Как выглядит современный компьютер
Обновлено: 02.07.2024
ПК претерпел огромные изменения в 2010-х, но в 2020-х их ждет гораздо больше
Человек использует футуристический компьютер
Вы можете посмотреть на ноутбук десятилетней давности, взглянуть на современные модели и задаться вопросом: что же на самом деле изменилось? Ответ, как ни странно, довольно много.
Если бы вы прикоснулись к экрану ноутбука десять лет назад, вас, скорее всего, отругали бы за то, что вы оставили на нем отпечатки пальцев. Сегодня ноутбуки с сенсорным экраном стали нормой, и они породили целый жанр гибких гибридных устройств, таких как семейство Microsoft Surface. В настоящее время преобладают твердотельные накопители; традиционные порты USB быстро уходят в прошлое; стройность современных устройств резко контрастирует с их пухлыми предшественниками.
Многое изменилось, но следующее десятилетие уже обещает принести еще больше инноваций, если судить по выставке Consumer Electronics Show (CES) этого года. Мы собираемся изучить, что ждет ПК в 2020 году: от складных ноутбуков до устройств, управляемых искусственным интеллектом (ИИ), которые могут сигнализировать об окончании эпохи клавиатуры и мыши.
Согни меня, придай мне форму
Одной из главных тенденций, которая появится на рынке ПК в этом десятилетии (уже в этом году), станут складные дисплеи. Мы уже видели эластичные панели в таких телефонах, как Samsung Galaxy Fold и в перезапуске культового Razr от Motorola, а теперь гибкие экраны становятся еще больше.
На выставке CES в январе компания Lenovo продемонстрировала свой первый гибкий ноутбук ThinkPad, который компания с гордостью рекламировала как «первый в мире полнофункциональный складной ПК». Ожидаемый к выпуску в середине 2020 года предсказуемо дорогой ThinkPad X1 Fold оснащен 13,3-дюймовой панелью POLED («p» означает пластик), которую можно использовать в горизонтальном положении, как планшет, или сложить в привычное положение для ноутбука. Несмотря на то, что Lenovo включает умную Bluetooth-клавиатуру половинной ширины для использования в дороге, ничто не мешает вам подключить полноразмерную клавиатуру и мышь, и устройство даже поддерживает дополнительные дисплеи через USB-C.
Другие известные компании рекламировали складные ноутбуки на выставке, хотя они не появятся на рынке так быстро. Dell Concept Ori имеет экран, который изгибается внутрь, чтобы устройство могло переключаться между несколькими режимами, как и концепция Intel Horseshoe Bend, которая основана на новой 10-нм архитектуре Tiger Lake и оснащена гораздо более крупной 17,3-дюймовой гибкой панелью. Ни у одного из них нет точной даты выпуска, но этот необычный форм-фактор, вероятно, станет более привычным в ближайшие несколько лет.
Хотя гибкие дисплеи вряд ли станут нормой в 2020 году, некоторые OEM-производители выбрали другой подход, который может еще быстрее изменить отрасль. Microsoft, например, в прошлом году продемонстрировала свой собственный складной планшет Surface Neo; вместо использования гибкой панели дисплея гаджет Windows 10X имеет пару экранов, соединенных вместе, чтобы они напоминали книгу. Хотя это, возможно, скорее эволюция тенденции вторичного экрана 2019 года, чем что-то действительно новаторское, этот дом на полпути, вероятно, окажет более непосредственное влияние.
"Гибкие дисплеи станут основой для множества экспериментов с форм-факторами, но потребуется время, чтобы стоимость и долговечность вышли за пределы ниши премиум-класса", – сказал Джефф Блабер, вице-президент по исследованиям CCS Insight. . «Потребуется время, чтобы решить проблемы стоимости и долговечности. В ближайшем будущем дисплеи с двойным складыванием станут началом нового этапа инноваций в области форм-факторов».
Другие используют концепцию двойного экрана в другом направлении. Lenovo, которая впервые представила ноутбук с дисплеем E Ink в 2018 году с Yoga Book C930, в 2020 году продвинулась вперед с ThinkBook Plus, ноутбуком обычного вида со встроенным в крышку дисплеем E Ink. Lenovo утверждает, что это не только позволяет вам настраивать свой ноутбук с помощью ряда статических изображений, но также дает пользователям импровизированный блокнот и мгновенную информацию, такую как встречи в календаре и сообщения.
Но Блейбер по-прежнему не убежден, что второе пришествие дисплеев E Ink будет более успешным, чем первое. «Дисплеи с электронными чернилами — это область экспериментов, которая вряд ли будет востребована из соображений стоимости и полезности», — сказал он.
Asus также находится в авангарде ноутбуков с двумя экранами. Компания уже выпустила две версии Asus ZenBook Pro Duo, в которых основной экран дополнен вторым полноразмерным дисплеем половинной высоты, расположенным над клавиатурой. Вы можете купить 14-дюймовую версию Full HD примерно за 1350 фунтов стерлингов или более мощную 15,6-дюймовую версию Ultra HD за 2199 фунтов стерлингов.
