Компьютерное устройство и программы, как выглядит современный компьютер

Обновлено: 05.07.2024

Компьютерное оборудование (обычно называемое просто аппаратным обеспечением, когда речь идет о вычислительном контексте) – это совокупность физических элементов, составляющих компьютерную систему. Компьютерное оборудование — это физические части или компоненты компьютера, такие как монитор, мышь, клавиатура, хранилище компьютерных данных, жесткий диск (HDD), графические карты, звуковые карты, память, материнская плата и т. д., все из которых физические объекты, которые осязаемы. Напротив, программное обеспечение — это инструкции, которые могут храниться и выполняться аппаратным обеспечением.

Программное обеспечение – это любой набор машиночитаемых инструкций, которые предписывают процессору компьютера выполнять определенные операции. Сочетание аппаратного и программного обеспечения образует пригодную для использования вычислительную систему.

Архитектура фон Неймана

Схема архитектуры фон Неймана.

Шаблоном для всех современных компьютеров является архитектура фон Неймана, подробно описанная в статье 1945 года венгерского математика Джона фон Неймана. В нем описывается архитектура конструкции электронного цифрового компьютера с подразделениями блока обработки, состоящего из арифметико-логического блока и регистров процессора, блока управления, содержащего регистр инструкций и программный счетчик, памяти для хранения как данных, так и инструкций, внешнего запоминающего устройства, и механизмы ввода и вывода. [3] Значение этого термина эволюционировало и означает компьютер с хранимой программой, в котором выборка инструкций и операция с данными не могут выполняться одновременно, поскольку они используют общую шину. Это называется узким местом фон Неймана и часто ограничивает производительность системы.

Продажи

Третий год подряд объем продаж через каналы B2B (продажи через дистрибьюторов и коммерческих реселлеров) в США увеличился почти на 6 % и составил 61,7 млрд долларов. Впечатляющий рост стал самым быстрым ростом продаж с момента окончания рецессии. Рост продаж ускорился во второй половине года, достигнув пика в четвертом квартале, увеличившись на 6,9 % по сравнению с четвертым кварталом 2012 года.

Разные системы

Сегодня используется несколько различных типов компьютерных систем.

Персональный компьютер

Аппаратное обеспечение современного персонального компьютера: 1. Монитор 2. Материнская плата 3. Процессор 4. Оперативная память 5. Карты расширения6. Источник питания 7.Привод оптических дисков8. Жесткий диск9. Клавиатура 10.Мышь.

Мейнфрейм IBM System z9.

Мейнфрейм — это гораздо более крупный компьютер, который обычно занимает комнату и может стоить во много сотен или тысяч раз больше, чем персональный компьютер. Они предназначены для выполнения большого количества расчетов для государственных органов и крупных предприятий.

Ведущие вычисления

В 1960-х и 1970-х годах все больше и больше отделов начали использовать более дешевые специализированные системы для определенных целей, таких как управление процессами и автоматизация лабораторий.

Суперкомпьютер

Суперкомпьютер внешне похож на мейнфрейм, но вместо этого предназначен для выполнения чрезвычайно ресурсоемких вычислительных задач. По состоянию на ноябрь 2013 года самым быстрым суперкомпьютером в мире является Tianhe-2 в Гуанчжоу, Китай.

Термин суперкомпьютер не относится к конкретной технологии. Скорее это указывает на самые быстрые компьютеры, доступные в любой момент времени. В середине 2011 года самые быстрые суперкомпьютеры могли похвастаться скоростью, превышающей один петафлопс, или 1000 триллионов операций с плавающей запятой в секунду. Суперкомпьютеры быстры, но очень дороги, поэтому они обычно используются крупными организациями для выполнения задач, требующих больших вычислительных ресурсов, связанных с большими наборами данных. Суперкомпьютеры обычно работают с военными и научными приложениями. Хотя они стоят миллионы долларов, они также используются для коммерческих приложений, где необходимо анализировать огромные объемы данных. Например, крупные банки используют суперкомпьютеры для расчета рисков и доходности различных инвестиционных стратегий, а организации здравоохранения используют их для анализа гигантских баз данных данных пациентов, чтобы определить оптимальные методы лечения различных заболеваний и проблем, с которыми сталкивается страна.

