Współczesne komputery są być może ostatnim stadium wielowiekowego rozwoju technik liczenia. Kiedyś do reprezentowania liczb używano kamyków. W ten sposób kontrolowano na przykład liczebność stada owiec. Pasterz wkładał do kieszeni jeden kamyk na każdą posiadaną owcę. Gdy ktoś chciał się dowidzieć, ile owiec pasterz posiada, ten pokazywał mu kamyki, które służyły do przechowywania informacji. Obecnie komputery wykorzystują do przechowania informacji najnowsze zdobycze technologii produkcji układów scalonych.
System dwójkowy
Komputer składuje dane pod postacią impulsów elektrycznych. Lecz nie stosuje systemu dziesiętnego, w którym używamy różnych znaków, czyli cyfr, dla reprezentacji liczb do 9, a następnie tych samych na różnych pozycjach dla reprezentacji dziesiątek, setek, tysięcy i tak dalej. Maszyny używają systemu dwójkowego, w którym wysterczają do tego dwie cyfry, 0 i 1. Układ elektroniczny łatwo rozróżnia brak sygnału, reprezentujący 0, od sygnału, reprezentującego 1. Zera i jedynki można także łatwo przedstawić jako otwór lub jego brak na karcie perforowanej, bądź jako zmianę namagnesowania nośnika na dyskietce lub taśmie amagnetycznej. Te sygnały tworzą kod, który komputer potrafi odczytywać i zapisywać.
Komputer jest systemem wejść i wyjść z procesorem w charakterze „mózgu". Litery, cyfry, słowa, obrazy i dźwięki są zrozumiałe dla człowieka, lecz nie dla maszyny i dlatego muszą być przetransponowane z formy czytelnej dla człowieka na formę czytelną dla komputera, czyli na binarny system sygnałów elektrycznych. Służą do tego klawiatura, pióra świetlne, mikrofony. Informacja tak odczytana przez procesor jest przechowywana i obrabiana, a następnie z powrotem zamieniana na formę zrozumiałą dla człowieka.
To elektroniczne wyrafinowanie jest skutkiem długiego procesu rozwoju. Kart perforowanych użyto po raz pierwszy do przechowywania informacji już w 1787 roku, gdy francuski tkacz Robert Falcon użył ich do sterowania pracą krosna mechanicznego. System ten został później udoskonalony przez Josepha Jacquarda. Rzędy otworów na karcie perforowanej oznaczały miejsca gdzie we wzorze pojawiała się nić danego koloru. Innymi słowy karty służyły do przechowywania informacji o szczegółach wzoru. Zmiana karty powodowała, że krosno tkało inny wzór.
Automatyczne maszyny liczące
W roku 1832 angielski matematyk Charles Babbage zaczął konstruować maszynę, którą nazwał „silnikiem analitycznym". Urządzenie to było pomyślane jako pierwszy kalkulator ogólnego użytku. Jego pamięć miała przechowywać dane i wyniki obliczeń, człon arytmetyczny miał obliczenia wykonywać, a człon kontrolny sprawdzać. Niestety silnik analityczny był tak złożoną konstrukcją, że nie sposób było go wtedy zbudować.
Pierwszą osobą, która użyła kart perforowanych do obliczeń był Amerykanin Hermann Hollerith, pracujący dla Urzędu Statystycznego. Hollerith znacznie przyspieszył niektóre prace przy sortowaniu danych i dokonywaniu obliczeń podczas spisu ludności w roku 1890, używając kart w charakterze kwestionariuszy. Otwory w odpowiednich miejscach symbolizowały odpowiedzi na pytania. Karty bardzo szybko przechodziły przez maszynę wyposażoną w druciane pędzelki tam, gdzie na karcie mógł się znajdować otwór. Gdy otwór był, drucik stykał się z metalową rolką zamykając obwód elektryczny, który uruchamiał maszyny zliczające i zapisujące informacje. Maszyny Holleritha pracowały tak szybko, że wkrótce stały się szeroko stosowane tam, gdzie analizowano duże ilości informacji. W 1896 r. Hollerith założył przedsiębiorstwo Tabulating Machine Company, które później stało się częścią „błękitnego giganta" IBM - jednej z największych na świecie międzynarodowych korporacji produkującej sprzęt komputerowy.
Elektroniczne maszyny cyfrowe
Do lat 40. zasilane elektrycznie maszyny arytmetyczne były w powszechnym użyciu. Następny skok w rozwoju urządzeń liczących związany był z pojawieniem się elektronicznych maszyn cyfrowych - komputerów. Z początku były one budowane na, bazie lamp elektronowych i służyły do wykonywania najbardziej skomplikowanych obliczeń, przykładowo trajektorii lotu pocisków czy bomb. Dane byty zwykle wprowadzane do tych komputerów w postaci kart lub taśmy perforowanej. Nad poprawnością działania urządzenia czuwał zespól techników, zmieniających w razie potrzeby jego program, czyli zestaw instrukcji, poprzez przełączanie kabli wewnątrz maszyny. Potem narodził się pomysł przechowywania programu wewnątrz pamięci komputera również pod postacią elektronicznych sygnałów. Zmiana programu polegała odtąd na wprowadzeniu nowego ich zestawu. Późniejszą, przypadającą na lata sześćdziesiąte zmianą byto zastąpienie lamp tranzystorami, które mogły wykonywać te same zadania, były jednak znacznie bardziej niezawodne, a przy tym dużo mniejsze i zużywały znacznie mniej energii.
W latach siedemdziesiątych nastąpił odwrót od dużych scentralizowanych systemów komputerowych ku mniejszym i tańszym urządzeniom. Miniaturyzacja stała się kluczem, odkąd narodziła się technologia mikroprocesorów. Zmieniało się też oprogramowanie. Postęp w technologii mikroprocesorowej pozwalał na ciągły rozwój stosunkowo tanich procesorów i układów pamięci. Istniały już różne rodzaje komputerów do różnych zastosowań: od wielkich maszyn typu „mainframe", służących do wykonywania dużych zadań obliczeniowych, do mikrokomputerów zapewniających dostęp do jednostek centralnych w biurach; lub łączących się z innymi biurami, nierzadko znacznie oddalonymi, poprzez sieć. W połowie lat osiemdziesiątych, wraz z wprowadzeniem komputerów osobistych (PC) oraz stacji roboczych wzrosło znacznie zainteresowanie wykorzystaniem komputerów. Zajęły one miejsca w biurach, ośrodkach projektowych, bankach i wielu innych instytucjach. Dużą rolę w upowszechnianiu się komputerów osobistych i stacji roboczych grały ich możliwości graficzne. W latach 90. komputery wyposażone w modemy i włączone do ogólnoświatowej sieci informatycznej Internet uznano powszechnie za ważne źródło zdobywania oraz obróbki informacji, zarówno w miejscach pracy jak i w domu. Niebagatelne znaczenie mają dziś możliwości rozrywki, które oferuje nowoczesny komputer multimedialny.
Współczesne komputery
Głównymi częściami składowymi współczesnego komputera osobistego są: monitor, klawiatura, płyta główna z procesorem i układami pamięci, twardy dysk, napęd dysków elastycznych, czyli dyskietek, czytnik płyt CD oraz mysz. Do tego można dołączać jeszcze drukarkę, skaner, głośniki, mikrofon, ploter i wiele innych specjalistycznych urządzeń.
Monitor, drukarka oraz ploter są urządzeniami wyjścia. Sygnały z komputera wędrują do nich, by można było zobaczyć co komputer zrobił. Urządzeniami wyjścia mogą być również napędy dysków, jednak tu zamiast bezpośrednio oglądać efekty pracy komputera, zapisujemy je.
Klawiatura jest urządzeniem wejścia, które pozwala nam komunikować się z komputerem poprzez wydawanie mu komend bądź wpisywanie danych. Podobną rolę pełni mysz. Funkcje urządzenia wejścia pełnią także napędy dysków, gdyż poprzez nie można wgrywać do maszyny dane i programy przechowywane na dyskietkach. Informacje te są przechowywane w komputerze w pamięci swobodnego dostępu RAM. Jest to czasowa pamięć bez podtrzymywania służąca do tymczasowego składowania danych, które są z niej tracone po każdorazowym wyłączeniu komputera. Komputery posiadają także stałą, zwykle podtrzymywaną przez baterię, pamięć tylko do odczytu (ROM), gdzie są przechowywane informacje niezbędne do ich uruchamiania. Zarówno pamięci RAM jak i ROM mają zwykle postać jednego lub kilku obwodów scalonych zamontowanych na płycie głównej.
Niewątpliwie sercem komputera jest mikroprocesor, układ scalony bardzo wysokiej skali integracji zawiadujący całą pracą urządzenia. Obecnie większość sprzedawanych komputerów osobistych jest wyposażona w procesory Pentium firmy Intel, bądź wzorowane na nich. Prędkość pracy procesora, a właściwie częstość taktowania jego zegara, która ową prędkość określa, jest wyrażana w megahercach (MHz). Oczywiście im większa jest częstość taktowania zegara procesora tym komputer, szybciej pracuje. Częstości taktowania obecnych procesorów z rodziny Pentium sięgają od 90 do 200 MHz. Większa prędkość procesora to nie tylko szybsza obróbka danych, ale też lepsza jakość obrazu i dźwięku.
Wciąż wzrasta też pojemność komputerowych pamięci. Powszechne stały się już dyski CD-ROM, charakteryzujące się olbrzymimi pojemnościami. Dyski te są stosunkowo tanie w produkcji i wciąż koncentrują się nad nimi prace badawcze mające uwszechstronnić tę formę składowania danych. Na rynek weszły dyski CD wielokrotnego zapisu, na których można zachowywać efekty swej pracy. Dalszym krokiem naprzód będzie wprowadzenie DVD-ROMu, czyli tak zwanego wszechstronnego dysku cyfrowego. Wszechstronność ma polegać na prawie nieograniczonych możliwościach bazujących na ogromnej pojemności, ok. 25-krotnie większej od pojemności dzisiejszego CD-ROMu. Dyski DV będą wymagały wysoko zaawansowanych odtwarzaczy, lecz prawdopodobnie już niedługo filmy z płyty DVD zastąpią te odtwarzane ś za pomocą magnetowidów.
Na początku lat 90. dużą popularność zdobyły komputery przenośne, tzw. notebooki. Dziś są to urządzenia powszechnie używane w biznesie. Posiadają własne źródło zasilania, są lekkie, a mocą obliczeniową dorównują maszynom stacjonarnym. Kosztują więcej niż tradycyjny PC, trudno je rozbudowywać, lecz można z nich korzystać naprawdę C~ wszędzie, a za pomocą podłączonego poprzez specjalne gniazdo telefonu (zwykle komórkowego) można komunikować się bezpośrednio z biurem, celem pobrania bądź przekazania danych. Dla wielu osób pojawiła się szansa pracy bez wychodzenia z domu.
Komputer to także oprogramowanie. Składają się na nie system operacyjny oraz programy służące do wykonywania poszczególnych zadań. Ilość programów opracowanych dla komputerów klasy PC jest przeogromna, wymieńmy choćby edytory tekstów, programy graficzne, programy do wspomagania projektowania, do obróbki obrazów, programy edukacyjne oraz rozrywkowe, od gier interaktywnych po książki kucharskie.
Dziś wielką rolę w wymianie wszelkiego typu informacji odgrywa „infostrada" pod postacią sieci Internet, łącząca biura i domy na całym świecie. W niektórych krajach istnieją nawet cyberkawiarnie, gdzie można przy kawie połączyć się za pomocą komputera i sieci z przyjaciółmi lub poczytać gazetę w wydaniu elektronicznym.
Spojrzenie w przyszłość
Nikt nie jest w stanie przewidzieć dokąd zawiedzie nas powszechna komputeryzacja, lecz na horyzoncie rysują się pewne interesujące perspektywy. Trwają intensywne prace nad maszynami rozpoznającymi głos i nad komunikacją z komputerem nie za pomocą klawiatury, lecz w ten najbardziej naturalny dla człowieka sposób. Oprócz tego inżynierowie pracują nad cienkimi ekranami o bardzo wysokiej rozdzielczości i postępuje dalsza miniaturyzacja procesora i innych podzespołów. Może to w sumie doprowadzić do powstania w pełni przenośnego komputera ciągłego użytku. W dalszej perspektywie mamy wykorzystanie innych supertechnologii. Techniki holograficzne, na przykład, mają być wykorzystane do zapisu i odczytu informacji w kryształach. Procesory mogą działać w technice jednoelektronowej, gdzie jednemu impulsowi elektrycznemu odpowiadałby przepływ zaledwie jednego elektronu, a to oznacza wielką miniaturyzację.
Brak komentarzy:
Prześlij komentarz