Тогда возникает вопрос: зачем вам это?Asus утверждает, что есть несколько сценариев, в которых такая установка была бы полезна: программисты хотят видеть код на одном экране, а конечный результат — на другом; студенты могут держать справочную информацию на дополнительном экране, пока они работают над диссертацией; видеоредакторы могли размещать временную шкалу на одном экране, а результат — на другом.
Настоящий карманный компьютер?
Подобно тому, как лучшая камера – это та, что у вас с собой, лучший компьютер, который у большинства из нас есть, – это телефон. В течение последнего десятилетия производители ноутбуков пытались сделать свою продукцию более похожей на планшеты; в следующем десятилетии производители могут сделать ноутбуки более похожими на телефоны.
Не то чтобы дизайн ноутбуков уже во многом заимствован у мобильных: такие функции, как сенсорные экраны, распознавание лиц, «весь день» работы от батареи и постоянная связь, становятся все более распространенными на современных ноутбуках.
Тем временем некоторые производители пытались сделать смартфоны более похожими на ПК. Платформа Samsung DeX, например, превращает высококачественные телефоны фирмы в импровизированный настольный ПК, позволяя пользователям подключать его к монитору, клавиатуре и мыши. В 2018 году компания Razer представила рабочий ноутбук с любопытным названием Project Linda, работающий на базе телефона Razer, и Palm, и Motorola предприняли аналогичные попытки, но все без особого успеха.
Малини Пол, старший аналитик IDC, считает маловероятным, что такие системы, как DeX, заменят обычные ПК. «Однако мы можем ожидать большей вычислительной мощности в меньших портативных форм-факторах с дисплеями, которые можно использовать как отдельное устройство или подключать к монитору для полноценного рабочего стола», — сказал Пол.
Вместо того, чтобы отказаться от ПК в пользу универсального смартфона, скорее всего, ваш рабочий стол станет более тесно привязан к портативному устройству. Приложение Microsoft Your Phone и функция непрерывности macOS уже позволяют вам проходить аутентификацию, отвечать на телефонные звонки, отправлять сообщения или легко делать фотографии и передавать их на рабочий стол. Такое объединение смартфона и настольного компьютера, вероятно, является перспективным направлением, по крайней мере, на ближайшие несколько лет.
"Вполне вероятно, что разработки и инновации в области смартфонов повлияют на функции и форм-факторы ноутбуков в течение следующего десятилетия – от исчезновения шнуров питания до беспрепятственного мобильного подключения через LTE/4G и 5G – – сказал Рахул Варма, директор подразделения ARM Large Screen. Вычислительный сегмент. «Я считаю, что ноутбуки 2020-х годов будут по-настоящему мобильными во многих смыслах».
Windows в будущее
По мере развития аппаратного обеспечения в ближайшее десятилетие, конечно, должно развиваться и программное обеспечение, на котором оно основано. Будущее видение Microsoft Windows уже становится очевидным. Например, операционная система Windows 10 на платформе ARM рекламирует функции мгновенного включения и поддержку 4G, что еще раз свидетельствует о медленном переходе от смартфона к настольному ПК.
Искусственный интеллект — это еще одно важное направление как для Windows, так и для macOS, а также область технологической отрасли, которая быстро развивается. Хотя Cortana и Siri продолжают занимать второстепенное место в соответствующих операционных системах Microsoft и Apple, эта встроенная поддержка цифровых помощников может быть признаком того, что произойдет в следующем десятилетии; помимо лающих команд на вашем компьютере, мы можем вступить в будущее, в котором у нас будет полноценный разговор с нашими устройствами.
Если исходить из концепции «окружающей среды» реки Могавк от Intel, компьютеры могут даже предсказывать наши действия, уменьшая нашу зависимость от мыши и клавиатуры; этот прототип машины, который, по утверждению Intel, демонстрирует «интеллектуальность будущего», будет оставаться включенным, когда он закрыт, ловко выявляет, когда его владелец находится поблизости, и — благодаря набору датчиков — знает, какие задачи владельцы хотят выполнить.
Однако, хотя ИИ, вероятно, будет играть более важную роль в ближайшие несколько лет, мало кто думает, что он станет основным механизмом управления ПК. Генеральный директор диалоговой платформы искусственного интеллекта ServisBOT Катал МакГлоин ожидает, что в течение следующего десятилетия мы будем больше говорить с неодушевленными предметами, включая наши ПК, но наши голосовые и текстовые взаимодействия станут более смешанными. Таким образом, пользователи могут начинать взаимодействие или транзакцию с помощью голоса и плавно переключаться на вводимые команды и обратно.
"Голос сам по себе не является достаточным каналом для многих случаев использования естественного языка, которые, по нашим прогнозам, будут приняты на потребительском или корпоративном рынке", – сказал Макглойн. «Несмотря на технологические достижения в области распознавания речи и обработки естественного языка, все еще существует множество препятствий, которые необходимо преодолеть, прежде чем пользователь ПК будет полагаться исключительно на голосовые команды для доступа к информации, создания документов, заполнения форм, запроса информации об учетной записи или транзакции.
"Вопросы конфиденциальности, а также несовершенство технологий распознавания голоса и естественного языка по-прежнему требуют, чтобы ПК позволяли вводить текст и управлять рабочими процессами с помощью мыши".
