Компьютер

Компьютер (англ. computer) — бул эсептөөлөрдү жүргүзүүчү машина, жана бир алгоритм (компьютердик програм) менен маалыматты кабыл алуу, сактоо, иштетүү, чыгарууну аткарат. Компьютерлер жаңы чыгып баштаганда, ал жалаң гана эсептөөнү аткарат деген пикирден улам ЭЭМ (электрондук эсептөө машинаси) деп аталып калган. Бирок азыркы күндө ЭЭМдин кызматы - башкаруу болуп эсептелет.

Алдында турган маселелерди компьютер кайсы бир механикалык кыймылдын, электрондордун, фотондордун, кванттык бөлүкчөлөрдүн агым кыймылынан же жакшы изилденген башка физикалык кубулуштартардын жардамы менен аткарат. Бизге эң белгилүү бул - электрондук персоналдык компьютер.

Компьютердин архитектурасы чечип жаткан маселени түздөн түз, изилденип жаткан физикалык кубулуштарды чагылдырып (математикалык аныктама менен), моделдештируу мүмкүнчүлүгү бар. Ошентип, электрондук агымдар дамба жана суу сактагычтарды моделдештиргенде суунун агымы катары колдонулган. Мындай жол менен 1960-жылдарда аналогдук электрондук компьютерлер иштеген, бирок бүгүнкү күндө андай ЭЭМдер абдан сейрек кезигет.

Кезектеги компьютердердин көбүндө чечип жаткан маселени математикалык тил менен жазышат, мында бүт маалымат экилик эсептөө системасында жазылат, бул бүт эсептөөлөр логика алгебрасын гана колдонууга алып келет. Бүткүл математиканы логика алгебрасынын операцияларына алып келегенге мүмкүндүк бар, ошондуктан компьютер абдан зор маселелерди чече алат.

Компүютерлер бүт эсептерди чыгара албайт. Компүтер эсептей албаган маселелерди англис математик Алан Тьюринг жазып чыккан.

Эсептелген маалымат ар кандай киргизүү-чыгаруу аппараттардын жардамы менен берилет: лампалык индикаторлор, мониторлор, принтерлер.

Жаңы колдонуучулар жана өзгөчө балдар компүтер - жөн эле машина экенин, ал өзүнчө "ойлоно", "түшүнө" албаганын кыйынчылык менен кабыл алат. Компьютер программа менен берилген белги, сызык, түстөрдү маалымат чыгаруу жабдыгы аркылуу механикалык түрдө чыгарат. Адамдын мээси өзү экрандагы белгилерди (образдары, санариптерди, сөздөрдү) кабыл алып, аларга маани берет.

Тарыхы[түзөтүү | булагын түзөтүү]

3000 BC д. — кыязы, биринчи абакус, абакус Байыркы Вавилондо ойлоп табылган.

190 BC д. - Кытайда пайда болгон сабандагы уруктары бар абакустун «заманбап» версиясы жөнүндө биринчи сөз [9] - суанпан.

Биздин заманга чейинки 2-кылым д. - "Antikythera механизми" Грецияда жасалган [10] - тиштүү механизмдерге негизделген механикалык түзүлүш, ал адистештирилген астрономиялык компьютер.

13-кылымда Лулл Рэймонд үчтүк логикага ылайык курулган кагаз тегерекчелер түрүндөгү логикалык машинаны жараткан.

1492 - Леонардо да Винчи өзүнүн күндөлүктөрдүн биринде он тиш шакекчелери бар 13 биттик кошуучу түзүлүштүн эскизин берет. Бул чиймелерге негизделген жумушчу аппарат 20-кылымда гана курулганына карабастан, Леонардо да Винчинин долбоорунун чындыгы тастыкталган.

Паскальдын суммалоочу машинасы

16-кылым - Россияда абакус пайда болгон, анда зымга 10 жыгач шар болгон.