Обновление оборудования

При использовании компьютерного оборудования обновление означает добавление к компьютеру нового оборудования, которое повышает его производительность, увеличивает мощность или добавляет новые функции. Например, пользователь может выполнить обновление оборудования, заменив жесткий диск на твердотельный накопитель, чтобы повысить производительность или увеличить объем хранимых файлов. Кроме того, пользователь может увеличить объем оперативной памяти, чтобы компьютер работал более плавно. Пользователь мог добавить карту расширения USB 3.0, чтобы в полной мере использовать устройства USB 3.0. Выполнение таких обновлений оборудования может быть необходимо для старых компьютеров, чтобы они соответствовали системным требованиям программы.

Компьютер — это удивительно полезная универсальная технология, до такой степени, что теперь камеры, телефоны, термостаты и многое другое превратились в маленькие компьютеры. В этом разделе будут представлены основные части и темы работы компьютерного оборудования. «Оборудование» — это физические части компьютера, а «программное обеспечение» — код, работающий на компьютере.

Чипы и транзисторы

Транзистор — жизненно важный электронный блок.
—Транзисторы являются «твердотельными» — в них нет движущихся частей.
— Одно из самых важных изобретений в истории.
— «Переключатель», который мы можем включить. /выключено электрическим сигналом
Кремниевый чип – кусочек кремния размером с ноготь.
Микроскопические транзисторы выгравированы на кремниевых чипах
Чипы могут содержать миллиарды транзисторов.
Чипсы упакованы в пластик с металлическими ножками.
напр. Микросхемы ЦП, микросхемы памяти, флэш-чипы
Силикон (металлоид) и силикон (мягкое вещество на кухонной утвари)

Вот кремниевый чип в пластиковой упаковке. Я вытащил это из кучи электронных отходов в здании Stanford CS, так что, наверное, оно старое. Это небольшой чип с несколькими «контактами» электрического соединения. Позже мы увидим более крупный чип с сотнями контактов.

Внутри пластиковой упаковки находится кремниевый чип размером с ноготь с выгравированными на его поверхности транзисторами и другими компонентами. Крошечные провода соединяют чип с внешним миром. (лицензия CC, атрибуция на шареалке 3. пользователь википедии Zephyris)

В современных компьютерах используются крошечные электронные компоненты, которые можно выгравировать на поверхности кремниевого чипа. (См.: чип из Википедии) Обратите внимание, что кремний (микросхемы, солнечные панели) и силикон (мягкий резиновый материал) — это разные вещи!

Самым распространенным электронным компонентом является "транзистор", который работает как усилительный клапан для потока электронов. Транзистор является «твердотельным» устройством, то есть в нем нет движущихся частей. Это основной строительный блок, используемый для создания более сложных электронных компонентов. В частности, «бит» (ниже) можно построить с компоновкой из 5 транзисторов. Транзистор был изобретен в начале 1950-х годов, заменив вакуумную лампу. С тех пор транзисторы становились все меньше и меньше, что позволяло размещать все больше и больше их на кремниевом чипе.

Закон Мура

Транзисторы становятся в 2 раза меньше примерно каждые 2 года
– иногда указывается срок службы около 18 месяцев.
Может вместить в два раза больше транзисторов на чип
Из-за более совершенной технологии травления чипов
-Но современный завод по производству чипов стоит более 1 миллиарда долларов
Наблюдение против научного "закона"
2 эффекта:
а. чипы удваивают емкость каждые 2 года
-скорость не удваивается, емкость удваивается, что по-прежнему очень полезно
б. или при неизменной емкости чипы становятся меньше и дешевле каждые 2 года.
(б) вот почему компьютеры теперь используются в автомобилях, термостатах и поздравительных открытках.
Пример: емкость MP3-плеера 50 долларов США каждые 2 года: 2 ГБ, 4 ГБ, 8 ГБ, 16 ГБ.
Практическое правило: увеличение емкости в 8 раз каждые 6 лет.
В 8 раз за 6 лет емкость вашего телефона может увеличиться в 8 раз
Вероятно, закон Мура не будет действовать вечно

Закон Мура (Гордон Мур, соучредитель Intel) гласит, что плотность транзисторов на микросхеме удваивается примерно каждые 2 года (иногда указывается каждые 18 месяцев). Увеличение связано с улучшением технологии производства чипов. Это не научный закон, а просто общее предсказание, которое, кажется, продолжает работать. В более широком смысле он отражает идею о том, что на доллар компьютерные технологии (не только транзисторы) с течением времени становятся лучше в геометрической прогрессии. Это совершенно ясно, если вы посмотрите на стоимость или возможности компьютеров/камер и т. д., которые у вас есть. Закон Мура приводит к появлению более мощных компьютеров (сравните возможности iPhone 7 и оригинального iPhone), а также к более дешевым компьютерам (компьютеры с меньшими возможностями появляются повсюду, например, в термостатах и автомобилях).