Вызов службы безопасности
Ожидайте, что безопасность также будет во главе будущих возможностей ОС. По мере того, как количество взломов и утечек данных продолжает расти, и Apple, и Microsoft стремятся усилить встроенную систему безопасности. «Хотя, безусловно, можно ожидать некоторых изменений во внешнем виде ПК, благодаря таким вещам, как складные дисплеи, возможно, более важное изменение будет в возможностях аутентификации и безопасности на стороне клиента в следующем поколении этих устройств», — пояснил Эндрю Шикиар, исполнительный директор FIDO Alliance.
«Подобно тому, как биометрические датчики стали функцией по умолчанию на мобильных телефонах, мы увидим то же самое и на ПК, тем более что операционные системы зависят от этих компонентов для более безопасной разблокировки устройств и, в конечном счете, для безопасной аутентификации в онлайн-сервисах. .”
Хотя ожидается, что Windows и macOS будут по-прежнему доминировать в ландшафте ОС в течение следующего десятилетия, настоящие инновации будут происходить не в них, не в последнюю очередь по словам Эрика Смита, директора по подключенным вычислительным устройствам (CCD) в Strategy. Аналитика. «Mac и Windows по-прежнему будут обслуживать в основном одни и те же рынки и в тех же ценовых диапазонах в течение следующих десяти лет, но настоящим фейерверком станет то, как за это время изменятся iPadOS, Android и Chrome», — сказал он. «Apple превращает iPadOS в вычислительную платформу, а не в непринужденную повседневную среду. Google объединит Android и Chrome в свою ОС Fuchsia, чтобы отразить то, чем становится iPadOS».
Возможно, границы между мобильными и настольными ОС могут полностью стереться. Apple намекнула, что может отказаться от своего традиционного программного обеспечения для настольных компьютеров в пользу универсальной ОС, которая будет работать на всех устройствах компании. Например, ее инициатива Project Catalyst позволяет разработчикам легко переносить приложения между iPadOS и macOS, а поскольку компания, как говорят, готовится к выпуску своих первых MacBook на базе ARM, вскоре мы можем увидеть слияние macOS и iOS.
Бьющееся сердце
Процессор останется бьющимся сердцем ПК, и с возрождением AMD, подталкивающей Intel, мы можем ожидать ускоренного развития и этого компонента.
В ближайшее время Intel представит свои первые 10-нанометровые процессоры для настольных ПК после семи лет выпуска 14-нанометровых продуктов на базе архитектуры Skylake. И это необходимо, потому что архитектура AMD Zen 2, основанная на 7-нм техпроцессе, в настоящее время выигрывает битву. Чтобы понять, что мы имеем в виду, просто обратитесь к нашей рабочей станции Labs на стр. 76.
Плохая новость для Intel и отличная новость для всех остальных заключается в том, что AMD собирается выпустить ядро Zen 3 в конце этого года. Мы еще не знаем, какие улучшения производительности это принесет, и нам, вероятно, придется подождать до 2021 года, чтобы увидеть чипы для настольных компьютеров и ноутбуков на его основе (AMD сначала внедряет новые архитектуры в свои серверные чипы Epyc), но если Zen 2 что-нибудь, чтобы пройти, то у нас есть много чего с нетерпением ждать.
AMD также анонсировала процессоры Ryzen 4000 для ноутбуков на выставке CES. Основанные на 7-нм ядрах Zen 2, эти чипы обещают более высокую тактовую частоту, лучшую энергоэффективность и еще больше ядер. AMD впервые надеется, что ноутбук сможет конкурировать с Intel.
Поэтому мы почти не сомневаемся, что AMD будет гораздо более серьезным соперником Intel в пространстве x86, традиционно предпочитаемом Windows. Большой вопрос заключается в том, смогут ли чипы на базе ARM вместе с Windows для ARM и всем, что производит Apple, существенно изменить ситуацию.
Одно можно сказать наверняка: наши процессоры будут становиться меньше и эффективнее. В ноябре 2019 г. производитель чипов TSMC заявил, что его первые 5 нм процессоры готовятся к выпуску в 2020 году, в результате чего их энергопотребление увеличится на 15 %, а энергопотребление сократится на 30 %.
В 2020 году в сфере хранения данных, похоже, тоже произойдут изменения: эксперты ожидают появления более дешевых твердотельных накопителей, которые будут быстрее и емче традиционных жестких дисков. Фактически, жесткий диск может очень скоро полностью исчезнуть с домашнего рынка, оказавшись в ловушке между твердотельными накопителями и облаком. «Учитывая резкое снижение цен на твердотельные накопители с 3 квартала 2018 года, весьма вероятно, что в будущем на рынке хранения данных для ПК будет очень мало места для жестких дисков», — сказал Малини Пол из IDC. «Кроме того, с ускорением внедрения облачных хранилищ станет ненужным устанавливать большие накопители на ПК, поскольку файлы можно хранить в облаке, а локальные диски обеспечивают более высокую производительность».
