Arvuti on seade, mis suudab töödeldavat teavet salvestada igal ajal, kui tahame, ja tagastada see alati, kui soovime. Tänapäeva arvutid on võimelised jälgima üldistatud protsesside komplekte, mida nimetatakse programmideks. Need programmid võimaldavad arvutitel täita väga erinevaid ülesandeid. Terviklikku arvutit, mis sisaldab riistvara, operatsioonisüsteemi (põhitarkvara) ja välisseadmeid, mis on vajalikud ja mida kasutatakse "täielikuks" tööks, võib nimetada arvutisüsteemiks. Seda terminit saab kasutada ka ühendatud ja koos töötavate arvutite rühma, eriti arvutivõrgu või arvutiklastri puhul. Esimene elektriarvuti on ENIAC.
Arvuteid on läbi ajaloo ilmunud mitmel erineval kujul. Esimesed 20. sajandi keskpaiga arvutid olid suure toa suurused ja tarbisid sadu kordi rohkem energiat kui tänapäeva arvutid. 21. sajandi alguseks mahtusid arvutid käekellasse ja töötasid väikese akuga. Peamine põhjus, miks neid saab nii väikesteks valmistada, on see, et 1969. aastal saab pooljuhte kasutada vooluringide valmistamiseks, mis mahuvad väga väikestesse ruumidesse. Täna kasutatavad arvutid said kiiruse pärast 4004, mis oli Inteli esimene protsessori pealkiri. Meie ühiskond tunnustas personaalarvutit ja selle kaasaskantavat ekvivalenti, sülearvutit, infoajastu sümbolitena ja samastas selle arvuti mõistega. Neid kasutatakse tänapäeval laialdaselt. Arvuti peamine tööpõhimõte on kahendarvude süsteem, see tähendab koodid, mis koosnevad ainult 0-st ja 1-st.
Võimalus soovitud tarkvara salvestada ja seda igal ajal käivitada on peamine omadus, mis muudab arvutid mitmekülgseks ja eristab neid kalkulaatoritest. Church-Turingi väitekiri on selle mitmekülgsuse matemaatiline väljendus ja rõhutab, et iga arvuti saab täita teise ülesandeid. Nii et olenemata nende keerukusest, alates taskuarvutitest kuni superarvutiteni, saavad nad kõik teha samu ülesandeid ilma mälu ja ajapiiranguteta.
Arvuti ajalugu
Paljud seadmed, mida varem nimetatakse "arvutiteks", ei vääri seda määratlust tänapäevaste kriteeriumide järgi. Arvuti käivitamisel sözcüSee oli objektidele antud nimi, mis hõlbustas arvutusprotsessi. Selle varajase perioodi arvutinäidete hulka kuuluvad arvuhelm (abacus) ja Antikitera masin (150 eKr - 100 eKr). Sajandeid hiljem kuulub keskaja lõpu uute teadusavastuste valguses esimene Euroopa inseneride väljatöötatud mehaaniliste arvutiseadmete seeriast Wilhelm Schickardile (1623).
Kuid ükski neist seadmetest ei vasta tänapäeva arvuti määratlusele, kuna need ei ole tarkvaraga (ega installitavad). Joseph Marie Jacquardi poolt 1801. aastal kootud kangastelgedel toimuva protsessi automatiseerimiseks loodud perfokaarte peetakse arvutite arendusprotsessis üheks esimeseks tarkvara (installimise) jäljeks, ehkki piiratud. Tänu nendele kasutaja poolt pakutavatele kaartidele saaks kudumisriie oma töö kohandada kaardil olevate aukudega kirjeldatud joonisele.
1837. aastal kavandas ja kujundas Charles Babbage esimese täielikult programmeeritava mehaanilise arvuti, mida ta nimetas Analytical Engine (analüütiliseks mootoriks). Kuid ta ei suutnud seda masinat arendada rahalistel põhjustel ja võimetusel oma tööd sellega lõpule viia.
