей на основе его новой математики, но вскоре понял, что технологические возможности его времени не позволяют создать такую машину .
• Примерно в это же время Исаак Ньютон закладывает основы математического анализа .
• 1723 год - немецкий математик и астроном Христиан Людвиг Герстен на основе работ Лейбница создал арифметическую машину . Машина высчитывала частное и число последовательных операций сложения при умножении чисел . Кроме того, в ней была предусмотрена возможность контроля за правильностью ввода данных.
• 1786 год - немецкий военный инженер Иоганн Мюллер в ходе работ по усовершенствованию механического калькулятора на ступенчатых валиках Лейбница, придуманного его соотечественником Филиппом Хахном , выдвигает идею «разностной машины» - специализированного арифмометра для табулирования логарифмов , вычисляемых разностным методом.
• 1801 год - Жозеф Мари Жаккар строит ткацкий станок с программным управлением, программа работы которого задаётся с помощью комплекта перфокарт .
• 1820 год - первый промышленный выпуск арифмометров . Первенство принадлежит французу Тома де Кальмару .
• 1822 год - английский математик Чарльз Бэббидж изобрёл, но не смог построить, первую разностную машину (специализированный арифмометр для автоматического построения математических таблиц) (см.: Разностная машина Чарльза Бэббиджа).
• 1840 год - Томас Фаулер (англ. Great Torrington ) построил деревянную троичную счётную машину с троичной симметричной системой счисления .
• 1855 год - братья Георг и Эдвард Шутц (англ. George & Edvard Scheutz ) из Стокгольма построили первую разностную машину на основе работ Чарльза Бэббиджа.
• 1876 год - русским математиком П. Л. Чебышёвым создан суммирующий аппарат с непрерывной передачей десятков. В 1881 году он же сконструировал к нему приставку для умножения и деления (арифмометр Чебышёва).
• -1887 годы - Холлерит разработал электрическую табулирующую систему , которая использовалась в переписях населения США и 1900 годов и Российской империи в 1897 году .
• 1912 год - создана машина для интегрирования обыкновенных дифференциальных уравнений по проекту русского учёного А. Н. Крылова .

• 1941 год - Конрад Цузе создаёт первую вычислительную машину , обладающую всеми свойствами современного компьютера.
• 1942 год - в Университете штата Айова Джон Атанасов и его аспирант Клиффорд Берри (англ. Clifford Berry ) создали (а точнее - разработали и начали монтировать) первый в США электронный цифровой компьютер ABC . Хотя эта машина так и не была завершена (Атанасов ушёл в действующую армию), она, как пишут историки, оказала большое влияние на Джона Мокли , создавшего двумя годами позже ЭВМ ЭНИАК .
• Конец 1943 года - заработала британская вычислительная машина специального назначения Colossus . Машина работала над расшифровкой секретных кодов фашистской Германии.
• Февраль 1944 года - группой американских инженеров под руководством Говарда Эйкена закончена разработка первой американской вычислительной машины Марк I . После монтажа, наладки и испытаний она стала использоваться для выполнения сложных баллистических расчётов американского ВМФ .
• 1944 год - Конрад Цузе разработал ещё более быстрый компьютер , а также первый язык программирования высокого уровня Планкалкюль .
• 1946 год - публике представлена первая универсальная электронная цифровая вычислительная машина ЭНИАК , разрабатывавшаяся секретно с 1943 года.
• 4 декабря 1948 года - Государственный комитет Совета министров СССР по внедрению передовой техники в народное хозяйство зарегистрировал за номером 10475 изобретение И. С. Бруком и Б. И. Рамеевым цифровой электронной вычислительной машины.
• 1950 год - группой Лебедева в Киеве создана первая советская электронная вычислительная машина.
• 1957 год - американской фирмой NCR создан первый компьютер на транзисторах .
• 1958 год - Н. П. Брусенцов с группой единомышленников построил первую троичную ЭВМ с позиционной симметричной троичной системой счисления «Сетунь ».

Экспоненциальное развитие компьютерной техники

Квантовые ЭВМ

Классификация

По назначению

• Настольный
  • Сервер
• Интернет-устройство

Суперкомпьютеры

• Мини
• Мейнфрейм (супермощный отказоустойчивый сервер)

Малые и мобильные

• Ноутбук
  • Субноутбук
• Планшетный ПК
• Терминал

Другие

Элементная основа цифрового компьютера

• ферритдиодные
• транзисторные дискретные
• транзисторные интегральные

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. Самые ранние компьютеры были полностью механическими системами. Тем не менее, уже в 1930-х годах телекоммуникационная промышленность предложила разработчикам новые, электромеханические компоненты (реле), а в 1940-х были созданы первые полностью электронные компьютеры, имевшие в своей основе электронные лампы . В -1960-х годах на смену лампам пришли транзисторы , а в конце 1960-х - начале 1970-х годов - используемые и сегодня полупроводниковые интегральные схемы (кремниевые чипы).