ПК 2030 года
Мы вступаем в период интенсивных инноваций в аппаратном обеспечении ПК. В течение следующих десяти лет наши машины станут еще тоньше и легче, быстрее и мощнее, а также будут в большей степени приспособлены к работе со смартфонами, чем когда-либо прежде. Многие считают, что именно этот последний момент окажет наибольшее влияние на рынок, поскольку потребители и компании ищут больше возможностей для мобильных устройств.
Как показывает нам 2020 год, помимо традиционных ноутбуков, устройств 2-в-1 и съемных устройств появится больше возможностей, будь то по-настоящему гибкие дисплеи или устройства с двумя экранами. хотя искусственный интеллект вряд ли станет основным входом в ОС, к 2030 году мы будем гораздо больше полагаться на неклавиатурные интерфейсы, такие как голосовые.
На этот раз десять лет назад многие представители технологической отрасли, в том числе Стив Джобс, когда он представил iPad в 2010 году, приветствовали идею о том, что ПК в том виде, в каком мы их знаем, исчезнут к 2020 году, но от этого никуда не деться. Стремительные инновации за последнее десятилетие привели к тому, что, несмотря на то, что мы все носим мощные устройства в карманах, ПК по-прежнему процветают, и, учитывая, что эти передовые разработки будут продолжаться в течение 2020-х годов, наступило еще одно десятилетие прогресса.
Переход новатора на компонуемую ERP
Как провести модернизацию с минимальным риском
Скачать бесплатно
Безопасная облачная конфигурация обязательна
Центральная роль управления состоянием облачной безопасности
Бесплатная загрузка
Совокупный экономический эффект™ облачных сервисов Red Hat OpenShift
Экономия средств и преимущества для бизнеса благодаря Red Hat
Скачать бесплатно
Ускорение модернизации ИИ с помощью инфраструктуры данных
Получите ценность для бизнеса благодаря инициативам в области ИИ
Скачать бесплатно
Повсеместное распространение персональных устройств в классах привело к тому, что компьютерные классы прошлого потеряли большую часть своей ценности как места для цифрового и онлайн-обучения. Ноутбуки и планшеты дали учащимся возможность заниматься цифровым обучением в любом месте — как в классе, так и за его пределами — не ограничиваясь проводным компьютером в компьютерном классе.
Сегодня компьютерные классы выполняют новую функцию учебных пространств. Современная компьютерная лаборатория служит домом для совместной работы, программ STEM, пространств для творчества и киберспорта — и это лишь некоторые из них. С изменением функций компьютерных классов пришлось изменить и дизайн учебного пространства в компьютерных классах.
Гибкая мебель
Компьютерные классы прошлого часто предлагали только одно рабочее пространство для каждого настольного компьютера, которого было как минимум достаточно, чтобы вместить целый класс с одним учеником за каждым монитором. В современном компьютерном классе очень важно, чтобы место на столе не было занято рабочим столом и клавиатурой.
Компьютерные классы прошлого характеризовались рядами или кругами столов с подключенными настольными компьютерами на каждом месте. С преобладанием персональных устройств современный компьютерный класс должен быть в состоянии вместить студентов, которые приносят свои ноутбуки или планшеты для работы, а это означает наличие открытого пространства, где студенты могут устанавливать свои собственные устройства и учебные материалы.
Кроме того, важно обеспечить доступные источники питания, которые не мешают работе стационарных компьютеров и техники в помещении. В частности, с технологией, которая имеет более высокую вычислительную мощность, сложный процесс запуска или запрограммированные настройки, которые сбрасываются после отключения питания, вы не хотите, чтобы учащиеся отключали что-либо, чтобы использовать розетки для своих собственных устройств.
STEM и киберспорт
Одним из наиболее распространенных качеств современной компьютерной лаборатории является то, что она не является исключительно компьютерной лабораторией. Помимо того, что современная компьютерная лаборатория является пространством для совместной работы и предлагает области для использования личных устройств, она может работать в тандеме с мастерской или киберспортивной ареной.
< бр />
Предоставление творческого пространства в общей области с компьютерным классом дает учащимся возможность исследовать свою деятельность изготовителя или использовать компьютерные программы для дальнейшего изучения таких тем, как программирование и робототехника.Многоцелевые рабочие станции и решения для хранения данных предоставляют учащимся специальное пространство для изучения и изучения тем STEM отдельно от компьютерных станций в лаборатории.
При наличии подходящего оборудования и программного обеспечения компьютерные классы также можно превратить в киберспортивные. Для учащихся, которые часами тренируются и соревнуются перед большими экранами за стационарными партами, необходимо обеспечить удобные сиденья для обязательных перерывов между экранами. Стулья на колесиках, балансировочные табуреты и сиденья с регулируемой высотой также помогут учащимся двигаться, пока они проводят время за игрой.
В современном компьютерном классе гибкость функций позволяет учащимся всех возрастов развиваться и работать в соответствии с их стилем обучения. Всего несколько важных изменений в мебели и дизайне классной комнаты — все, что нужно, чтобы превратить устаревшую компьютерную лабораторию в компьютерную лабораторию, рабочее пространство и киберспортивную арену будущего.
