Историята на компютъра
Компютрите са много готино нещо.Но как работят?Първо ще кажем как са били измислени.Компютърът (или електронноизчислителна машина) е машина за автоматизирани изчисления, която е построена от електронниелементи. Нейното основно предназначение е обработка на информация (данни), представени в цифров (дигитален) вид. Тази обработка се извършва съгласно някакъв алгоритъм, представен в компютъра като програма. Програмата е последователност от инструкции, които водят до решаването на някакъв конкретен проблем или клас от проблеми. Първите електронноизчислителните машини са създадени с появата на електронните технологии в края на Втората световна война. И преди това са съществували изчислителни машини, но те са от механичен тип.Първите електронни компютри са били много скъпи и големи — с размерите на стая. Това ограничавало тяхната употреба само до научни изчисления, често за военни цели. ENIAC например е бил създаден за балистични изчисления, но по-късно е използван за проверка на конструкцията на водородната бомба. Това изчисление, проведено от 15 декември 1945 до януари 1946, включило над един милион перфокарти с данни, и показало, че водородната им бомба не би работила както трябва. (Много от съвременните суперкомпютри също се използват за симулации, включващи ядрени оръжия.) Британският Colossus пък е използван за разбиване на вражеските кодове през Втората световна война. С развитието на универсалните компютри приложенията им стават практически неизчерпаеми. Основната им функция си остава обработката на данни, но тя придобива много мащабни размери — особено след създаването на глобалната мрежа Интернет. Информацията става все по-важна част от живота на хората, а с това и самите компютри. Развитието на комуникациите и натрупването на огромни количества информация довежда до необходимостта тя да се систематизира.
Основни компоненти на компютъра
Почти всички съвременни компютри са изградени съгласно архитектурата, описана от Джон фон Нойман. Според нея компютърът се състои от три основни компонента:процесор,памет и входно-изходни устройства.
Следва кратко описание на основни съставни части на един съвременен персонален компютър:
Процесор
АЛУ изпълнява целочислените (събиране, изваждане и т.н.), логическите (И, ИЛИ, НЕ) и сравнителните операции.
Управляващото устройство следи къде се намира следващата за изпълнение инструкция в паметта и се грижи резултатът от изпълнението на инструкцията да бъде записан в паметта, ако това е посочено в програмата.
Регистровия блок или бързо достъпни клетки. Използва се за служебни цели на УУ и АЛУ и като свръх бърза памет за съхраняване на получаваните резултати.
Дънна платка
- Дънната платка (MotherBoard) е една от основните хардуерни части на компютъра.Чрез нея се свързват всички останали части — процесор, памет, входно-изходни устройства. Като цяло архитектурата на всяка дънна платка се състои от 2 основни елемента — северен (North bridge) и южен (South bridge) мост.
Оперативна памет
- Оперативната памет е последователност от номерирани клетки с еднаква големина, съдържащи информация. Тази информация може да е инструкция, която процесорът трябва да изпълни, или данни, които трябва да се обработят. Всяка клетка има адрес, чрез който програмата се обръща към необходимото място в паметта. Оперативната памет също така бива наричана памет от 1-во ниво, според отдалечеността от процесора. По принцип тя се дели на ROM (Read Only Memory) и RAM (Random Access Memory).
Най-близка до процесора и най-често вградена в него е малка по-размер памет, наречена кеш памет (процесорен кеш). Времето за достъп до тази памет е най-малко. Кешът най-често е разделен на две части — за данни и за инструкции. Процесорът зарежда в кеша си (на база евристични алгоритми) части от оперативната памет, наречени линии, за да ускори изчислителния процес. Поради факта, че оперативната памет работи със скорост, която е в пъти по-малка от тази на процесора, когато последният трябва да ползва ОП, се налага да изчака, което е продиктувало създаването на процесорния кеш. Процесорният кеш за разлика от ОП не може да бъде директно адресиран от програмиста.
