Ответы к ГОСу / 41

41

В современном понимании словосочетание вычислительная машина, чаще всего ассоциируется с различными видами компьютеров, однако история этого понятия началась гораздо раньше, чем появился первый компьютер.

Ещё в 1623 г. немец Вильгельм Шикард (нем. Wilhelm Schickard) создал свои Считающие часы, которые стали первым автоматическим калькулятором. В своих письмах к Иоганну Кеплеру он объяснял, как пользоваться его машиной для расчёта астрономических таблиц. Машина Шикарда умела складывать и вычитать шестизначные числа, оповещая звонком о переполнении. Для более сложных вычислений на ней был установлен набор костяшек Непера. Оригинальная машина была утеряна до двадцатого столетия, но в 1960 году была построена её точная работающая копия.

В 1642 г. француз Блез Паскаль создал суммирующую машину "Паскалину", помогающую сложению чисел. Это было механическое устройство в виде ящичка с многочисленными шестерёнками. Складываемые числа вводились в машину при помощи соответствующего поворота наборных колёсиков. На каждое из этих колёсиков, соответствовавших одному десятичному разряду числа, были нанесены деления от 0 до 9. При вводе числа, колёсики прокручивались до соответствующей цифры. Совершив полный оборот избыток над цифрой 9 колёсико переносило на соседний разряд, сдвигая соседнее колесо на 1 позицию. Машина Паскаля позволяла выполнять не только сложение, но и другие операции, однако при этом требовала применения довольно неудобной процедуры повторных сложений.

В 1673 году Готфрид Вильгельм Лейбниц изготовил первый механический калькулятор, позволявший легко выполнять вычитание, умножение и деление.

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.

В 1820 году француз Тома де Кальмар наладил промышленный выпуск арифмометров.

Арифмометр (от греч. αριθμός — число) — настольная механическая вычислительная машина с ручным приводом для выполнения сложения, вычитания, умножения и деления.

Разработанная в 1823 г. разностная машина англичанина Чарльза Бэббиджа предназначалась для расчётов математических таблиц.

Изучение работ Бэббиджа и его советы помогли шведскому изобретателю Перу Георгу Шойцу (швед. Georg Scheutz) начиная с 1854 года построить несколько разностных машин, а в 1859 даже продать одну из них канцелярии английского правительства.

Ещё одна Разностная машина, построенная вскоре Мартином Вибергом (швед. Martin Wiberg), также была в своей основе улучшенной версией машины Чарльза Бэббиджа и использовалась для расчёта и публикации печатных логарифмических таблиц.

К 1890 году американцем Германом Холлеритом была разработана электрическая табулирующая система, которая использовалась в переписях населения США в 1890-м и 1900-м годах.

В 1938 году немецкий инженер Конрад Цузе на квартире родителей построил свою первую машину, названную Z1. Это была пробная модель полностью механической программируемой цифровой вычислительной машины. В том же году Цузе приступил к созданию машины Z2. А в 1941 году Цузе создаёт первую вычислительную машину, обладающую всеми свойствами современного компьютера Z3.

Компью́тер (англ. computer — «вычислитель»), ЭВМ (Электронная Вычислительная Машина) — машина для проведения вычислений, а также приёма, переработки, хранения и выдачи информации по заранее определённому алгоритму.

Память — способность к сохранению, накоплению и воспроизведению информации.

Оперативная память (ОЗУ) — память, предназначенная для временного хранения данных и команд, необходимых процессору для выполнения им операций. Оперативная память передаёт процессору команды и данные непосредственно, либо через кэш-память. Каждая ячейка оперативной памяти имеет свой индивидуальный адрес.

Жёсткий диск (англ. hard disk drive, HDD, другие названия — винчестер, накопитель на жёстких магнитных дисках — НЖМД) — устройство для хранения информации.

В отличие от «гибкого» диска (дискеты) — информация записывается на жёсткие (алюминиевые или стеклянные) пластины, покрытые слоем ферромагнитного материала. Считывающие головки в рабочем режиме не касаются поверхности пластин благодаря тонкой прослойке воздуха, образуемой при быстром вращении дисков.