< /p>
Доктор. Кристина Каунтс, вице-президент по стратегии и развитию MiEN Environments, является признанным лидером с успешным опытом преобразования учебных пространств в современные привлекательные учебные среды. Доктор Каунтс работает в сфере образования более 17 лет, имея опыт работы классным руководителем, районным руководителем учебного процесса, школьным администратором и дизайнером цифрового и инновационного обучения. На своей последней должности Кристина возглавляет команду профессионалов, которые помогают школам переходить к гибкому, совместному и ориентированному на учащихся учебному пространству. Она имеет докторскую степень в области лидерства в образовании K-12, сертифицирована Национальным советом и сертифицирована Google и Apple. Доктор Каунтс представляет себе учебное пространство, в котором преподаватели могут трансформировать образование с помощью дизайна, технологий и инновационной педагогической педагогики, чтобы подготовить учащихся к любому будущему!
Я начал свой путь системного администратора Linux с оборудования. Я начал с ремонта аудиоаппаратуры. В конце концов я перешел на работу в IBM в качестве инженера по работе с клиентами (CE), ремонтируя все, от перфораторов до компьютеров среднего уровня, таких как IBM System/3, и, наконец, IBM PC. Этот путь в итоге привел меня к программированию и системному администрированию.
Как системный администратор я обнаружил, что мой опыт работы с оборудованием часто помогает мне решать проблемы. Это также помогает мне понять операционную систему Linux и инструменты, которые мы ежедневно используем для обнаружения и устранения проблем как с аппаратным, так и с программным обеспечением.
В этой серии статей я расскажу об аппаратном обеспечении, например о том, как работает центральный процессор (ЦП), какие типы памяти используются в компьютерах и как они работают вместе.
Давайте начнем с истории и объясним, почему архитектура современных компьютеров такая, какая она есть.
Первые компьютеры
Первыми компьютерами были люди. Люди выполняли вычисления на протяжении тысячелетий, но 1613 год — это первое известное использование термина «компьютеры» применительно к людям. Эти люди использовали свой мозг для вычислений. Они также использовали такие устройства, как счеты, логарифмическую линейку, калькулятор Фридена и многие другие механические калькуляторы, чтобы помочь им. Их знание математических формул и вычислительных процедур позволило им выполнять сложные вычисления, например, необходимые для вывода людей на орбиту и их восстановления.
Примечание. Счеты обычно считаются первым механическим устройством, которое люди использовали для выполнения математических вычислений. Счеты были изобретены на территории современного Ирака примерно от 4300 до 4700 лет назад.
В 19 веке Чарльз Бэббидж разработал массивный механический калькулятор, названный разностной машиной, но его создание было за пределами технологий того времени. Идеи Бэббиджа для его машины являются предшественниками некоторых элементов современных компьютеров. Например, он представил «магазин» как хранилище данных и форму механического процессора, называемую «мельницей» (сегодняшний ЦП).
Одним из первых устройств, предвосхитивших более современные компьютеры, был жаккардовый ткацкий станок примерно 1860 года. В ткацком станке использовались перфокарты с программами для автоматизации процесса ткачества. Другие попытки механизировать ткачество предшествовали жаккарду и использовали бумажные ленты. Эти попытки не привели к полной автоматизации ткацких станков, а лишь улучшили методы настройки схем ткачества.
Что представляет собой современный компьютер?
Все счетные устройства вплоть до середины 20 века были вычислительными машинами. Это были очень сложные механические машины, но не компьютеры. Они выполняли сложные вычисления в соответствии с жесткими алгоритмами, но в каждом из них отсутствовала одна или несколько основных характеристик современных компьютеров.
Я провел множество поисков в Интернете, чтобы найти какое-то универсальное соглашение относительно этих характеристик. Я нашел много списков, но большинство из них касалось скорости, надежности и безопасности. Хотя это важные атрибуты для компьютеров, они не являются определяющими характеристиками. Они также применимы ко многим устройствам помимо компьютеров. После дополнительных поисков и некоторых собственных размышлений я сформулировал следующие характеристики, определяющие то, что мы сегодня называем компьютером.
<р>1. Сохраненная программаХранимая программа является одной из основных определяющих характеристик Универсальной машины Тьюринга, как ее представлял Алан Тьюринг, и является ключевым атрибутом современных компьютеров. Большинство механических калькуляторов использовали внешние устройства для хранения своих программ. Например, учетная машина IBM 402 и ее преемник, IBM 403, представляют собой окончательное выражение внешних программных устройств, использовавшихся во многих компаниях вплоть до 1970-х годов. Они использовали коммутационные панели для программирования вычислительных циклов своих машин. У них было достаточно регистров внутренней памяти (в виде реле) для хранения нескольких кумулятивных итогов, таких как «итоги отдела», «итоги за неделю», «итоги за месяц», «итоги за год» и так далее. Как CE в IBM, я работал над этими устройствами.
Современные компьютеры используют оперативную память (ОЗУ) для хранения своих программ во время их выполнения. Концепция хранимой программы открывает некоторые мощные и интересные возможности, в том числе возможность изменять последовательность выполнения программы, а также содержание и логику программы.
