Основні Відомості про персональний комп'ютер і способи його використання

 

Загальні положення

 

Слово комп'ютер означає обчислювач, тобто пристрій для обчислень. Це пов'язано з тим, що перші комп'ютери створювалися саме з цією метою, грубо кажучи, спочатку це були вдосконалені, автоматичні арифмометри. Принципова відмінність комп'ютерів від арифмометрів та інших рахункових пристроїв полягає в тому, що перші можуть виконувати тільки окремі обчислювальні операції (додавання, віднімання, множення, ділення і т. д.), а комп'ютери здатні без участі людини проводити складні послідовності обчислювальних операцій за наперед заданою інструкцією – програмою. Крім того, для зберігання даних, проміжних і підсумкових результатів обчислень комп'ютери мають дуже дуже важливу функцію – пам'ять.

Хоча комп'ютери створювалися для числових розрахунків, але виявилось, що вони також можуть обробляти інші види інформації, яку можна подати в числовій формі. Для обробки різної інформації на комп'ютері передбачено засоби, які перетворюють будь-який вид інформації в числову форму й навпаки. У наш час комп'ютери виконують не тільки обчислювальну функцію, їх використовують у видавничій практиці, вони здатні створювати різноманітні рухоми й статичні зображення, музичні твори, здійснювати управління підприємствами і т.д. Комп'ютери перетворилися на універсальні засоби для обробки всіх видів інформації, яка потрібна людині.

 

Історія розвитку комп'ютерів

 

Ще в першій половині ХIХ століття англійський математик Чарльз Беббідж спробував побудувати універсальний обчислювальний пристрій, тобто комп'ютер. Саме Беббідж уперше додумався до того, що комп'ютер повинен мати пам'ять, а для керування його функціями потрібна програма. Беббідж хотів побудувати свій комп'ютер як механічний пристрій, а програми збирався задавати за допомогою перфокарт – аркушів з щільного паперу, які містять інформацію у вигляді отворів. Проте довести до кінця цю роботу Беббідж не зміг – вона виявилася дуже складною для того часу.

У 40-х роках ХХ століття деяки дослідники зробили втімити ідеї Беббіджа за допомогою електромагнітних реле. Першим з них був німецький інженер Конрад Цузе, який у 1941 р. побудував невеликий комп'ютер на основі декількох електромагнітних реле. Але події Другої світової війни завадили цьому вченому продовжити свої дослідження. В 1943 р. на одному з підприємств амеріканскої ії працівник Говард Ейкен створив потужний на той час обчислювальний прилад під назвою “Марк-1”. Він вже дозволяв проводити обчислення в сотні разів швидше, ніж за допомогою арифмометра. Проте недоліком цього комп'ютера була низька його надійність.

У 1945 р. американські інженери Джон Мочлі і Преспер Екерт сконструювали комп'ютер ENIAC на основі електронних ламп. Створений ними прилад працював у тисячу разів швидше, ніж Марк-1, проте він більше простоював, ніж процював, через великі витрати часу на з'єднання провідників для введення програми.

У 1945 р. до роботи над створенням досконалої конструкції комп'ютера було залучено знаменитого математика Джона фон Неймана, який ясно і просто сформулював загальні принципи функціонування таких засобів. Перший комп'ютер, у якому були втілені принципи фон Неймана, був побудований у 1949 р. англійським дослідником Морісом Уїлксом.

У 40-х і 50-х роках минулого століття комп'ютери створювалися на основі електронних ламп, вони були дуже великими, дорогими і ненадійними.

У 1948 р. були винайдені транзистори, що замінили електронні лампи. Перші комп'ютери на основі транзисторів з'явилися в кінці 50-х років. Випущений у 1965 р. амеріканською фірмою Digital Equipment міні-комп'ютер PDP-8 за розміром нагодував холодильник і коштував всього 20 тис. дол. (тоді як комп'ютери 40 – 50-х років коштували мільйони доларів).