Своё второе название — «винчестер» — жёсткий диск получил благодаря фирме IBM, которая в 1973 выпустила жёсткий диск модели 3340, впервые объединивший в одном неразъёмном корпусе диски и считывающие головки. При его разработке инженеры использовали краткое внутреннее название «30-30», что означало два модуля (в максимальной компоновке) по 30 Мб каждый. Kenneth E. Haughton, руководитель проекта, по созвучию с обозначением винтовки «30-30» компании «Winchester» предложил назвать этот диск «винчестером». В Европе и Америке название «винчестер» вышло из употребления в 1990-х годах.

Современные жёсткие диски, как правило, совершают 5400, 7200, 10000 оборотов в минуту (90 или 120 об/с). Первый жёсткий диск для персонального компьютера (IBM XT) имел ёмкость 5 Мб; ёмкость современных винчестеров достигает 500 Гб. В отличие от принятой в информатике системе приставок, обозначающих кратную 1024 величину (кило=1024, мега=1048576 и т. д.), производителями при обозначении ёмкости жёстких дисков используются кратные 1000 величины. Так, например, «настоящая» ёмкость жёсткого диска, маркированного как «200 Гб», составляет 186,2 Гб.

Центра́льный проце́ссор (ЦП, центральное процессорное устройство (CPU) (ЦПУ), процессор или микропроцессор) — процессор машинных инструкций, основная часть аппаратного обеспечения компьютера, в которой происходит основная часть обработки информации, вычислительный процесс. Если все свойства ЦПУ реализованы внутри единственной микросхемы, её называют микропроцессором. С середины 70-х подобные устройства практически вытеснили прочие типы ЦПУ, вследствие чего термин стал часто восприниматься синонимом слова микропроцессор. Тем не менее центральные процессорные устройства некоторых суперкомпьютеров и сегодня представляют собой сложные комплексы больших и сверхбольших интегральных схем.

Устройства ввода-вы́вода — класс устройств в типовой архитектуре ЭВМ, предоставляющих компьютеру возможность взаимодействия с внешним миром (с пользователями, а также с другими компьютерами).

Устройства ввода:

1. клавиатура

2. указательные устройства — мышь, трекбол, тачпад

3. джойстик

4. световое перо

5. планшет

6. микрофон

7. сканер

Устройства вывода:

1. монитор

2. принтер

3. плоттер

4. динамик, колонки, наушники

Устройства ввода/вывода:

1. дисковод

2. различные порты

3. различные сетевые интерфейсы.

Чипсет — набор микросхем (может быть и в одной микросхеме), являющийся интерфейсом между составными частями компьютера, такими, как ЦП, ОЗУ, ПЗУ, Порты ввода/вывода.

Для связи основных устройств компьютера между собой используется специальная информационная магистраль, обычно называемая инженерами шиной. Шина состоит из трех частей:

1. шина адреса, на которой устанавливается адрес требуемой ячейки памяти или устройства, с которым будет происходить обмен информацией;

2. шина данных, по которой собственно и будет передана необходимая информация; и, наконец,

3. шина управления, регулирующей этот процесс (например, один из сигналов на этой шине позволяет компьютеру различать между собой адреса памяти и устройств ввода/вывода).

Рассмотрим в качестве примера, как процессор читает содержимое ячейки памяти. Убедившись, что шина в данный момент свободна, процессор помещает на шину адреса требуемый адрес и устанавливает необходимую служебную информацию (операция – чтение, устройство – ОЗУ и т.п.) на шину управления. Теперь ему остается только ожидать ответа от ОЗУ. Последнее, “увидев” на шине обращенный к нему запрос на чтение информации, извлекает содержимое необходимой ячейки и помещает его на шину данных. Разумеется, реальный процесс значительно подробнее. Особо отметим, что обмен по шине при определенных условиях и при наличии определенного вспомогательного оборудования может происходить и без непосредственного участия процессора, например, между устройством ввода и внутренней памятью.

Подчеркнем также, что описанная нами функциональная схема на практике может быть значительно сложнее. Современный компьютер может содержать несколько согласованно работающих процессоров, прямые информационные каналы между отдельными устройствами, несколько взаимодействующих магистралей и т.д. Тем не менее, если понимать наиболее общую схему, то разобраться в конкретной компьютерной системе будет уже легче.

Магистральная структура позволяет легко подсоединять к компьютеру именно те внешние устройства, которые нужны для данного пользователя. Благодаря ей удается скомпоновать из стандартных блоков любую индивидуальную конфигурацию компьютера.