<р>2. Сохраненные данныеУчетные машины IBM 402/403 не хранили внутреннюю информацию, с которой они работали. Данные хранились на перфокартах с 80 столбцами, подаваемых в учетную машину из бункера, обычно одна карта на вычислительный цикл, под управлением программы коммутационной панели. Каждая карта была одной записью. Карты требовали сортировки и сопоставления с использованием определенных критериев для каждой программы перед подачей в бункер машины. Этот тип внешнего хранилища данных требовал, чтобы программа получала свои данные в заранее определенном порядке, используя последовательность перфокарт.
Современные компьютеры хранят свои данные в ОЗУ, где к ним можно получить доступ по желанию во время выполнения программы. Это означает, что данные можно получать в любой последовательности и столько раз, сколько необходимо.
<р>3. Единое пространство памятиУнифицированное пространство памяти — это важная конвергенция хранимых программ и хранимых данных. Он предоставляет современным компьютерам единое пространство памяти в ОЗУ как для программ, так и для данных. Поскольку программа хранится в той же памяти, что и данные, программе легко получить доступ к своему собственному коду, как если бы это были просто данные. Таким образом, приложения могут работать сами по себе и модифицировать свой собственный код. Программы и данные взаимозаменяемы, и ими можно манипулировать с помощью одних и тех же инструментов.
Использование единого хранилища данных RAM для программ и данных также упрощает архитектуру хранилища и доступ к нему. Он более гибок для хранения программ или данных в разных объемах для разных приложений.
<р>4. Арифметические операцииКомпьютеры выполняют арифметические операции (математику), потому что это то, что они должны делать. Современные компьютеры выполняют множество других действий с текстовыми и числовыми данными, но для процессора все операции работают одинаково.
Похоже, что эта характеристика отсутствует в большинстве списков, которые я нашел, потому что она, по-видимому, лежит в основе предположения о том, что такое компьютер. Я предпочитаю сделать это явным пунктом в моем списке ради полноты, если ничего другого.
<р>5. Логические операцииВ дополнение к арифметическим операциям компьютеры также выполняют различные типы логических операций. Эти логические операции определяют, равны ли два числовых значения или две строки символов. Среди прочего, результаты могут определить, какой путь программы выбрать для дальнейшей обработки или когда алгоритм завершится.
<р>6. Интернет-хранилище Подонлайн хранилищем понимаются жесткие диски (HDD), твердотельные накопители (SSD) или ленточные накопители, которые хранят данные и программы «в сети» для немедленного доступа во время выполнения программы. Несмотря на возможность горячей замены устройств, диски для хранения предназначены для хранения операционной системы, приложений и данных, необходимых хост-системе, и всегда остаются доступными. Онлайн-хранилище обеспечивает быстрый доступ к приложениям и данным для переноса в ОЗУ без вмешательства человека, где процессор может получить к ним доступ.
Онлайн-хранилище отличается от так называемого автономного хранилища. Автономное хранилище, которое не является обязательным атрибутом компьютера, может представлять собой съемный диск или ленту, которые подключаются по мере необходимости для определенных программ. Данные и программы, хранящиеся в автономном хранилище, требуют вмешательства человека, чтобы быть доступными для компьютера.Например, для доступа к автономному хранилищу необходимо вставить компакт-диск, DVD-диск, внешний накопитель USB или SATA или флэш-накопитель USB в компьютер, чтобы получить к нему доступ.
Наследие
Более века перфокарты были основным носителем данных и программ. В результате парадигма обработки данных в первых цифровых компьютерах была такой же, как и в механических калькуляторах, которые они заменили. В этой парадигме каждая перфокарта представляет одну запись. Данные по-прежнему хранились на перфокартах даже после того, как компьютеры прочно вошли в современные бизнес-процессы в 1960-х годах. Эти данные включали информацию о клиентах, данные о сотрудниках, бухгалтерские операции, отработанные часы и многое другое. Карты использовались для выполнения многих автономных задач, таких как сортировка карт (записей) в правильной последовательности, извлечение только карт, отвечающих определенным критериям, объединение карт из нескольких источников в одну колоду в нужном порядке и многое другое. Все это было сделано для подготовки определенного набора записей для использования в качестве входных данных для любой программы, которая будет использовать их в качестве входных данных на самом компьютере.
На самом деле, этот подход, основанный на записях, настолько распространен в мире мейнфреймов, что даже сегодня операционная система IBM MVS по-прежнему использует файловую систему на основе записей, связанную со многими из тех же концепций, что и перфокарты.
Один из первых языков, Report Program Generator (RPG), был специально разработан для имитации расчетного цикла бухгалтерских машин IBM для средних и малых компьютеров IBM. Этот дизайн был явно предназначен для многих небольших компаний, которые все еще использовали бухгалтерские машины IBM в конце 1970-х годов.
Любая машина, в которой использовались перфокарты, обычно называется устройством типа "единичная запись".
Подведение итогов
Итак, у вас есть краткий урок истории, который дает некоторое представление о том, насколько компьютеры продвинулись вперед по сравнению с оригинальными вычислительными машинами. Нам нужно ценить то, откуда мы пришли, чтобы понять, где мы находимся сегодня. Я также перечислил характеристики, которые определяют современный компьютер. В следующей статье я свяжу эту историю с развитием и функциональностью современных процессоров.