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 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.

• Механический компьютер
• Электронный компьютер
• Биокомпьютер

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 механизм 87 года до н. э. или ниточный предсказатель Вильяма Томсона 1876 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 , созданная немецким инженером Конрадом Цузе в 1941 году (доказательство этого факта было проведено в 1998 году).

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 .

Система счисления

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.

Под руководством академика Хетагурова Я. А. разработан «высоконадёжный и защищённый микропроцессор недвоичной системы кодирования для устройств реального времени», использующий систему кодирования 1 из 4 с активным нулём.

В целом, однако, выбор внутренней системы представления данных не меняет базовых принципов работы компьютера - любой компьютер может эмулировать любой другой.

К периферии относятся все внешние дополнительные устройства, подключаемые к системному блоку компьютера через специальные стандартные разъемы.

Это компьютерное оборудование, физически отделенное от системного блока вычислительной системы, имеет собственное управление и действует как по командам ее центрального процессора, так и оснащается собственным процессором и даже операционной системой. Предназначено для внешней подготовки и модификации данных, ввода, хранения, защиты, вывода, управления и передачи данных по каналам связи.

Периферийные устройства компьютера делятся по назначению:

Оборудование для вывода данных
Монитор (Дисплей)		Оборудование для визуального отображения текстовой и графической информации, преобразует цифровую и (или) аналоговую информацию в видеоизображение.
Принтер		Оборудование для печати разных масштабов и областей применения.
Колонки/наушники (гарнитура)		Оборудование для воспроизведения (вывода) звука.
Плоттер (графопостроитель)		Применяется для автоматического вычерчивания с большой точностью рисунков, схем, сложных чертежей, карт и другой графической информации на бумаге размером до A0 или кальке. Графопостроители рисуют изображения с помощью пера (пишущего блока). Назначение графопостроителей - высококачественное документирование чертежно-графической информации.
Проекторы, проэкционные экраны/доски		Проектор — световой прибор, перераспределяющий свет лампы с концентрацией светового потока на поверхности. Экраны для проекторов, настенные ручные просты в обращении, надежные и достаточно недорогие. Интерактивные доски - большой сенсорный экран, работающий как часть системы, в которую входят компьютер и проектор.
Оборудование для ввода данных
Сканер		Предназначается для анализа и оцифровки различных объектов (обычно изображение, текст), создаёт цифровую копию изображения объекта.
Клавиатура		Клавиатура относится к стандартным средствам персонального компьютера для ввода данных с помощью клавиш. Служит для ввода алфавитно-цифровых (знаковых) данных, а также команд управления.
Мышь		Манипуляторы типа "мышь". Перемещение мыши по плоской поверхности синхронизировано с перемещением графического объекта (указателя мыши) на экране монитора. Бывают проводные и радио, оптические и лазерные.
Графический планшет (дигитайзер)		Предназначены для ввода художественной графической информации. Такие устройства удобны для художников и иллюстраторов, поскольку позволяют им создавать экранные изображения привычными приемами, наработанными для традиционных инструментов (карандаш, перо, кисть).
Оборудование для хранения данных
Flash - накопители / внешние HDD		Запоминающие устройства, использующие в качестве носителя или флэш-память или внешний жесткий диск, подключаемые к компьютеру или иному считывающему устройству по интерфейсу USB (eSATA). Основное назначение внешних накопителей — хранение, перенос и обмен данными, резервное копирование, загрузка операционных систем и другое.
Zip-накопители, HiFD-накопители, JAZ-накопители		По своим характеристикам похожи на жесткие диски небольшого объема, но в отличие от них является сменными. Технология не получила большого распространения, по экономическим причинам (стоимость в расчете на 1Мб данных).
Оборудование для обмена данными
Модемы		Предназначены для обмена информацией между удаленными компьютерами по каналам связи, принято называть модемом (модулятор + демодулятор). Наибольшее распространение в настоящее время получили ADSL-модемы, позводялющие передавать данные по кабельным сетям низких категорий (телефонные линии) на большие расстояния с большой скоростью.
Пассивное сетевое оборудование		Оборудование, не наделенное «интеллектуальными» особенностями. Кабельная система: кабель (коаксиальный и витая пара (UTP/STP)), вилка/розетка (RG58, RJ45, RJ11, GG45), повторитель (репитер), патч-панель. Монтажные шкафы и стойки, телекоммуникационные шкафы.
Активное сетевое оборудование		Под названием, активное сетевое оборудование подразумевают некоторые «интеллектуальные» особенности сетевого оборудования. Это такие устройства как маршрутизатор, коммутатор (свитч) и т.д.

Вот и наступило время, когда микросхемами и программами нафаршированы телефоны, коммуникаторы , спутниковые ресиверы, кофеварки, холодильники, ну и вообще что угодно. Тем не менее, всё же следует отличать настоящие компьютеры от частично таковых. Поэтому осуществим попытку классификации устройств с электронной начинкой. Также попробуем определиться с терминами. Речь пойдёт, в первую очередь, о понятии «компьютерная техника».