Оперативната памет се различава от външната памет по това, че в нея се съхраняват активните програми, т.е. тези, които се изпълняват в момента от процесора. Чрез техника, наречена суопинг (swapping), външната памет (обикновено твърд диск) може да се използва като оперативна. Външната памет под формата на твърд диск се нарича обикновено памет от 2-ро ниво.
Съществува и понятието памет от 3-то ниво, която се използва при компютри с големи изисквания за количеството на съхранените данни. Такива системи са библиотеките от ленти, които могат да съхранят огромно количество информация, но времето за достъп до нея е огромно, защото самата лента трябва да бъде поставена в четящото устройство от автомат, като бъде физически преместена от мястото на съхранение.
Дънната платка, процесорът, оперативната памет и захранващият блок се намират монтирани в т.нар. системен блок или компютърна кутия, към която се свързват входно-изходните устройства — обикновено твърд диск, флопидисково устройство, монитор, клавиатура, мишка и др.
Развитието на компютърните системи през годините
17 век - Паскал и Лайбниц разработват някои от първите примитивни изчислителни машини на механичен принцип.
Средата на 19 век - Чарлс Бебидж проектира “аналитична машина” - механично устройство, обединяващо вход от перфокарти, памет, изчислителен блок, автоматичен изход и което е най важно - последователност от инструкции, които управляват неговото функциониране. В тази дейност Бебидж е подпомаган от Ада Байрон - дъщеря на лорд Байрон. Програмният език Ада е наречен на нейно име. 1936 г. - английският математик А. Тюринг доказва, че всеки алгоритъм може да бъде реализиран с помощта на дискретен автомат. 1939 г. - Джон Атанасов създава първата електронно изчислителна машина. Тя е с 300 електронни лампи. Има вход и изход. Има памет и работи.... .В създаването и са използвани няколко новаторски принципа: Двоична бройна система; Регенеративна памет; Логически схеми и електронни компоненти за обработка и съхранение на данните. 1946 г. - Джон фон Нейман публикова статията "Предварително обсъждане логическата конструкция на ЕИМ",в която представя основните принципи за създаване на компютър. 1946 г. - учени от Университета в Пенсилвания обявяват създаването на първия многоцелеви компютър в света. Той се нарича ENIAC. Построен е на принципите открити от Джон Атанасов. 1957 г. - Б. Нойс и Г.Мур създават първата в света компания за производство на полупроводникови прибори. След десет години те създават фирмата "Intel Corporation". 1973г. - след дългогодишно съдебно разбирателство, за това кой пръв е създал компютъра, съдът се произнася в полза на Джон Атанасов, който е обявен за бащата на компютъра. 1976г. - Стив Возняк и Стив Джобс създават Apple Computer и разработват първия персонален компютър Apple 1. 1981г. - фирмата IBM създава IBM Personal Computer, с който се легитимира новоизлюпената промишленост за персонални компютри. 1990г. – компютърът започва да обработва сложни данни. Той се превръща от електронно изчислителна машина в сложно многофункционално устройство, подпомагащо работата на човека във всички обществени сфери. Започва процес на информатизация на обществото.
Компютъра на бъдещето
Компютърът на бъдещето е квантовия компютър,който много скоро ще стане реалност.Учените твърдят, че квантовите компютри потенциално са способни мигновено да правят изчисления, с които обикновените компютри се справят за години.Учените считат, че най-простият квантов компютър ще работи 1000 пъти по-бързо от съвременните компютри. Още едно преимущество на компютрите на бъдещето се заключава в липсата от необходимост на структуриране на базите данни. Потенциалната способност на квантовите компютри да изпълняват комплексни алгоритми позволява да намират нужната информация в неорганизиран вид. Изследователите твърдят също така, че квантовите компютри могат да осъществяват мигновено предаване на данни с помощта на телепортация.Друго неосъществимо и нереалистично при днешните компютри е паралелната обработка на данни.Кватновият компютър ще може да извърщва 64 000 изчисления наведнъж и напрактика ще разбие всички кодиращи системи,съществуващи в момента.Прототип на квантовия компютър е направен,но той е с размерите на хладилник.Най-добрите учени и университети работят усилено за направата на компютъра на бъдещето.