У 1959 р. Роберт Нойс (майбутній засновник фірми Intel|) винайшов спосіб створення інтегральних схем, що вміщують у собі велику кількість транзисторів та інших напівпровідникових елементів. У 1968 р. фірма Burroughs випустила перший комп'ютер на інтегральних схемах, а в 1970 р. фірма Intel почала продавати інтегральні схеми пам'яті.

Того самого року один з працівниківфірми Intel Маршіан Едвард Хофф сконструював інтегральну мікросхему, аналогічну за своїми функціями центральному процесору великого комп'ютера. Це був перший мікропроцесор Intel-4004, продаж якого було разпочато в 1971 р. Через деякий час, у 1973 р. фірма Intel випустила 8-бітовий мікропроцесор Intel-8008, а в 1974 р. його вдосконалену версію Intel-8080, яка до кінця 70-х років стала стандартом для мікрокомп'ютерної індустрії.

Випуск першого персонального комп'ютера на основі мікропроцесора Intel-8080 датується 1975 роком. Ціна цього приладу становила 500 дол. Його можливості були вельми обмежені (оперативна пам'ять – 256 байт, відсутність клавіатури і дисплея).

А вже в кінці 1975 р. програмісти Пол Аллен і Білл Гейтс (майбутній засновник фірми Microsoft) створили інтерпретатор мови Basic, що дозволило користувачам досить просто спілкуватися з комп'ютером і писати для нього програми.

У 1981 р. випущений новий персональний комп'ютер IBM РС з 16-розрядним мікропроцесором Intel-8088. Його використання дозволило значно збільшити потенційні можливості комп'ютера, оскільки він був разрахований на 1 мегабайт пам'яті, а комп'ютери, які існували до цих пір, були обмежені 64 кілобайтами.

 

Покоління ЕОМ

Уся історія розвитку людського суспільства пов'язана з накопиченням та обміном інформацією (наскальний живопис, писемність, бібліотеки, пошта, телефон, радіо, рахівниці і механічні арифмометри та ін.). Корінний перелом в технології обробки інформації почався після Другої світової війни. В обчислювальних машинах першого покоління основними елементами були електронні лампи. Ці машини займали величезні зали, важили сотні тонн і витрачали сотні кіловат електроенергії. Їх швидкодія та надійність були низькими, а вартість досягала 500 – 700 тисяч доларів.

Поява потужних і дешевших ЕОМ другого покоління стала можливою завдяки винаходу в 1948 році транзисторів. Головний недолік машин першого і другого поколінь полягав у тому, що вони складались із з великого числа компонентів, що сполучаються між собою. Точки з'єднання (паяння) були дуже ненадійними місцями в електронній техніці, тому ці ЕОМ часто виходили з ладу.

В ЕОМ третього покоління (із середини 60-х років ХХ століття) почали використовуватися інтегральні мікросхеми (чипи) – пристрої, що містять у собі тисячі транзисторів та інших елементів, але виготовляються як єдине ціле, без зварних, або паяних з'єднань цих елементів між собою. Це привело не тільки до різкого збільшення надійності ЕОМ, але й до сниження розмірів, енергоспоживання й вартості (до 50 тисяч доларів).

Історія ЕОМ четвертого покоління почалася в 1970 році, коли нікому не відома раніше американська фірма INTEL| створила велику інтегральну схему (БІС), що містить у собі практично всю основну електроніку комп'ютера. Ціна однієї такої схеми (мікропроцесора) становила всього кілька десятків доларів, що й зумовило зниження цін на ЕОМ до рівня доступних для широкого кола користувачів.

 

Методи подання відображення інформації в комп'ютері

 

Числова форма

 

Комп'ютер може обробляти інформацію, тільки перетворену в числову форму. Уся інша інформація (звуки, зображення, покази приладів і т. д.) для обробки на комп'ютері теж має бути перетворена в числову форму. Наприклад, якщо це стосується звуку, то можна через невеликі проміжки часу вимірювати його інтенсивність, і результати цих вимірювань будуть являти собою числову форму подібного роду інформації.