1623 - Вильгельм Шикард, Тюбинген университетинин профессору, алты орундуу ондук сандарды кошуу жана кемитүү үчүн тиштүү дөңгөлөктөрдүн негизинде («сааттарды эсептөө») түзүлүштү иштеп чыкты. Бул аппарат ойлоп табуучунун тирүү кезинде ишке ашырылган-жокпу, так белгилүү эмес, бирок 1960-жылы ал кайра жаралып, бир топ иштей тургандыгы далилденген.

1630 - William Oughtred жана Ричард Деламайн тегерек жана тик бурчтуу слайд эрежелерин түзөт.

1642-жыл - Блез Паскаль Паскалинаны, биринчи механикалык санариптик эсептөө приборун ишке ашырган жана атактуу болгон. Прототиби аппарат беш орундуу ондук сандарды кошуп жана кемитти. Паскаль ондон ашык мындай эсептегичтерди чыгарган жана акыркы моделдер сегиз ондук бөлүктөн турган сандар менен иштеген.

1673 - атактуу немис философу жана математики Готфрид Вильгельм Лейбниц көбөйтүү, бөлүү, кошуу жана кемитүү амалдарын аткарган кошуу машинасын курган. Лейбниц кийинчерээк экилик санауу системасын сүрөттөп, экилик сандардын кээ бир топтору биринин астына жазылса, вертикалдык мамычалардагы нөлдөр жана бирдиктер үзгүлтүксүз кайталанып тураарын ачкан жана бул ачылыш аны математиканын таптакыр жаңы мыйзамдары бар деген ишенимге алып келген. . Лейбниц экилик кодду алмашып турган активдүү жана пассивдүү жөнөкөй циклдердин негизинде иштей ала турган механиканын системасы үчүн оптималдуу деп чечкен. Ал механикада бинардык кодду колдонууга аракет кылып, жада калса өзүнүн жаңы математикасынын негизинде иштеген компьютердин чиймесин да жасаган, бирок көп өтпөй ал өз доорунун технологиялык мүмкүнчүлүктөрү мындай машинаны түзүүгө мүмкүндүк бербегенин түшүнгөн[11].

Болжол менен ошол эле мезгилде Исаак Ньютон математикалык анализдин негизин салган [факттын мааниси?].

17-кылымда Кытайда абакус менен шакек жасалган[12].

1723-жыл – Немис математик жана астроном Кристиан Людвиг Герстен Лейбництин эмгегинин негизинде арифметикалык машина жасаган. Машина сандарды көбөйткөндө бөлүктүн санын жана ырааттуу кошуу амалдарынын санын эсептеп чыккан. Мындан тышкары, ал маалыматтарды киргизүүнүн тууралыгын көзөмөлдөө мүмкүнчүлүгүн берген.

1786-жыл – Немис аскер инженери Иоганн Мюллер өзүнүн жердеши Филипп Хан [13] ойлоп тапкан Лейбництин тепкичтүү роликтериндеги механикалык эсептегичти өркүндөтүү боюнча иштин жүрүшүндө «айырмалоочу машина» - адистештирилген машина идеясын сунуш кылган. айырма ыкмасы менен эсептелген логарифмдерди таблицалоо үчүн кошуу машинасы.

1801 - Джозеф Мари Жаккард программалоочу токуу станогун курду, анын программасы перфокарталардын топтомун колдонуу менен орнотулган.

1820 - кошуу машиналар биринчи өнөр жай өндүрүшү. Чемпионат француз Томас де Колмарга таандык.

1822 – Англис математики Чарльз Бэббидж биринчи айырма кыймылдаткычын (математикалык таблицаларды автоматтык түрдө куруу үчүн атайын кошуучу машина) ойлоп тапкан, бирок кура алган эмес (караңыз: Чарльз Бэббидждин Айырма кыймылдаткычы).

1840-жыл - Томас Фаулер (англисче Улуу Торрингтон) үчтүк симметриялык санауу системасы бар жыгач үчтүк кошуу машинасын курган [14][15].

1855 - Стокгольмдук бир туугандар Джордж жана Эдвард Шейц Чарльз Бэббидждин эмгегинин негизинде биринчи айырма кыймылдаткычын курушкан.