[ Хотите проверить свои навыки системного администратора? Пройдите оценку навыков сегодня. ]
Несмотря на то, что были приложены все усилия для соблюдения правил стиля цитирования, могут быть некоторые расхождения. Если у вас есть какие-либо вопросы, обратитесь к соответствующему руководству по стилю или другим источникам.
Наши редакторы рассмотрят то, что вы отправили, и решат, нужно ли пересматривать статью.
Компьютер — это машина, которая может хранить и обрабатывать информацию. Большинство компьютеров полагаются на двоичную систему, в которой используются две переменные, 0 и 1, для выполнения таких задач, как хранение данных, расчет алгоритмов и отображение информации. Компьютеры бывают разных форм и размеров: от карманных смартфонов до суперкомпьютеров весом более 300 тонн.
Многим людям на протяжении всей истории приписывают разработку ранних прототипов, которые привели к созданию современного компьютера. Во время Второй мировой войны физик Джон Мочли, инженер Дж. Преспер Эккерт-младший и их коллеги из Пенсильванского университета разработали первый программируемый электронный цифровой компьютер общего назначения — электронный числовой интегратор и компьютер (ENIAC).
По состоянию на ноябрь 2021 года самым мощным компьютером в мире является японский суперкомпьютер Fugaku, разработанный компаниями RIKEN и Fujitsu. Он использовался для моделирования симуляций COVID-19.
Популярные современные языки программирования, такие как JavaScript и Python, работают с несколькими формами парадигм программирования. Функциональное программирование, использующее математические функции для получения выходных данных на основе введенных данных, является одним из наиболее распространенных способов использования кода для предоставления инструкций для компьютера.
Самые мощные компьютеры могут выполнять чрезвычайно сложные задачи, такие как моделирование экспериментов с ядерным оружием и прогнозирование изменения климата. Разработка квантовых компьютеров, машин, способных выполнять большое количество вычислений посредством квантового параллелизма (полученного из суперпозиции), позволит выполнять еще более сложные задачи.
Способность компьютера обретать сознание — широко обсуждаемая тема. Некоторые утверждают, что сознание зависит от самосознания и способности мыслить, а это означает, что компьютеры обладают сознанием, потому что они распознают свое окружение и могут обрабатывать данные. Другие считают, что человеческое сознание никогда не может быть воспроизведено физическими процессами. Прочитайте точку зрения одного исследователя.
компьютер, устройство для обработки, хранения и отображения информации.
Компьютер когда-то означал человека, выполняющего вычисления, но теперь этот термин почти повсеместно относится к автоматизированному электронному оборудованию.Первый раздел этой статьи посвящен современным цифровым электронным компьютерам, их конструкции, составным частям и приложениям. Второй раздел посвящен истории вычислительной техники. Подробную информацию об архитектуре компьютера, программном обеспечении и теории см. в см. информатике.
Основы вычислений
Первые компьютеры использовались в основном для численных расчетов. Однако, поскольку любая информация может быть закодирована в числовом виде, люди вскоре поняли, что компьютеры способны обрабатывать информацию общего назначения. Их способность обрабатывать большие объемы данных расширила диапазон и точность прогнозов погоды. Их скорость позволяет им принимать решения о маршрутизации телефонных соединений через сеть и управлять механическими системами, такими как автомобили, ядерные реакторы и роботизированные хирургические инструменты. Они также достаточно дешевы, чтобы их можно было встроить в бытовые приборы и сделать сушилки для белья и рисоварки «умными». Компьютеры позволили нам ставить вопросы и отвечать на них, на которые раньше нельзя было ответить. Эти вопросы могут касаться последовательностей ДНК в генах, моделей поведения на потребительском рынке или всех случаев употребления слова в текстах, хранящихся в базе данных. Компьютеры все чаще могут обучаться и адаптироваться во время работы.
Компьютеры также имеют ограничения, некоторые из которых носят теоретический характер. Например, существуют неразрешимые утверждения, истинность которых не может быть определена в рамках заданного набора правил, таких как логическая структура компьютера. Поскольку не может существовать универсального алгоритмического метода для идентификации таких утверждений, компьютер, которому нужно получить истинность такого утверждения, будет (если его принудительно не прервать) продолжать работу бесконечно — состояние, известное как «проблема остановки». (См. Машина Тьюринга.) Другие ограничения отражают современные технологии. Человеческий разум способен распознавать пространственные структуры — например, легко различать человеческие лица, — но это сложная задача для компьютеров, которые должны обрабатывать информацию последовательно, а не схватывать детали в целом с первого взгляда. Еще одна проблемная область для компьютеров связана с взаимодействием на естественном языке. Поскольку в обычном человеческом общении предполагается так много общих знаний и контекстуальной информации, исследователям еще предстоит решить проблему предоставления релевантной информации универсальным программам на естественном языке.
Аналоговые компьютеры
Аналоговые компьютеры используют непрерывные физические величины для представления количественной информации. Сначала они представляли величины с помощью механических компонентов (см. дифференциальный анализатор и интегратор), но после Второй мировой войны стали использоваться напряжения; к 1960-м годам цифровые компьютеры в значительной степени заменили их. Тем не менее аналоговые компьютеры и некоторые гибридные цифро-аналоговые системы продолжали использоваться в течение 1960-х годов для решения таких задач, как моделирование самолетов и космических полетов.
