Компью́тер, ЭВМ[1] ([2]электронная вычислительная машина)(Рисунок 1) — машина для проведения вычислений, а также приёма, переработки, хранения и выдачи информации по заранее определённому алгоритму ([3]компьютерной программе).
История создания средств цифровой вычислительной техники уходит в глубь веков. Она увлекательна и поучительна, с нею связаны имена выдающихся ученых мира.
В 1641-1642 гг. девятнадцатилетний Блез Паскаль (1623-1662), тогда еще мало кому известный французский ученый, создает действующую суммирующую машину. Вначале он сооружал ее с одной единственной целью – помочь отцу в расчетах, выполняемых при сборе налогов. В последующие четыре года им были созданы более совершенные образцы машины. Они строились на основе зубчатых колес, могли производить суммирование и вычитание десятичных чисел. Было создано примерно 50 образцов машин, Б. Паскаль получил королевскую привилегию на их производство, но практического применения "паскалины" Рис. 1 не получили, хотя о них много говорилось и писалось.
Рис. 1. Паскалина
В 1673 г. другой великий европеец, немецкий ученый Вильгельм Готфрид Лейбниц (1646-1716), создает счетную машину для сложения и умножения двенадцатиразрядных десятичных чисел. К зубчатым колесам он добавил ступенчатый валик, позволяющий осуществлять умножение и деление.
1836-1848 г.г. Завершающий шаг в эволюции цифровых вычислительных устройств механического типа сделал английский ученый Чарльз Беббидж (1791-1871). Аналитическая машина, проект которой он разработал, явилась механическим прототипом появившихся спустя столетие ЭВМ. В ней предполагалось иметь те же, что и в ЭВМ, пять основных устройств: арифметическое, памяти, управления, ввода, вывода. Программа выполнения вычислений записывалась на перфокартах ([4]пробивками), на них же записывались исходные данные и результаты вычислений.
Главной особенностью конструкции этой машины является программный принцип работы.
Принцип программы, хранимой в памяти компьютера, считается важнейшей идеей современной компьютерной архитектуры. Суть идеи заключается в том, что:
· программа вычислений вводится в память ЭВМ и хранится в ней наравне с исходными числами;
· команды, составляющие программу, представлены в числовом коде по форме ничем не отличающемся от чисел.
Программы вычислений на машине Беббиджа, составленные дочерью Байрона Адой Лавлейс (1815-1852), поразительно схожи с программами, составленными впоследствии для первых ЭВМ. Замечательную женщину назвали первым программистом мира.
Несмотря на все старания Ч. Беббиджа и А. Лавлейс, машину построить не удалось... Современники, не видя конкретного результата, разочаровались в работе ученого. Он опередил свое время.
Непонятым оказался еще один выдающийся англичанин, живший в те же годы, – Джордж Буль(1815-1864). Разработанная им алгебра логики нашла 
Рисунок 1
применение лишь в следующем веке, когда понадобился математический аппарат для проектирования схем ЭВМ, использующих двоичную систему счисления. "Соединил" математическую логику с двоичной системой счисления и электрическими цепями американский ученый Клод Шеннон.
В 1944 г. ученый Гарвардского университета Говард Айкен (1900-1973) создает первую в США релейно-механическую цифровую вычислительную машину МАРК-1. В машине использовалась десятичная система счисления. Замечательным качеством машины была ее надежность. Установленная в Гарвардском университете, она проработала там 16 лет!
Вслед за МАЙК-1 ученый создает еще три машины ([5]МАРК-2, МАРК-3 и МАРК-4) – тоже с использованием реле, а не электронных ламп, объясняя это ненадежностью последних.
В начале 1946 г. начала считать реальные задачи первая ламповая ЭВМ «ЭНИАК», созданная под руководством физика Джона Мокли (1907-1986) при Пенсильванском университете. По размерам она была более впечатляющей, чем МАРК-1: 26 м в длину, 6 м в высоту, вес 35 тонн. Но поражали не размеры, а производительность – она в 1000 раз превышала производительность МАРК-1! Таков был результат использования электронных ламп!
В 1945 г., когда завершались работы по созданию ЭНИАК, и его создатели уже разрабатывали новый электронный цифровой компьютер ЭНИАК, в котором намеривались размещать программы в оперативной памяти, чтобы устранить основной недостаток ЭНИАК – сложность ввода программ вычислений, к ним в качестве консультанта был направлен выдающийся математик, участник Манхэттенского проекта по созданию атомной бомбы Джон фон Нейман (1903-1957). В1946 г. Нейманом, Голдстайном и Берксом ([6]все трое работали в Принстонском институте перспективных исследований) был составлен отчет, который содержал развернутое и детальное описание принципов построения цифровых электронных вычислительных машин, которых и придерживаются до сих пор [4].
Как работает компьютер
Основное предназначение компьютера – ввод, обработка, хранение и вывод информации. Компьютер принимает данные, перерабатывает их, хранит результат и выдает его, следуя командам, поступающим от человека.
Компьютер(Рисунок 2), состоит из двух основных блоков – запоминающего устройства, предназначенного для хранения данных и программ ([7]специальных последовательностей команд) и преобразующего устройства, выполняющего программы и операции над данными. Устройство, производящее все вычислительные операции, называется центральным процессором.
Для ввода данных в компьютер и вывода результатов работы используются устройства ввода и вывода. Процессор напрямую связан с оперативной памятью, в которой находятся промежуточные данные. Для долговременного хранения программ и данных используются носители данных, с которых процессор считывает программы и данные и на которые записывает результаты. Процессор, или сегодня микропроцессор, определяет мощность компьютера, поэтому тип процессора используется для классификации компьютера. Для классификации компьютера используется также тактовая частота
Рисунок 2
Системный блок
Системный блок(Рисунок 3) объединяет устройства, обеспечивающие работу компьютера: процессор, оперативное запоминающее устройство ([8]ОЗУ), накопители на гибких и жестком магнитных дисках, устройство для чтения компакт – дисков, источник питания и др.
ОЗУ обладает высоким быстродействием по сравнению с дисководами и используется процессором для кратковременного хранения информации во время работы компьютера.
Рисунок 3
Монитор
Монитор(Рисунок 4) (дисплей) является основным устройством, с которого пользователь считывает информацию.
На экране монитора отображается текущая текстовая и графическая информация. Обычно экран монитора содержит 25 текстовых строк, а каждая строка содержит до 80 символов. В графическом режиме экран монитора состоит из точек (пикселей), каждая из которых имеет определенные координаты и цвет.
Характеристиками монитора являются:
· Размер экрана - 14’’..... 21’’, типовой размер 15’’;
· Наличие цветов - цветной и монохромный;
· Разрешающая способность в текстовом и графическом режимах;
· Стандарт MDA, CGA, HGC, EGA, VGA. (Эти мониторы обладают низкой разрешающей способностью). Современные компьютеры выпускают в основном SVGA, они могут передавать до 4 млн. оттенков цветов.
· Размер экранной точки зерна 0,25.... 0,39
Для уменьшения вредного электромагнитного излучения монитора в последние годы разработаны специальные мониторы с маркировкой LR или L ([9]от английского Low Radiation – низкое излучение).
Рисунок 4
Клавиатура
Клавиатура(Рисунок 5) является устройством ввода информации. Информация может вводиться как с помощью символьных клавиш, так и с помощью клавиш управления и функциональных клавиш.
На клавиатуре выделяются четыре вида клавиш:
1. Символьные - алфавитно-цифровые клавиши расположены в центре и занимают основную часть клавиатуры. Символьные клавиши позволяют вводит любые текстовые данные.
2. Функциональные клавиши занимают верхнюю часть клавиатуры. F1... F12.
3. Цифровые клавиши и клавиши управления курсором (Num /Lock) расположены с правой стороны клавиатуры.
4. Специальные клавиши управляют состоянием компьютера.
На клавиатуре имеется также три индикатора ([10]Num Lock, Caps Lock, Scroll Lock).
Рисунок 5
Периферийные устройства
К периферии относятся нестандартные устройства ввода-вывода:
Ü принтер и плоттер (устройства графического вывода на бумагу[11]);
Ü модем (устройство для ввода и вывода с использованием телефонной сети[12]).
Ü сканер (устройства ввода графической информации[13])
Принтер
Принтер(Рисунок 6) представляет собой печатающее устройство для вывода информации на бумагу. Существует очень много типов принтеров. Принтеры различаются узкие и широкие (форматы А4, А3[14]), наличием цветов, скоростью печати. Качество печати характеризуется количеством точек.
Основные типы:
z матричные,
z струйные,
z лазерные.
Рисунок 6
Литература
- Структура ЭВМ https://www.zaurtl.ru/UkVT/UKVT3.html
- Монитор https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9C%D0%BE%D0%BD%D0%B8%D1%82%D0%BE%D1%80
- Устройства ввода-вывода https://infoegehelp.ru/index.php?option=com_content&view=article&id=248:vvod-vivod&catid=50:ustr-comp&Itemid=100
- История ЭВМ https://gym075.edusite.ru/istoriyavt.html
[1]
[2]
[3]
[4]
[5]
[6]
[7]
[8]
[9]
[10]
[11]
[12]
[13]
[14]