Суть вкратце

Скажем сразу, что компьютерная техника, по нашему скромному мнению, делится на следующие категории:

1. компьютеры во всём их многообразии , а также комплектующие;
2. вспомогательное оборудование - периферия;
3. сетевое оборудование;
4. продвинутая бытовая, медицинская и производственная техника.

Суть подробно

К компьютерам относятся, в порядке увеличения размеров: КПК (те, которые помещаются на ладони), нетбуки (величиной с книжку и немного больше), планшеты (да, они уже претендуют на гордое звание «компьютер»), ноутбуки, настольные ПК (ящики, к которым подключается монитор, клавиатура, мышь и ещё что-нибудь), серверы (ящики побольше, размером от тумбочки до шкафа), суперкомпьютеры (их мало кто видел, но можно предположить, что они действительно существуют).

Периферия - это принтеры, сканеры, блоки бесперебойного питания, адаптеры беспроводной связи , ну и вообще что угодно. Приборов, подключаемых к USB-порту, сконструировали довольно много, и перечислять их - только нагонять скуку.

Вспомогательное оборудование, периферия, - это не компьютеры. Хотя, к примеру, многофункциональные устройства (МФУ) с принтером, сканером и ксероксом в одном корпусе способны работать автономно. Есть дисплей и кнопки, можно что-то печатать и делать ксерокопии без подключения к компьютерам. Однако больше ничего не умеют. Функциональность - ровно такая, какая нужна для выполнения непосредственных задач.

Сетевое оборудование - маршрутизаторы (роутеры) , коммуникаторы (не те, которые звонят, а те, что обеспечивают работу сети), концентраторы (тоже сетевые), умные модемы - не полноценные компьютеры. Только чуть-чуть.

Говорите, в маршрутизаторе есть Linux ? Есть, но сильно урезанный и умеющий только обеспечивать работу сети. Мало ли где нынче Linux есть. Например, в телевизорах.

И не только в телевизорах, но и в спутниковых ресиверах. Последние подобрались к компьютерам вплотную. На них можно переустанавливать операционную систему, к ним подключаются клавиатуры, дисплеи, флэшки. Однако они всё равно лишены самого главного - универсальности.

Пытаемся уточнить термины

Кофеварка с управлением по сети Wi-Fi , холодильник с Linux, стиральная машина с программным управлением, миниатюрные mp3-плееры - пожалуй, это техника не компьютерная, а цифровая. Сложными вычислениями она не отягощена, программы в неё не добавляются.

К компьютерной технике можно условно отнести узкопрофильные вычислительные устройства, такие как спутниковые ресиверы, медицинское оборудование (к энцефалографу подключается клавиатура, дисплей), навигаторы, коммуникаторы (которые звонят), электронные книги , навигаторы - всё то, куда можно добавлять программы.

Почему условно, если подобные приборы умеют так много? Потому что настоящий компьютер - универсален. Его можно научить выполнять всё, что разные цифровые приборы делают по-отдельности. Были бы соответствующие программы.

То бишь, без всяких условий и допущений к компьютерной технике относятся:

1. сами компьютеры;
2. то, что работает внутри них и рядом с ними;
3. то, что дополняет их возможности.

Ещё проще: компьютерная техника - это то, с чем вы имеете дело при работе именно с компьютером, а не с кофеваркой, холодильником, телевизором etc. Вы ведь подключаете принтер не к стиральной машине, правда?

Стирание граней

Плазменный или жидкокристаллический телевизор, широкая такая панель на стене, умеет многое. Но относится ли к компьютерной технике? Как ни парадоксально, ответ будет двойственным: и да, и нет.

Нет, если работает сам по себе, показывает телепередачи или кино с дисков Blue-ray. Пусть внутри есть операционная система , пусть даже Skype устанавливается, но это всё равно не полноценная электронно-вычислительная машина.

Да, если служит в качестве монитора , подключённого к ноутбуку или системному блоку настольного ПК. А в таком качестве служит легко и с радостью. Причём, даже одновременно с обычным монитором. То есть, становится периферийным устройством.

Вот вам и пример стирания граней между сугубо компьютерным «железом» и техникой с ограниченной функциональностью. Отсюда и условность.

Резюмируем

Изложенное выше не является претензией на истину. Это просто попытка разобраться в великом множестве разных электронных устройств. Грани стираются, приборы умнеют, и с каждым годом всё легче запутаться в классификации разных штучек с дисплеями и кнопочками. Поэтому вы не совершите грубой ошибки, если назовёте компьютерной техникой что-либо специализированное, с ограниченной функциональностью, зато напичканное микросхемами и программами.

Ну а если сомневаетесь и боитесь попасть впросак, то можете смело употреблять термин «цифровая техника», тогда уж точно не ошибётесь.

Предыдущие публикации:

Последнее редактирование: 2012-06-30 11:36:19

Метки материала: ,