1876-жыл – орус математиги П.Л.Чабышев ондуктарды үзгүлтүксүз берүү менен жыйынтыктоочу аппаратты түзгөн. 1881-жылы ал көбөйтүү жана бөлүү үчүн префикс (Чебышевдин кошуу машинасы) да иштеп чыккан.

1884-1887 - Холлерит 1890 жана 1900 жана 1897-жылы Россия империясынын АКШ эл каттоодо колдонулган электр табуляция системасын иштеп чыккан.

1912-жыл – орус окумуштуусу А.Н.Крыловдун долбоору боюнча кадимки дифференциалдык теңдемелерди интегралдоочу машина түзүлгөн.

АКШ казынасынын «Эсептөө бөлүмү» эсептөөчү машиналар залы. 1920s

1927 - механикалык аналогдук компьютер Vanevar Буш тарабынан Массачусетс технологиялык институтунда (MIT) иштелип чыккан [16].

1938-жыл – Немис инженери Конрад Зузе 1935-жылы Берлин политехникалык институтун бүтүргөндөн көп өтпөй Z1 деп аталган биринчи унаасын жасаган. (Гельмут Шрейер анын авторлоштору катары да айтылган). Бул толугу менен механикалык программалоочу санариптик машина. Модель сыноо болгон жана практикалык иште колдонулган эмес. Анын калыбына келтирилген версиясы Берлиндеги Германиянын техникалык музейинде сакталып турат. Ошол эле жылы Зузе Z2 машинасын түзө баштаган (Алгач бул компьютерлер V1 жана V2 деп аталчу. Немис тилинде "V-1" жана "V-2" сыяктуу угулат жана ракеталар менен чаташтырбоо үчүн, компьютерлер Z1 жана Z2 деп өзгөртүлгөн.

ENIAC компьютери

1941 - Конрад Зусе заманбап компьютердин бардык касиеттерине ээ болгон биринчи Z3 компьютерин жараткан.

1942-жыл - Айова университетинде Джон Атанасов жана анын аспиранты Клиффорд Берри Америка Кошмо Штаттарында биринчи электрондук санариптик компьютерди, ABC түзүшкөн (тактап айтканда, иштеп чыгышкан жана орното башташкан). Бул машина эч качан бүтпөгөнү менен (Атанасов активдүү кызматка кирген), тарыхчылар жазгандай, эки жылдан кийин ENIAC компьютерин жараткан Жон Маучлиге чоң таасирин тийгизген.

1943-жылдын аягы - британиялык Colossus атайын компьютери иштей баштады. Машина фашисттик Германиянын жашыруун коддорун чечмелөө үчүн иштеген.

1944-жылдын февраль – Говард Айкендин жетекчилиги астында америкалык инженерлердин тобу биринчи америкалык Марк I компьютерин иштеп чыгууну аякташкан. Орнотуу, жөндөө жана тестирлөөдөн өткөндөн кийин ал Америка деңиз флоту үчүн татаал баллистикалык эсептөөлөрдү жүргүзүү үчүн колдонула баштаган.

1944-жыл – Конрад Зусе андан да ылдамыраак компьютерди, Z4ти, ошондой эле биринчи жогорку деңгээлдеги программалоо тилин, Планкалкюлду иштеп чыкты.

1946-жыл - 1943-жылдан бери жашыруун иштелип чыккан биринчи универсалдуу электрондук санариптик ENIAC компьютери коомчулукка сунушталган.

1948-жылдын 4-декабрында СССР Министрлер Советинин Прогрессивдуу технологияны эл чарбасына киргизуу боюнча мамлекеттик комитети И.С.Брук жана Б.И.Рамеевдин санариптик электрондук эсептегичти ойлоп табуусун 10475 номери менен каттаган.

1950-жыл - Лебедевдин тобу Киевде биринчи советтик электрондук компьютер MESMди түзгөн.

1957-жыл – Америкалык NCR компаниясы транзисторлорду колдонгон биринчи компьютерди жараткан.

1958-жыл - Н.П. Брусенцов бир топ пикирлештер менен «Сетун» позициялык симметриялык үчтүк саналуу системасы бар биринчи үчтүк компьютерди курган.