Esimene perfokaartide suuremahuline kasutamine oli 1890. aastal Herman Hollerithi loodud kalkulaator, mida kasutati raamatupidamistehingute jaoks. Ettevõte, millega Hollerith sel ajal oli seotud, oli IBM, kellest saab järgnevatel aastatel ülemaailmne arvutigigant. 19. sajandi lõpuks hakkasid tekkima rakendused (tehnoloogiad), mis aitaksid suuresti kaasa arvutusriistvara ja -teooriate arengule järgmistel aastatel: perfokaardid, Boole'i algebra, kosmosetorud ja teletüüpseadmed.
20. sajandi esimesel poolel vastati üha keerukamate analoogarvutitega paljudele teaduslikele nõuetele. Kuid nad olid endiselt kaugel tänapäevaste arvutite eksimatuse tasemest.
Arvutirakenduste paranemine jätkus kogu 1930. ja 1940. aastatel ning digitaalse elektroonilise arvuti tulek toimus alles pärast elektrooniliste vooluringide leiutamist (1937). Selle perioodi oluliste tööde hulka kuuluvad järgmised:
- Konrad Zuse "Z-masinad". Z3 (1941) on esimene masin, mis suudab töötada kahendarvude põhjal ja töötada reaalarvudega. 1998. aastal osutus Z3 Turingiga ühilduvaks ja pälvis seega esimese arvuti tiitli.
- Atanasoff-Berry arvuti (1941) põhines vaheruumidel ja sellel oli kahendarvuline alus ning kondensaatoripõhine mäluriistvara.
- Inglismaal toodetud arvuti Colossus (1944) näitas, et tuhandete torude kasutamine võib vaatamata piiratud püsivara (installitavusele) anda piisavalt usaldusväärse tulemuse. II. Seda kasutati Teises maailmasõjas Saksa relvajõudude salajase side analüüsimiseks.
- Harvard Mark I (1944), piiratud seadistatavusega arvuti.
- USA armee välja töötatud ENIAC (1946) põhineb kümnendkohtade baasil ja on esimene üldotstarbeline elektrooniline arvuti.
Tuvastades ENIAC varjuküljed, töötasid arendajad paindlikuma ja elegantsema lahenduse kallal ning pakkusid välja seda, mida nüüd nimetatakse varjatud tarkvaraarhitektuuriks või laiemalt von Neumanni arhitektuuriks. Pärast selle disaini esmakordset mainimist John von Neumanni (1945) väljaandes valmis esimene selle arhitektuuri põhjal välja töötatud arvutitest Ühendkuningriigis (SSEM). Aasta hiljem sama arhitektuuri omandanud ENIAC sai nimeks EDVAC.
Kuna peaaegu kõik tänapäeva arvutid on selle arhitektuuriga kohanenud, siis arvuti sözcüSeda kasutatakse ka päeva määratlusena. Seega, selle definitsiooni kohaselt, kuigi mineviku seadmeid ei loeta arvutiteks, viidatakse neile ajaloolises kontekstis siiski kui nendele. Kuigi arvuti juurutamine on alates 1940. aastatest läbi teinud põhimõttelisi muudatusi, on enamik neist jäänud truuks von Neumanni arhitektuurile.
Pärast seda, kui kosmosetorupõhised arvutid jäid kogu 1950. aastatel kasutusse, levisid 1960. aastatel kiiremad ja odavamad transistoripõhised arvutid. Nende tegurite tagajärjel on arvutid enneolematul tasemel üle viidud masstootmisele. 1970. aastateks näitasid integraallülituse juurutamine ja mikroprotsessorite, näiteks Intel 4004, arendamine taas jõudluse ja töökindluse tohutut kasvu ning kulude vähenemist. 1980. aastatel hakkasid arvutid oma igapäevase elu paljude mehaaniliste seadmete, näiteks pesumasinate juhtimisseadmetes oma koha võtma. Samal perioodil olid personaalarvutid populaarsust kogumas. Lõpuks, Interneti arenguga 1990. aastatel on arvutid muutunud tavalisteks seadmeteks nagu televisioon ja telefon.