Компьютеры в жизни: системы управления

Система управления: реагирует на внешнее состояние
напр. автомобильный двигатель: изменяйте топливную смесь в зависимости от температуры
напр.сработала подушка безопасности при больших перегрузках от столкновения
Чипы — отличный и дешевый способ создания систем управления.
Докомпьютерные системы управления работали не так хорошо
Одна из причин, почему сегодня автомобили работают намного лучше

Система управления / Демонстрация фонарика Мура

У фонарика Maglite XL200 есть фишка
Пример системы управления
Закон Мура делает возможным такое применение чипа
Фонарик преобразует угловое положение в яркость. (1 клик)
Также есть угол для режима скорости моргания. (2 клика)

Компьютерное оборудование — ЦП, ОЗУ и постоянное хранилище

Теперь давайте поговорим о трех основных компонентах, из которых состоит компьютер: ЦП, ОЗУ и постоянном хранилище. Эти три компонента есть на всех компьютерах: ноутбуках, смартфонах и планшетах.

1. ЦП

ЦП – центральный процессор
Действует как мозг: следует инструкциям в коде.
"общее" — изображения, работа в сети, математика... все на ЦП
Выполняет вычисления, например. добавить два числа
по сравнению с ОЗУ и постоянное хранилище, в которых только хранятся данные
"гигагерц" = 1 миллиард операций в секунду
ЦП с частотой 2 ГГц выполняет 2 миллиарда операций в секунду.

ЦП — центральный процессор — неизбежно называют "мозгом" компьютера. ЦП выполняет активный «запуск» кода, манипулируя данными, в то время как другие компоненты играют более пассивную роль, например, хранят данные. Когда мы говорим, что компьютер может «складывать два числа миллиард раз в секунду»… это процессор. Когда вы нажимаете кнопку «Выполнить», ЦП в конечном итоге «запускает» ваш код. Позже мы дополним картину того, как ваш код Javascript выполняется процессором.

Кроме того: "ядра" процессора

Современные чипы ЦП имеют несколько ядер.
Каждое ядро является полунезависимым процессором.
Ключ: 4 ядра не в 4 раза быстрее, чем 1 ядро.
т.е. 4 машины не доставят вас туда быстрее, чем 1 машина
Убывающая отдача
Более 4 ядер часто бесполезны

Примеры ЦП

напр. Кнопка "Выполнить" — "распечатать информацию", посчитать.
напр. Отправить текстовое сообщение — отформатировать байты, отправить байты, проверить, что они были отправлены

Вариант CPU: GPU — графический процессор

Подобен процессору, но предназначен для обработки изображений.
Компьютерные игры активно используют GPU
Современные ЦП в большинстве случаев достаточно быстры, больше энергии уходит на ГП.

2. ОЗУ

ОЗУ – оперативное запоминающее устройство
Действует как доска.
Временное рабочее хранилище, байты
ОЗУ хранит как код, так и данные (временно)
напр. открыть изображение в Photoshop
- данные изображения загружаются в байты оперативной памяти
напр. добавление 2 к числу в калькуляторе
- управление байтами в оперативной памяти
"постоянная"
-ОЗУ не является постоянной. Состояние исчезает при выключении питания
-e.g. Вы работаете над документом, затем отключается питание, и вы теряете свою работу (вместо "Сохранить")

ОЗУ — оперативное запоминающее устройство или просто «память». Оперативная память — это оперативная память, которую компьютер использует для хранения кода и данных, которые активно используются. ОЗУ фактически является областью хранения байтов под управлением ЦП. Оперативная память относительно быстра и способна извлекать значение любого конкретного байта за несколько наносекунд (1 наносекунда составляет 1 миллиардную долю секунды). Другая важная особенность ОЗУ заключается в том, что оно сохраняет свое состояние только до тех пор, пока на него подается питание — ОЗУ не является «постоянным» хранилищем.