Мур мыйзамы[түзөтүү | булагын түзөтүү]

Мур мыйзамынын диаграммасы. Транзисторлордун саны ар бир 2 жылда эки эсе көбөйөт

Интегралдык микросхема ойлоп табылгандан кийин компьютердик техниканын өнүгүшү кескин ылдамдады. 1965-жылы Intel корпорациясынын негиздөөчүсү Гордон Э. Мур байкаган бул эмпирикалык факты анын атынан Мур мыйзамы деп аталган. ЭЭМди миниатюризациялоо процесси да ушундай эле тездик менен өнүгүп жатат. Биринчи электрондук эсептөө машиналары (мисалы, 1946-жылы түзүлгөн ENIAC) тонналаган салмактагы, бүт бөлмөлөрдү ээлеген жана ийгиликтүү иштеши үчүн көп сандагы кызматкерлерди талап кылган чоң түзүлүштөр болгон. Алар ушунчалык кымбат болгондуктан, аларды өкмөттөр жана ири изилдөө уюмдары гана төлөй алат жана ушунчалык экзотикалык болгондуктан, мындай системалардын кичинекей бир уучтары келечектеги муктаждыктарды канааттандыра тургандай сезилди. Ал эми заманбап компьютерлер — алда канча күчтүү, кичине жана алда канча арзаныраак — чындап эле бардык жерде колдонула баштады.

Архитектура жана структура[түзөтүү | булагын түзөтүү]

түзөтүү

Компьютерлердин архитектурасы чечилип жаткан милдеттердин түрүнө жараша өзгөрүшү мүмкүн. Компьютердин архитектурасын оптималдаштыруу мүмкүн болушунча реалдуу түрдө изилденүүчү физикалык (же башка) кубулуштарды математикалык моделдөө максатында жүргүзүлөт. Ошентип, электрон агымы адамдын мээсинде дамбаларды, дамбаларды же кан агымын компьютердик симуляциялоодо суунун агымынын модели катары колдонулушу мүмкүн. Ушундай жол менен иштелип чыккан аналогдук компьютерлер 1960-жылдары кеңири таралган, бирок бүгүнкү күндө өтө сейрек болуп калды.

Фон Нейман архитектурасы

Гарвард архитектурасы

Компьютердик автобус архитектурасы каналдын архитектурасына каршы

Персоналдык компьютердин архитектурасы

Параллель эсептөө системаларынын классификациясы

Компьютердин эс тутуму

CPU

Аткарылган тапшырманын натыйжасы колдонуучуга ар кандай киргизүү/чыгарма түзүлүштөрү аркылуу көрсөтүлүшү мүмкүн, мисалы, лампа индикаторлору, мониторлор, принтерлер, проекторлор ж.б.

Кванттык компьютерлер

Негизги макала: Кванттык компьютер

Кванттык компьютер – маалыматтарды берүү жана иштетүү үчүн кванттык суперпозиция жана кванттык чырмалыш кубулуштарын колдонгон эсептөөчү түзүлүш. Кванттык компьютер бит менен эмес, кубиттер менен иштейт. Натыйжада, ал бир катар алгоритмдер боюнча кадимки компьютерлерден эбегейсиз зор артыкчылыкка жетишип, бардык мүмкүн болгон абалдарды бир эле учурда иштетүү мүмкүнчүлүгүнө ээ.

Толук кандуу кванттык компьютер дагы эле гипотетикалык түзүлүш болуп саналат, куруу мүмкүнчүлүгүнүн өзү кванттык теориянын олуттуу өнүгүшү менен байланышкан. Бул багыттагы өнүгүүлөр азыркы физиканын акыркы ачылыштары жана жетишкендиктери менен байланышкан. Азыркы учурда, аз татаалдыктагы туруктуу алгоритмин аткарган бир нече эксперименталдык системалар гана ишке ашырылган.

ЭЭМдин бул түрү үчүн биринчи [булагы 1976 күн көрсөтүлгөн эмес] практикалык жогорку деңгээлдеги программалоо тили Хаскеллге негизделген Quipper тили болуп эсептелет (Кванттык программалоону караңыз).