 

Кодування символів

Для обробки текстової інформації зазвичай при введенні в комп'ютер кожна буква кодується певним числом, а при виведенніі на зовнішні пристрої (екран або друк) для сприйняття людиною за цими числами будуються відповідні зображення букв. Відповідність між набором букв і числами називається кодуванням символів. Правила встановлення відповідності записують у таблицю, яка називається кодовою. Кодова таблиця являє собою запис,що встановлює відповідність між символами алфавіту та двійковими числами. Ці числа називаються кодами символів і відповідають внутрішньому зображенню символів у комп'ютері. Кодову таблицю називають також кодовою сторінкою. Яким чином працює кодова таблиця? Коли користувач натискає яку-небудь клавішу на клавіатурі, електронна схема клавіатури формує певний двійковий код. Наприклад, якщо натиснута клавіша цифри " 1 ", то сформується двійковий код 00110001. Натиснення на клавішу “ 2” відповідає коду 00110010. Залежно від натиснутої клавіші формується той чи інший двійковий код, який задається кодовою таблицею. За основу кодування символів у персональних комп'ютерах використовується кодова таблиця ASCII. ASCII – це скорочений варіант американського стандарту кодів для обміну інформації (American Standard Code for Information Interchange). У цій таблиці кожен символ кодується двійковим числом, яке складається із семи розрядів. Для кожного алфавіту розробляється своя кодова сторінка. Перша половина таблиці

ASCII – це стандартні коди і обов'язкові для всіх кодових сторінок. Наступні коди – з 128 до 255 (друга половина таблиці) віддаються в розпорядження для розробки стандартів окремих країн.

 

Системи числення

У цифрових обчислювальних машинах інформація задається у вигляді цифрових або буквених символів. При цьому використовується не будь-який набір символів, а певна система. В електронних обчислювальних машинах застосовуються позиційні системи числення. Як правило, усі числа всередині комп'ютера відображаються за допомогою нулів і одиниць, а не звичайних десяти цифр. Іншими словами, комп'ютери зазвичай працюють у двійковій системі числення, оскільки при цьому їхня будова виходить значно простішою. Введення чисел у комп'ютер і виведення їх для читання може здійснюватися в звичній для людей десятковій системі – усі необхідні перетворення можуть виконувати програми, що працюють на комп'ютері.

Ця система числення називається позіційною, тому що значення кожної цифри, яка входить у число, залежить від її положення в записі числа. Позиційні системи числення бувають різними залежно від основи: десяткові з основою десять, вісімкові з основою вісім, двійкові з основою два й так далі.

Розглянемо десяткову систему числення. Для її зображення використовують цифри: 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9. Число десять є складеним. Кожне десяткове число можна розкласти на ступенях основи десяткової системи числення. Наприклад, число 5213,6 можна уявити записати як поліном, кожен член якого є добутком коефіцієнта на основу системи певною мірою:

5213,6 = 5•10³ + 2•10² + 1•10¹ + 3•10⁰ + 6•10^-1, де 5, 2, 1, 3, 6 є коефіцієнтами.

У двійковій система числення коефіцієнтами виступають цифри 0 і 1. Основою системи є число 2. У двійковій системі число 2 зображається у вигляді 10, оскільки 10 = 1•2¹ + 0•2⁰

У загальному вигляді число у двійковій системі буде записано таким чином: А₂ = r_n∙2ⁿ + r_n-1∙2^n-1 +∙∙∙+ r₁∙2¹ + r₀∙2⁰, де r_i - коефіцієнт, який набуває значення одиниці або нуля.

Дуже часто при описі оброблюваних комп'ютером даних умісту оперативної пам'яті та в інших випадках використовується шістнадцяткова система числення. Вона зручна тим, що дуже просто співвідноситься із двійковою системою, у якій працює комп'ютер, при цьому шістнадцяткова цифра відповідає чотирьом двійковим розрядам. Для шістнадцяткових цифр використовуються такі позначення: А – десять, В – одинадцять, C – дванадцять, D – тринадцять, Е – чотирнадцять, і F – п'ятнадцять. Для позначення того, що число записане в шістнадцятковій системі числення, в кінці додають символ “ h ” або “ H ” (h – перша буква слова hexadecimal, тобто шістнадцятковий). Наприклад, B9h = 11•16 + 9 = 185.