Предположим, вы работаете на своем компьютере, и он внезапно теряет питание, и экран гаснет. Вы понимаете, что то, над чем вы работали, пропало. Оперативная память была очищена, осталось только то, что вы в последний раз сохранили на диск (ниже).

Примеры оперативной памяти

В вашем браузере открыто много вкладок
– данные для каждой вкладки находятся в оперативной памяти
Выполняется программа
- код программы находится в оперативной памяти
Программа манипулирует большим изображением
- данные изображения находятся в оперативной памяти
напр. у вас может закончиться оперативная память — вы не сможете открыть новую вкладку или программу, потому что вся оперативная память занята
Кроме того, теперь телефоны имеют от 2 до 4 ГБ ОЗУ . достаточно для большинства целей

3. Постоянное хранилище: жесткий диск, флэш-накопитель

Постоянное хранение байтов
"Постоянный" означает сохранение, даже если питание отключено.
напр. Жесткий диск — хранит байты в виде магнитного узора на вращающемся диске.
— также известный как «жесткий диск».
— Высокий звук вращения, который вы, возможно, слышали.
Жесткие диски долгое время были основной технологией постоянного хранения данных.
НО сейчас Flash становится все более популярным.

Видео о том, как работает жесткий диск (Webm — открытый стандартный видеоформат, работает в Firefox и Chrome). 4:30 в видео, чтобы увидеть чтение/запись битов.

Постоянное хранилище, новая технология: флэш-память

«Флэш-память» – это транзисторная технология постоянного хранения данных.
«твердотельное состояние» – отсутствие движущихся частей. -aka "SSD": твердотельный накопитель
Флэш-память лучше жесткого диска во всех отношениях, но стоит дешевле: быстрее, надежнее, потребляет меньше энергии.
Флэш дороже в пересчете на байт.
Форматы: USB-ключ, SD-карта в камере, флэш-память, встроенная в телефон, планшет или компьютер.
Раньше флэш-память была очень дорогой, поэтому в большинстве компьютеров использовались жесткие диски.
Flash дешевеет (закон Мура)
Однако в пересчете на байт жесткие диски по-прежнему значительно дешевле.
Не путать с проприетарным мультимедийным форматом Adobe Flash.
Предупреждение: флэш-память не сохраняется вечно. Он может не хранить биты за последние 10 или 20 лет. Никто точно не знает

Постоянное хранилище — долговременное хранилище байтов в виде файлов и папок. Постоянный означает, что байты сохраняются даже при отключении питания. Ноутбук может использовать вращающийся жесткий диск (также известный как «жесткий диск») для постоянного хранения файлов. Или он может использовать «флэш-накопитель», также известный как твердотельный диск (SSD), для хранения байтов на флэш-чипах. Жесткий диск считывает и записывает магнитные узоры на вращающемся металлическом диске для хранения байтов, в то время как флэш-память является «твердотельной»: никаких движущихся частей, только кремниевые чипы с крошечными группами электронов для хранения байтов. В любом случае хранилище является постоянным, т. е. сохраняет свое состояние даже при отключении питания.

Флэш-накопитель работает быстрее и потребляет меньше энергии, чем жесткий диск. Однако в пересчете на байт флэш-память значительно дороже, чем хранилище на жестком диске. Flash дешевеет, поэтому может занять нишу за счет жестких дисков. Флэш-память намного медленнее, чем оперативная память, поэтому она не является хорошей заменой оперативной памяти. Обратите внимание, что Adobe Flash — это несвязанное понятие; это проприетарный медиаформат.

Флэш-память — это то, что лежит в основе USB-накопителей, SD-карт для использования в камерах или встроенной памяти в планшете или телефоне.

Файловая система

Как организованы байты в постоянном хранилище?
напр. Байты на флешке?
"Файловая система" – организация байтов постоянного хранилища, файлов и папок.
"Файл" — имя, дескриптор блока байтов.
напр. "flowers.jpg" означает 48 КБ данных изображения.

Жесткий диск или флэш-накопитель обеспечивает постоянное хранение в виде плоской области байтов без особой структуры. Обычно жесткий диск или флэш-диск отформатированы с использованием «файловой системы», которая организует байты в знакомый шаблон файлов и каталогов, где каждый файл и каталог имеют несколько полезное имя, например «resume.txt». Когда вы подключаете диск к компьютеру, компьютер представляет файловую систему диска пользователю, позволяя ему открывать файлы, перемещать файлы и т. д.