Дизайн өзгөчөлүктөрү

Тасма лента[түзөтүү | булагын түзөтүү]

Заманбап компьютерлер компьютердик технологиянын өнүгүшүнүн бардык мезгилинде иштелип чыккан конструктордук чечимдердин бардык спектрин колдонушат. Бул чечимдер, эреже катары, ЭЭМдин физикалык ишке ашырылышына көз каранды эмес, алар иштеп чыгуучулар таянган негиз болуп саналат. Төмөндө компьютер жаратуучулар туш болгон маанилүү маселелер болуп саналат:

Санариптик же аналогдук

Компьютерди долбоорлоодо негизги чечим санариптик же аналогдук система болобу. Санариптик компьютерлер дискреттик сандык же символикалык өзгөрмөлөр менен иштешсе, аналогдук компьютерлер келген маалыматтардын үзгүлтүксүз агымын иштетүү үчүн иштелип чыккан. Бүгүнкү күндө санариптик компьютерлер колдонуунун кеңири спектрине ээ, бирок алардын аналогдук кесиптештери дагы эле кээ бир атайын максаттар үчүн колдонулат. Бул жерде, мисалы, импульстук жана кванттык эсептөөдө колдонулган башка ыкмалар да мүмкүн экендигин белгилей кетүү керек, бирок азыр алар же жогорку адистештирилген же эксперименталдык чечимдер болуп саналат.

Жөнөкөйдөн татаалга чейин аналогдук компьютерлердин мисалдары: номограмма, слайд эрежеси, астроляб, осциллограф, телевизор, аналогдук үн процессору, автопилот, мээ [булагы 4232 күн көрсөтүлгөн эмес].

Эң жөнөкөй дискреттик эсептегичтердин арасында абакус же кадимки абакус бар; Бул типтеги системалардын эң татаалы суперкомпьютер.

Белгилөө[түзөтүү | булагын түзөтүү]

Ондук сан системасына негизделген компьютердин мисалы катары биринчи америкалык компьютер Марк I болуп саналат.

Эсептөө техникасынын өнүгүүсүндөгү эң маанилүү кадам сандардын экилик формада ички чагылдырылышына өтүү болду[17]. Бул эсептөөчү приборлордун жана перифериялык жабдуулардын конструкциясын бир топ жөнөкөйлөттү. Негизге экилик санауу системасын алуу арифметикалык функцияларды жана логикалык операцияларды жөнөкөйлөштүрүүгө мүмкүндүк берди.

Бирок бинардык логикага өтүү көз ирмемдик жана шартсыз процесс болгон эмес. Көптөгөн конструкторлор адамдарга көбүрөөк тааныш болгон ондук сан системасынын негизинде компьютерлерди иштеп чыгууга аракет кылышкан. Башка конструктордук чечимдер да колдонулду. Ошентип, алгачкы советтик машиналардын бири үчтүк санауу системасынын негизинде иштеген, аны колдонуу экилик системага салыштырмалуу көп жагынан пайдалуураак жана ыңгайлуу (Сетун үчтүк компьютердик долбоор таланттуу советтик инженер тарабынан иштелип чыккан жана ишке ашырылган. Брусенцов).

Академик Я.А.Хетагуровдун жетекчилиги астында «реалдуу убакыттын түзүлүштөрү үчүн экилик эмес коддоо системасынын өтө ишенимдүү жана коопсуз микропроцессору» иштелип чыккан, мында активдүү нөлгө ээ болгон 4 коддоо системасы колдонулган.

Бирок, жалпысынан алганда, ички маалыматтарды көрсөтүү системасын тандоо компьютердин иштөөсүнүн негизги принциптерин өзгөртпөйт - каалаган компьютер башкасын туурай алат.

Программалоо[түзөтүү | булагын түзөтүү]

Көбүрөөк маалымат алуу үчүн Программалоону караңыз.