Одним из преимуществ аналоговых вычислений является то, что спроектировать и построить аналоговый компьютер для решения одной задачи может быть относительно просто. Другое преимущество заключается в том, что аналоговые компьютеры часто могут представлять и решать проблему в «реальном времени»; то есть вычисления выполняются с той же скоростью, что и моделируемая им система. Их основные недостатки заключаются в том, что аналоговые представления имеют ограниченную точность — обычно несколько знаков после запятой, но меньше в сложных механизмах, — а устройства общего назначения дороги и их нелегко запрограммировать.
Цифровые компьютеры
В отличие от аналоговых компьютеров, цифровые компьютеры представляют информацию в дискретной форме, как правило, в виде последовательностей нулей и единиц (двоичных цифр или битов). Современная эра цифровых компьютеров началась в конце 1930-х — начале 1940-х годов в США, Великобритании и Германии. В первых устройствах использовались переключатели, управляемые электромагнитами (реле). Их программы хранились на перфоленте или картах, и у них было ограниченное внутреннее хранилище данных. Исторические события см. см. в разделе Изобретение современного компьютера.
Мейнфрейм
В 1950-х и 60-х годах Unisys (производитель компьютера UNIVAC), International Business Machines Corporation (IBM) и другие компании производили большие и дорогие компьютеры все большей мощности. Они использовались крупными корпорациями и государственными исследовательскими лабораториями, как правило, в качестве единственного компьютера в организации. В 1959 году компьютер IBM 1401 сдавался в аренду за 8000 долларов в месяц (ранние машины IBM почти всегда сдавались в аренду, а не продавались), а в 1964 году самый большой компьютер IBM S/360 стоил несколько миллионов долларов.
Эти компьютеры стали называться мейнфреймами, хотя этот термин не стал общепринятым, пока не были построены компьютеры меньшего размера. Мейнфреймы характеризовались наличием (для своего времени) больших объемов памяти, быстрых компонентов и мощных вычислительных возможностей.Они были очень надежны, и, поскольку они часто обслуживали жизненно важные потребности в организации, они иногда разрабатывались с избыточными компонентами, которые позволяли им выдерживать частичные отказы. Поскольку это были сложные системы, ими управлял штат системных программистов, которые одни имели доступ к компьютеру. Другие пользователи отправили «пакетные задания» для запуска на мэйнфрейме по одному.
Такие системы остаются важными и сегодня, хотя они больше не являются единственным или даже основным центральным вычислительным ресурсом организации, которая обычно имеет сотни или тысячи персональных компьютеров (ПК). В настоящее время мэйнфреймы обеспечивают хранение данных большой емкости для серверов Интернета или, благодаря методам разделения времени, они позволяют сотням или тысячам пользователей одновременно запускать программы. Из-за их текущих ролей эти компьютеры теперь называются серверами, а не мейнфреймами.
Электронный числовой интегратор и компьютер (ENIAC), первый компьютер современности.
Практически невозможно представить, как бы выглядел мир сегодня без компьютеров. Хотя вы, возможно, не думаете об этом, все, от еды, которую мы едим, до футбольных шлемов, которые мы носим, и ракет, которые мы запускаем в космос, в той или иной степени нуждалось в помощи компьютера. Излишне говорить, что самый первый в истории компьютер, электронный числовой интегратор и компьютер (ENIAC), входит в очень короткий список самых важных изобретений, когда-либо сделанных людьми.
Военные ученые начали разрабатывать ENIAC во время Второй мировой войны для расчета траекторий артиллерийских снарядов. Однако к тому времени, когда в ноябре 1945 года щелкнул выключатель, война уже закончилась. Вместо этого ENIAC стал инструментом для оружия холодной войны — разработчики первой водородной бомбы зашли так далеко, что заявили, что без ENIAC водородная бомба никогда бы не существовала.
И хотя ENIAC был чудом для своего времени, по сегодняшним меркам он, конечно же, был динозавром.
В ENIAC было 17 468 электронных ламп, которые взрывались каждые пару дней. Он занимал 1800 квадратных футов складских площадей и весил более 25 тонн (что столько же, сколько некоторые из самых тяжелых настоящих динозавров). И при всем при этом он мог выполнять 5000 инструкций в секунду. iPhone 6 весом 4,55 унции? 25 миллиардов операций в секунду.
Между тем современные суперкомпьютеры, такие как Blue Gene/P от IBM, почти не выдерживают сравнения. Современный суперкомпьютер выполняет так много инструкций в секунду, что ученые-компьютерщики даже не измеряют их скорость в инструкциях в секунду.
Blue Gene/P совершил непостижимые подвиги, например помог составить карту генома человека, смоделировать радиоактивный распад, управлять самолетами и даже воспроизвести возможности человеческого мозга. Конечно, при весе 1720 фунтов он огромен по сравнению с современным ноутбуком или планшетом, но он способен вычислять умопомрачительные уравнения и обрабатывать неслыханное количество данных — и все это при том, что он в 30 раз меньше, чем ENIAC.
IBM Blue Gene/P — один из самых быстрых современных суперкомпьютеров на Земле. Источник изображения: Викисклад.
Читайте также: