КОМПЬЮТЕР

КОМПЬЮТЕР, устройство, обрабатывающее данные (информацию), следуя ряду команд, который носит название КОМПЬЮТЕРНОЙ ПРОГРАММЫ. Интегральные схемы ПЗУ (ROM) и ОЗУ (RAM) — электронные запоминающие устройства — служат в качестве постоянного и временного хранилища данных. Типичная компьютерная система персонального пользования состоит из основного блока, содержащего центральный процессор, интегральные схемы памяти и записи данных (обычно МАГНИТНЫЕ ДИСКИ), монитора с КАТОДНО-ЛУЧЕВОЙ ТРУБКОЙ, клавиатуры с мышью и принтера. Компьютерные программы обычно хранятся на дисках и передаются в ОЗУ машины, когда это требуется. Клавиатура и мышь являются устройствами ввода, поскольку с их помощью пользователь вводит данные в компьютер. Клавиатура позволяет набирать цифры, буквы и другие символы. Мышь — это маленькое устройство, управляемое движением руки, которое позволяет пользователю управлять работой компьютера, перемещая указатель (стрелку) по экрану монитора и выбирая необходимые функции из списка. Дисковод, предназначенный для работы, например, с ЖЕСТКИМ ДИСКОМ, является одновременно устройством и ввода, и вывода. С него загружаются в компьютер необходимые программы и с его же помощью записываются результаты работы. У многих компьютеров имеется дисковод для компакт-дисков. Существует также ряд периферийных устройств, например, сканер, который преобразует изображения в электронные сигналы, что позволяет хранить их в памяти и просматривать на экране компьютера, а также другое АППАРАТНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ для записи и воспроизведения звуков. В настоящее время доминирующее положение на рынке занимают ПК (персональные компьютеры) — так обобщенно именуют машины, происходящие от первого варианта персонального компьютера, выпущенного фирмой IBM в начале 1980-х гг. Во всех этих машинах используются операционные системы, например, ДОС (ДИСКОВАЯ ОПЕРАЦИОННАЯ СИСТЕМА) или «Виндоуз», разработанные гигантской корпорацией «Майкрософт», специализирующейся в ПРОГРАММНОМ ОБЕСПЕЧЕНИИ. Популярны также другие операционные системы, такие как «Эппл Макинтош» или ЮНИКС.

Все цифровые компьютеры работают с данными, представленными в цифровой форме. Счетный принцип абака был воплощен в механических счетных устройствах, наподобие тех, которые изобрел Чарльз Беб-бедж, — в них сложные вычисления производились посредством зубчатых колес или стержней. В середине 1950-х гг. механические калькуляторы уступили место электронным. В некоторых из них для записи двоичных чисел применялись группы электромагнитных переключателей, или реле. В любой момент времени такой переключатель мог быть в одной из двух позиций: либо включен, либо выключен, что соответствовало цифрам 1 или О в двоичной системе. Последовательные этапы развития электронных цифровых компьютеров называют поколениями. Компьютер первого поколения был разработан инженерами Пенсильванского университета в 1946 г. В этой машине, весившей 27 тонн (она получила название ЭНИАК — от ENIAC, Electronic Numerical Indicator and Computer), вместо реле были применены электронные лампы. Программирование этой машины для выполнения конкретной задачи требовало много времени, поскольку для этого требовалось менять подсоединение электрических проводов. Дня того, чтобы устранить это затруднение, Джон фон Нейман предложил методику хранения программ в виде кодов. В 1951 г. появился УНИВАК-1 (UNIVAC) — первый вариант компьютера, поступивший в широкую продажу. Этот компьютер второго поколения вместо ламп использовал транзисторы, что позволило резко уменьшить объем машины. В 1960-х гг. были изобретены интегральные схемы, и появились компьютеры третьего поколения, что еще более уменьшило размеры машин и одновременно повысило возможности обработки данных. Компьютеры четвертого поколения, разработанные в 1980-х гг., были еще компактнее и намного эффективнее, поскольку в них применялись мощные микропроцессоры. В микропроцессор входит арифметико-логическое устройство АЛУ (CPU), управляющее всеми операциями. В новейших микропроцессорах имеется до миллиона транзисторов и других компонентов, притом по размеру они не превосходят почтовую марку. Типичный персональный компьютер включает в себя АЛУ (CPU) (1), ОЗУ (RAM) (2), интегральные схемы БИОС (базовая система ввода-вывода) и ПЗУ (ROM) (3), материнскую плату (4), карты расширений (5), видео-карту (6), разъемы для карт расширений (7), оптический дисковод (8), дисковод для гибких дисков (9), жесткий диск (10), монитор (11), клавиатуру (12), мышь (13), блок питания (14) и усилительные колонки (15). Ф Мышь служит для перемещения курсора по экрану мони тора. Когда мышь перемещают, шарик (1) вращается, и за счет этого перфорированные колесики (2) поворачиваются по горизонтальной и вертикальной оси. Через микрометрический диск (4) просвечивает светодиод (3). Вращение обоих колесиков ре гистрируется датчиками (5), которые по кабелю (6) передают в компьютер информацию, на основании которой перемещается курсор. Кнопки (7) служат для выделения определенных участков на экране или для вызова различных меню.

При нажатии клавиши (1) или пары клавиш происходит изменение тока, проходящего в контуре клавиши. Микропроцессор (2) постоянно сканирует все контуры и регистрирует изменения. Создаваемый при сканировании код передается микропроцессором в буфер па мяти на клавиатуре (3). Затем этот код передается по кабелю, которым клавиатура подсоединена к интегральной схеме, управляющей ее работой, в корпусе компьютера (4). Эта интегральная схема передает информацию в АЛУ (CPU) (5), который находит программу кла виатуры в ПЗУ (ROM) (6) и удаляет код сканирования из буфера памяти клавиатуры (7). В ПЗУ (ROM) этот код преобразуется в выражения компьютерного языка, ASCII, то есть команду, согласно которой на мониторе (8) появляется заданная буква, например, строчная Е.

Гибкий диск, или дискета (1) обрабатывается при помощи магнитной головки (2),которая поляризует магнитные частицы на поверхности диска (3). Поляризация соответствует двоичному коду. Через диск проходит винт (4), приводимый в действие двигателем (5). Когда дискету вставляют в дисковод, специальный рычаг приподнимает ее защитную пластинку (6). Све-тодиод (7) проверяет, защищена ли дискета от записи — в этом случае на нее нельзя ничего записать, а можно только считывать ее содержимое.

Жесткий диск компьютера состоит из вращающихся пластин (1), на каждую из которых нанесены по окружности магнитные дорожки (2), которые записываются и считываются магнитной головкой (3). Диск вращается со скоростью около 100 об/сек. Головки располагают магнитные частицы на поверхности пластин так,чтобы они воспроизводили цифровой двоичный код (5). Дорожки разделены на сектора (6), и информация хранится на разных секторах (7). Имеется таблица распределения файлов,которая поставляет на микросхему (8) данные о том, где именно на пластинах находится информация.

Оптический диск может вместить в себя больше информации, чем магнитный, поскольку информация записывается и считывается лазерным лучом,что обеспечивает намного большую точность. Кристаллическую металлическую поверхность такого диска нельзя поляризовать только за счет намагничивания, как у гибкого или жесткого диска. Чтобы сделать запись на диске (1) лазер разогревает тонкую полоску кристаллов(2), которые затем можно расположить в соответствии с порядком нулей(3)и единиц (4) в двоичном коде. Для считывания записи также используют лазер (5). Расположение кристаллов определяет то, как они отражают свет лазера (6). Чувствительный датчик переводит отраженный свет в нули (7) и единицы (8). Металлический сплав защищен слоем пластика (9).

Модем позволяет устанавливать связь между компьютеру при помощи телефонной сети. Он преобразует цифровые сигналы (1), используемые компьютером, в аналоговый сигнал (2), проходящий по телефонной линии (3). Затем аналоговый сигнал вновь преобразуется в цифровой (4) при помощи двоичного кода (5), который и считывается принимающим компьютером.

Наиболее распространенная система компьютерной связи — локальная сеть — связывает между собой все компьютеры и принтеры одного учреждения. От основного (магистрального) кабеля (1) патч-корды (коммутационные кабеля) (2) ведут к отдельным машинам. Машина посылает(3) адресный код в начале каждого сообщения. Машины-получатели (4) взамен выдают сообщение, содержащее адресный код и подтверждение. Если две машины посылают сообщения одновременно, они сталкиваются друг с другом (5). Электронная ударная волна (6), образующаяся при этом, поступает на все компьютеры данной сети. Машины приостанавливают выдачу сообщений на произвольный период времени (7), а затем повторяют передачу (8).