Джон фон Нейман заманбап компьютерлердин архитектурасын түзүүнүн негиздөөчүлөрүнүн бири

Физикалык кайра конфигурациялоону талап кылбастан, конкреттүү, өзгөрүлмө нускамалардын топтомун (программаны) аткаруу машинанын жөндөмдүүлүгү ЭЭМдин негизги өзгөчөлүгү болуп саналат. Бул өзгөчөлүк машиналар программаны аткаруу процессин динамикалык башкаруу мүмкүнчүлүгүнө ээ болгондон кийин дагы өнүктү. Бул компьютерлерге маалыматтардын абалына жараша программалык инструкцияларды аткаруу тартибин өз алдынча өзгөртүүгө мүмкүндүк берет. Биринчи чындыгында иштеген программалоочу компьютер 1941-жылы немис инженери Конрад Зузе тарабынан иштелип чыккан.

Эсептөөлөрдүн жардамы менен компьютер белгилүү бир алгоритм боюнча маалыматты иштете алат. Компьютер үчүн ар кандай маселенин чечими – бул эсептөөлөрдүн ырааттуулугу.

Көпчүлүк заманбап компьютерлерде маселе алгач алар түшүнө ала турган формада сүрөттөлөт (бардык маалымат адатта бинардык формада – бирдик жана нөл түрүндө көрсөтүлөт, бирок компьютер бүтүн сандар сыяктуу башка негиздер боюнча ишке ашырылышы мүмкүн. мисалы, үчтүк компьютер, ошондуктан жана бүтүн эмес), андан кийин аны иштетүү боюнча иш-аракеттер логиканын жөнөкөй алгебрасын колдонууга кыскартылат. Жетиштүү ылдамдыктагы электрондук эсептөөчү машина математикалык маселелердин көбүн, ошондой эле математикалык маселелерди кыскартууга мүмкүн болгон маалыматты иштетүү маселелерин чечүү үчүн колдонулушу мүмкүн.

Компьютерлер ар бир математикалык маселени чече албасы аныкталды. Компьютерлер чече албаган маселелерди биринчи жолу англис математиги Алан Тюринг сүрөттөгөн.

Kолдонмо[түзөтүү | булагын түзөтүү]

Компьютердик программанын жардамы менен курулган жер бетинин үч өлчөмдүү картасы

Биринчи компьютерлер эсептөө үчүн гана жаратылган («компьютер» жана «компьютер» аталыштарында чагылдырылган). Атүгүл эң примитивдүү компьютерлер бул тармакта адамдардан көп эсе жогору (айрым уникалдуу адам эсептегичтерин кошпогондо). Биринчи жогорку деңгээлдеги программалоо тили Fortran болгону бекеринен эмес, ал математикалык эсептөөлөрдү жүргүзүү үчүн гана арналган.

Экинчи негизги колдонмо маалымат базалары болгон. Алар баарынан мурда өкмөттөр менен банктарга керек болчу. Маалыматтар базалары өнүккөн киргизүү-чыгаруу жана маалыматты сактоо системалары менен татаалыраак компьютерлерди талап кылат. Бул максаттар үчүн Кобол тили иштелип чыккан. Кийинчерээк, DBMS өз программалоо тилдери менен пайда болгон.

Үчүнчү колдонмо түзмөктөрдүн бардык түрлөрүн көзөмөлдөө болгон. Бул жерде иштеп чыгуу жогорку адистештирилген түзүлүштөрдөн (көбүнчө аналогдук) башкаруу программалары иштетилген стандарттуу компьютердик системаларды акырындык менен киргизүүгө чейин өттү. Мындан тышкары, барган сайын көбүрөөк жабдуулар башкаруучу компьютерди камтый баштады.

Төртүнчү. Компьютерлер ушунчалык өнүккөндүктөн, алар кеңседе да, үйдө да негизги маалымат куралы болуп калды. Азыр маалымат менен дээрлик бардык иш көбүнчө компьютер аркылуу жүргүзүлөт - терүү же кино көрүү. Бул маалыматты сактоого да, аны байланыш каналдары аркылуу жөнөтүүгө да тиешелүү. Заманбап үй компьютерлеринин негизги колдонулушу - бул Интернетте серфинг жана оюн ойноо.

Компьютердин түрлөрү

Негизги принциптер[түзөтүү | булагын түзөтүү]