Von Neumanni arhitektuuri järgi koosnevad arvutid neljast põhikomponendist, arvutil on aritmeetiline loogika.
mälu
Arvuti mälu võib käsitleda kui numbreid sisaldavat lahtrite kogumit. Selle saab kirjutada igasse lahtrisse ja selle sisu saab lugeda. Igal lahtril on kordumatu aadress. Üheks käsuks oleks näiteks lahtrinumbri 34 summa lahtriga number 5.689 summeerimine ja selle asetamine lahtrisse 78. Numbrid, mida need sisaldavad, võivad olla ükskõik millised, arv, käsk, aadress, täht jne. Ainult seda kasutav tarkvara määrab selle sisu olemuse. Suurem osa tänapäevastest arvutitest kasutab andmete salvestamiseks kahendnumbreid ja iga lahter võib sisaldada 8 bitti (st ühte baidi).
Seega võib bait tähistada 255 erinevat numbrit, kuid need võivad olla ainult vahemikus 0 kuni 255 või vahemikus -128 kuni +127. Kui kasutatakse mitu üksteise kõrval asetsevat baiti (tavaliselt 2, 4 või 8), on võimalik salvestada palju suuremaid numbreid. Kaasaegsete arvutite mälu sisaldab miljardeid baite.
Arvutitel on kolme tüüpi mälu. Protsessori registrid on ülikiired, kuid nende maht on väga piiratud. Neid kasutatakse protsessori vajaduse rahuldamiseks juurdepääsuks palju aeglasemale põhimälule. Põhimälu on jagatud juhusliku juurdepääsu mäluks (REB või RAM, muutmälu) ja kirjutuskaitstud mäluks (SOB või ROM, kirjutuskaitstud mälu). Seda saab RAM-i kirjutada igal ajal ja selle sisu säilib ainult seni, kuni toide säilib. Sisaldab teavet, mida saab ainult ROM-is lugeda ja eelnevalt laadida. See säilitab selle sisu olenemata tugevusest. Näiteks kui kõik andmed või käsud asuvad RAM-is, asub see BIOS-i ROM-il, mis reguleerib arvuti riistvara.
Mälu viimane alamtüüp on vahemälu. See asub protsessoris ja on kiirem kui põhimälu ning selle maht on suurem kui registritel.
Sisend / väljund on tööriist, mida arvuti kasutab välismaailma andmete vahetamiseks. Tavaliselt kasutatavad sisendüksused hõlmavad klaviatuuri ja hiirt ning väljundiks ekraani (või vaatajat, monitori), kõlarit ja printerit. Püsi- ja optilised kettad seevastu võtavad enda kanda mõlemad ülesanded.
Arvutivõrgud
Arvuteid on multimeediumis teabe koordineerimiseks kasutatud alates 1950. aastatest. USA sõjaväe (SAGE) süsteem oli esimene ulatuslik näide sellistest süsteemidest ja oli teerajajaks paljudele eriotstarbelistele kaubanduslikele süsteemidele, nagu see süsteem (Saber). 1970. aastatel panid Ameerika insenerid sõjaväe raames läbi viidud projekti raames arvutite (ARPANET) ühendamise teel aluse tänapäeval tuntud arvutivõrgule. Aja jooksul ei piirdunud see arvutivõrk ainult sõjaväe ja akadeemiliste üksustega, vaid laienes ja tänapäeval on miljonid arvutid sisemiselt moodustatud Bilgisunar (Interneti- või üldine võrk). 1990. aastatel levisid arvutivõrgud Šveitsis CERNi uurimiskeskuses välja töötatud protokollide nimega Global Network (World Wide Web, WWW), selliste rakendustega nagu e-post ja odavate riistvaralahendustega nagu ethernet.
riistvara
Riistvara mõiste hõlmab kõiki arvuti kompimiskomponente.
| Välisseadmed (sisend / väljund) | GIRIS | Hiir, klaviatuur, juhtnupp, brauser |
| väljapääs | Monitor, printer, kõlar | |
| Mõlemad | Diskett, kõvaketas, optiline ketas | |
| Lingi üksused | Lühimaa | RS-232, SCSI, PCI, USB |
| Pikamaa (arvutivõrgud) | Ethernet, ATM, FDDI |
Sisend- / väljundühikud
Sisend / väljund võimaldab sidet andmetöötlussüsteemi erinevate funktsionaalsete üksuste (alamsüsteemide) vahel või infosignaalide saatmist otse nendele liidestele.
Sisendid on erinevatelt seadmetelt vastuvõetud signaalid. Väljundid on nendele üksustele saadetud signaalid. I / O-seadmeid kasutab kasutaja (või muud süsteemid) arvutiga ühenduse loomiseks. Näiteks klaviatuur ja hiir on arvuti sisendseadmed. Ekraan, kõlar ja printer on arvuti väljundseadmed. Erinevad seadmed kasutavad arvutiga ühenduse loomiseks sisend- ja väljundsignaale. Näideteks võivad olla modem ja ühenduskaardid.
Klaviatuur ja hiir võtavad sisendina kasutajate füüsilised liikumised ja viivad need füüsilised liigutused arvutitele arusaadavale tasemele. Väljundüksused (näiteks printer, kõlar, ekraan) võtavad arvuti poolt toodetud väljundsignaalid sisendsignaalina ja teisendavad need signaalid väljunditeks, mida kasutajad saavad näha ja lugeda.
Arvuti arhitektuuris moodustavad keskseade (CPU) ja põhimälu arvuti südame. Kuna mälu suudab otse lugeda keskseadme andmeid ja kirjutada andmeid otse keskseadmesse oma juhistega. Näiteks võtab disketiseade arvesse sisend- ja väljundsignaale. Keskseadme sisend- / väljundmeetodite pakkumine aitab seadmete draivereid täiendada madalama taseme arvutiprogrammeerimisel.
Kõrgel tasemel opsüsteemid ja kõrgel tasemel programmeerimine võimaldavad töötada, eristades ideaalseid sisend- ja väljundmõisteid ning põhielemente. Näiteks sisaldab C-programmeerimiskeel funktsioone tarkvara sisend- / väljundkorrastamiseks. Need funktsioonid võimaldavad andmeid failidest lugeda ja nendesse failidesse kirjutatud andmeid.
tarkvara
Tarkvara mõiste kirjeldab kõiki mittemateriaalseid komponente arvutis: tarkvara, protokollid ja andmed on kõik tarkvara.
| OS | Unix / BSD | UNIX V, AIX, HP-UX, Solaris (SunOS), FreeBSD, NetBSD, IRIX |
| GNU / Linux | Linuxi distributsioonid | |
| 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 | |
| Sisseehitatud ja reaalajas opsüsteemid | Manustatud operatsioonisüsteemid | |
| Raamatukogud | Multimeedia | DirectX, OpenGL, OpenAL |
| Tarkvara kogu | C raamatukogu | |
| Andmed | Suhtlusreegel | TCP / IP, Kermit, FTP, HTTP, SMTP, NNTP |
| Dokumendivormingud | HTML, XML, JPEG, MPEG, PNG | |
| kasutajaliides | Graafiline kasutajaliides (WIMP) | Microsoft Windows, GNOME, KDE, QNX Photon, CDE, GEM |
| Tekstiline kasutajaliides | Käsurida, kest | |
| Diğer | ||
| taotlus | kontor | Tekstiprotsessor, töölaua avaldamine, esitlustarkvara, andmebaaside haldussüsteem, arvutustabel, raamatupidamistarkvara |
| Juurdepääs arvutile | Skanner, e-posti klient, globaalne veebiserver, kiirsuhtlustarkvara | |
| disain | Arvutipõhine disain, Arvutipõhine tootmine | |
| Äritegevus | Mobiilgraafika redaktor, Suunatud graafika redaktor, 3D modelleerija, Animatsiooniredaktor, 3D arvutigraafika, Videotöötlus, Piltide töötlemine | |
| Numbriline heli | Digitaalne heliredaktor, helipleier | |
| Tarkvaratehnika | Koostaja, tõlkija, tõlk, silur, tekstiredaktor, integreeritud arenduskeskkond, jõudluse ülevaade, muudatuste juhtimine, tarkvara konfiguratsiooni haldamine | |
| Mängud | Strateegia, seiklus, mõistatus, simulatsioon, rollimäng, interaktiivne ilukirjandus | |
| Ek | Artificial +, viirusetõrjetarkvara, dokumendihaldur |
Ole esimene, kes kommenteerib