По сути, каждый файл в файловой системе относится к блоку байтов, поэтому имя «flowers.jpg» относится к блоку 48 КБ байтов, которые являются данными этого изображения. Фактически файловая система дает пользователю имя (и, возможно, значок) для блока байтов данных и позволяет пользователю выполнять операции с этими данными, например перемещать их, копировать или открывать с помощью программы. Файловая система также отслеживает информацию о байтах: их количество, время последнего изменения.

Microsoft использует проприетарную файловую систему NTFS, а Mac OS X имеет собственный эквивалент HFS+ от Apple. Многие устройства (камеры, MP3-плееры) используют на своих флеш-картах очень старую файловую систему Microsoft FAT32. FAT32 — старая и примитивная файловая система, но она хороша там, где важна широкая поддержка.

Примеры постоянного хранилища

Это легко понять, так как вы использовали файлы и файловые системы.
напр. 100 отдельных видеофайлов по 1 ГБ. Требуется 100 ГБ дискового пространства.

Изображения оборудования

Ниже представлены изображения недорогих компьютеров Shuttle с процессором 1,8 ГГц, 512 МБ ОЗУ и жестким диском на 160 ГБ. Примерно в 2008 году он стоил около 200 долларов США. Он сломался и стал классным примером.

Материнская плата
Металлический пакет ЦП, удерживаемый рычагом
Медный радиатор

Чип процессора в металлическом корпусе
Радиатор удален.
Низ упаковки... много соединений (маленькие провода)

Если перевернуть ЦП, видны маленькие позолоченные накладки в нижней части ЦП. Каждая контактная площадка соединена очень тонким проводом с точкой на кремниевом чипе.

Вот изображение другого чипа, но без верхней упаковки.Вы видите кремниевый чип размером с мизинец в центре с выгравированными на нем крошечными деталями транзистора. На краю чипа видны очень тонкие провода, соединяющие части чипа с внешними контактными площадками (лицензия CC, атрибуция 3. пользователь википедии Zephyris)

Карта оперативной памяти
Подключается к материнской плате
Карта на 512 МБ (4 чипа)

Оперативная память состоит из нескольких микросхем, объединенных в небольшую плату, известную как DIMM, которая вставляется в материнскую плату (модуль памяти с двумя встроенными разъемами). Здесь мы видим модуль RAM DIMM, извлеченный из разъема материнской платы. Это модуль DIMM емкостью 512 МБ, состоящий из 4 микросхем. Несколькими годами ранее этот модуль DIMM мог потребовать 8 микросхем для хранения 512 МБ. Закон Мура в действии.

Жесткий диск объемом 160 ГБ (постоянное хранилище)
т.е. постоянный
Подключается к материнской плате стандартным кабелем SATA.

Флэш-накопитель (другой тип постоянного хранилища)
т.е. постоянный
Содержит флэш-чип, твердотельный.
SD-карта, аналогичная идея

Здесь он разобран, показывая флэш-чип, который фактически хранит байты. Этот чип может хранить около 1 миллиарда бит... сколько это байтов? (A: 8 бит на байт, то есть около 125 МБ)

Вот "SD-карта", которая обеспечивает хранение в камере. Он очень похож на флешку, только другой формы.

Тим Фишер имеет более чем 30-летний опыт работы в сфере технологий. Он пишет о технологиях более двух десятилетий и является вице-президентом и генеральным директором Lifewire.

Райан Периан — сертифицированный ИТ-специалист, обладатель множества сертификатов в области ИТ и более 12 лет опыта работы на должностях поддержки и управления в сфере ИТ.

Жесткий и твердотельный накопитель
Краткое руководство по веб-камерам
Клавиатуры и мыши
Мониторы
Карточки
Принтеры и сканеры
Малина Пи

Компьютерное оборудование — это физические компоненты, из которых состоит компьютерная система.

Существует множество различных видов аппаратного обеспечения, которое можно установить внутри компьютера и подключить к нему снаружи.

Компьютерное оборудование иногда может обозначаться аббревиатурой computer hw.

Lifewire / Хлоя Жиру

Совершите экскурсию по своему настольному ПК, чтобы узнать, как все аппаратное обеспечение традиционного настольного ПК соединяется вместе, чтобы создать полноценную компьютерную систему, подобную той, которую вы используете прямо сейчас.

Список компьютерного оборудования

Вот некоторые распространенные отдельные аппаратные компоненты компьютера, которые вы часто найдете внутри современного компьютера. Эти части почти всегда находятся внутри корпуса компьютера, поэтому вы не увидите их, пока не откроете компьютер:

Обычное оборудование, которое может быть подключено к внешнему компьютеру, хотя многие планшеты, ноутбуки и нетбуки включают некоторые из этих элементов в свои корпуса:

Менее распространенные отдельные компьютерные аппаратные устройства либо потому, что эти части теперь обычно интегрированы в другие устройства, либо потому, что они были заменены более новой технологией:

Следующее оборудование называется сетевым оборудованием, и различные компоненты часто являются частью домашней или корпоративной сети:

Цифровой модем (например, кабельный модем, модем DSL и т. д.)
Повторитель
Сервер печати

Сетевое оборудование определено не так четко, как некоторые другие типы компьютерного оборудования. Например, многие домашние маршрутизаторы часто работают как маршрутизатор, коммутатор и брандмауэр.

Помимо всего перечисленного выше, существует еще компьютерное оборудование, называемое вспомогательным оборудованием, которого на компьютере может не быть ни одного, или их может быть несколько:

Вентилятор (ЦП, ГП, корпус и т. д.)
Теплоотвод
Кабель для передачи данных
Кабель питания
Дочерняя плата

Некоторые из перечисленных выше устройств называются периферийными устройствами. Периферийное устройство — это аппаратное обеспечение (будь то внутреннее или внешнее), которое фактически не участвует в основных функциях компьютера. Примеры включают монитор, видеокарту, дисковод и мышь.

Устранение неполадок с неисправным компьютерным оборудованием

Компоненты компьютерного оборудования по отдельности нагреваются и остывают по мере того, как они используются, а затем не используются, а это означает, что в конце концов каждый из них выйдет из строя. Некоторые могут даже выйти из строя одновременно.

К счастью, по крайней мере на настольных компьютерах, а также на некоторых ноутбуках и планшетах вы можете заменить неработающее оборудование без замены или восстановления компьютера с нуля.

Вот некоторые ресурсы, которые вы должны проверить, прежде чем пойти и купить новый жесткий диск, сменные модули оперативной памяти или что-то еще, что, по вашему мнению, может выйти из строя:

Память (ОЗУ)

Жесткий диск

Познакомьтесь с бесплатными программами для тестирования жестких дисков.
Найдите лучшее коммерческое программное обеспечение для ремонта жестких дисков.
Узнайте, как заменить жесткий диск.
Узнайте, что делать, если жесткий диск издает шум.

Компьютерный фанат

Диспетчер устройств

В Microsoft Windows аппаратные ресурсы управляются Диспетчером устройств. Вполне возможно, что «неисправный» элемент компьютерного оборудования действительно нуждается в установке или обновлении драйвера устройства или в том, чтобы устройство было включено в диспетчере устройств.

Аппаратные устройства вообще не будут работать, если устройство отключено, или могут работать неправильно, если установлен неправильный драйвер.

Вот некоторые ресурсы по устранению неполадок диспетчера устройств:

Узнайте, как просмотреть статус устройства в Windows.
Узнайте, как включить устройство в диспетчере устройств в Windows.
Узнайте, как обновить драйверы в Windows.
Узнайте, как найти бесплатные загрузки драйверов.
Познакомьтесь с лучшими бесплатными инструментами для обновления драйверов.

Если вы решите, что какое-то оборудование нуждается в замене или обновлении, найдите информацию о технической поддержке от производителя, включая информацию о гарантии (если она применима к вам), или найдите идентичные или обновленные детали, которые вы можете купить напрямую.

Аппаратное и программное обеспечение

Компьютерная система не является полной, если в ней нет программного обеспечения, которое отличается от аппаратного обеспечения. Программное обеспечение — это данные, хранящиеся в электронном виде, например операционная система или инструмент для редактирования видео, которые работают на оборудовании.

Аппаратное обеспечение получило свое название из-за того, что оно строго относится к модификациям, тогда как программное обеспечение более гибкое (т. е. вы можете легко обновлять или изменять программное обеспечение).

Прошивка также тесно связана с аппаратным и программным обеспечением. Микропрограмма используется, чтобы связать их вместе, чтобы программа знала, как взаимодействовать с частью оборудования.

Сегодня невозможно представить жизнь без компьютера. Мы делаем свою работу, развлекаемся и узнаем то, что нам нужно знать, с помощью компьютеров. Иногда мы забываем, что смартфон — это всего лишь версия нашего настольного ПК размером с ладонь.

Хотя термин "компьютер" может применяться практически к любому устройству, в котором есть микропроцессор, большинство людей думают о компьютере как об устройстве, которое получает ввод от пользователя с помощью мыши или клавиатуры, каким-то образом обрабатывает его и отображает результат. на экране. Аппаратное и программное обеспечение компьютеров развивалось стремительными темпами за последние несколько десятилетий. Громоздкие настольные машины начала 80-х совсем не похожи на современные планшеты с сенсорным экраном.

По сравнению с компьютерами конца 20 века современные компьютеры гораздо более взаимосвязаны благодаря неумолимому распространению Интернета и различных веб-технологий. И эта самая связанность изменила сами компьютеры. Прошли те времена модемов с коммутируемым доступом, которые прокладывали себе путь к системам электронных досок объявлений. Теперь компьютеры используют Wi-Fi и широкополосные соединения, чтобы прокладывать себе путь через мультимедийный контент — от новостей в прямом эфире до фильмов, многопользовательских игр и многого другого.

Существует множество терминов, используемых для описания различных типов компьютеров. Большинство этих слов подразумевают размер, предполагаемое использование или возможности компьютера. Начнем с самого очевидного.

10: Всемогущий персональный компьютер

Компьютерный терминал IBM, используемый для официального подсчета очков в туре PGA, выставлен в пресс-центре чемпионата Mercedes 1994 года в Карлсбаде, Калифорния. С тех пор компьютеры сильно изменились. Саймон П. Барнетт/Allsport/Getty Images

Под персональным компьютером (ПК) понимается компьютер, предназначенный для общего использования одним человеком. Хотя iMac, безусловно, является ПК, большинство людей вместо этого связывают эту аббревиатуру с компьютерами, работающими под управлением операционной системы Windows. ПК сначала назывались микрокомпьютерами, потому что они были полноценными компьютерами, но построены в меньшем масштабе, чем огромные системы, используемые большинством предприятий.

В 1981 году легендарный производитель технологий IBM представил свой первый ПК, в котором использовалась уже ставшая легендарной операционная система Microsoft – MS-DOS (Microsoft Disk Operating System). Вслед за этим в 1983 году Apple создала Lisa, один из первых ПК с GUI (графическим пользовательским интерфейсом) [источники: Альфред, Кэбелл]. Это причудливый способ сказать, что «значки» были видны на экране. До этого экраны компьютеров были довольно простыми.

При этом важнейшие компоненты, такие как ЦП (центральные процессоры) и ОЗУ (оперативная память), развивались с головокружительной скоростью, делая компьютеры быстрее и эффективнее. В 1986 году Compaq выпустила 32-битный ЦП на своих 386 машинах. И, конечно же, Intel заняла место в компьютерной истории в 1993 году со своим первым процессором Pentium [источники: PCWorld, Tom's Hardware].

Теперь персональные компьютеры оснащены сенсорными экранами, всевозможными встроенными средствами связи (такими как Bluetooth и Wi-Fi) и операционными системами, которые меняются с каждым днем. Как и размеры и формы самих машин.

До середины 1980-х у потребителей был только один выбор для ПК — настольный формат. Эти бьющие по коленям ящики (называемые «башнями») были достаточно большими, чтобы проткнуть вам голени. Оснащенные большими мониторами с ЭЛТ (электронно-лучевой трубкой), они заполняли ваше домашнее рабочее пространство или офис. От настольных систем ожидалось, что вы установите компьютер в постоянном месте. Большинство настольных компьютеров предлагают большую мощность, объем памяти и универсальность по меньшей цене, чем их портативные собратья, что сделало их популярными компьютерами в 1990-х годах, когда ноутбуки стоили тысячи долларов [источник: Britannica].

В наши дни настольные компьютеры намного дешевле, чем 20 лет назад, и вы можете купить их всего за несколько сотен долларов. Это далеко от тысяч долларов, которые они стоили в 80-х. На самом деле, один из первых бизнес-ПК Hewlett-Packard, модель 300, в 1972 году стоил 95 000 долларов [источник: Comen].

Поскольку смартфоны и ноутбуки продолжают доминировать в мире, а их цены сделали их доступными для большинства потребителей, настольные компьютеры уступают место динозаврам. В 2017 году мировые продажи настольных компьютеров упали ниже 100 млн, что намного меньше, чем 161,6 млн ноутбуков, ушедших с полок в том же году [источник: Moore-Colyer].

Но не плачьте из-за рабочего стола. Этот формат ПК уступает место таким же мощным продуктам с огромным дополнительным преимуществом портативности. А заядлые геймеры по-прежнему ценят настольные компьютеры.

Ноутбуки заменили настольные компьютеры в качестве рабочего компьютера. Эта женщина использует свой для видеоконференции. FS Productions/Getty Images

Давным-давно, если вы хотели использовать ПК, вам нужно было использовать настольный компьютер. Инженеры просто не могли упаковать сложные системы ПК в портативную коробку. Однако в середине 1980-х годов многие крупные производители компьютеров предприняли усилия по популяризации портативных компьютеров.

Ноутбуки – это портативные компьютеры, в которых дисплей, клавиатура, указывающее устройство или шаровой манипулятор, процессор, память и жесткий диск объединены в корпусе с батарейным питанием, который немного больше средней книги в твердом переплете.

Первый настоящий коммерческий ноутбук был далек от стройных устройств, заполонивших сегодня розничные магазины. Osborne 1, выпущенный в 1981 году, продавался примерно за 1800 долларов, имел 64 КБ памяти и весил около 24 фунтов (10 кг). Укрепляя бицепсы, Osborne 1 также тренировал глаза, так как экран был всего 5 дюймов (12 сантиметров) [источник: Computing History].

К счастью, производители быстро улучшили внешний вид ноутбуков. Всего два года спустя TRS-80 Model 100 от Radio Shack упаковала свои компоненты в 4-фунтовую (8-килограммовую) раму, но ей не хватало мощности. К концу десятилетия UltraLite от NEC разрушил барьеры, втиснув реальную вычислительную эффективность в первый настоящий ноутбук (то есть очень легкий ноутбук), который весил всего 5 фунтов (2,2 кг). Гонка за ультрапортативность официально началась [источник: Bellis]. Однако до 2005 года продажи ноутбуков не превосходили ПК [источник: Артур].

7: Нетбуки и планшеты

Пользователь рисует кости руки на 9,7-дюймовом iPad от Apple во время презентации устройства в средней школе Lane Tech College Prep High School, 27 марта 2018 г. в Чикаго, штат Иллинойс. Скотт Олсон/Getty Images

Нетбуки – это сверхпортативные компьютеры, которые даже меньше традиционных ноутбуков. Чрезвычайная экономичность нетбуков (примерно 200 долларов) означает, что они дешевле почти любого совершенно нового ноутбука, который вы найдете в розничных магазинах. Однако внутренние компоненты нетбуков менее мощные, чем в обычных ноутбуках [источник: Крынин].

Нетбуки впервые появились в 2007 году, прежде всего как средство доступа к Интернету и веб-приложениям, от электронной почты до потоковой передачи музыки и фильмов и веб-серфинга. Они невероятно компактны, но в результате их технические характеристики часто напоминают сильно урезанный ноутбук. У них небольшие дисплеи (всего 6 или 7 дюймов или 15-18 сантиметров), небольшой объем памяти (возможно, до 64 ГБ), а иногда они экономят или вообще пропускают порты данных (например, USB или HDMI), которыми обладают традиционные ноутбуки. Многие нетбуки производятся мелкими производителями, так как крупные компании не могут быть обеспокоены низкой рентабельностью этих более дешевых машин [источник: Lenovo].

Из-за относительно медленных процессоров и небольшого объема памяти нетбуки не могут выполнять тяжелую работу с графическими приложениями или сложными играми. Вместо этого они лучше всего подходят для задачи, благодаря которой они получили свое название: веб-серфинг [источник: Крынин].

Планшеты в значительной степени заменили нишу, занятую нетбуками. Планшеты — это тонкие плоские устройства, которые выглядят как увеличенные версии смартфонов. Впервые они были произведены компанией Lenovo в 2000 году, но популяризированы Apple в 2010 году с выпуском своего iPad [источник: Bort].

Планшеты могут выполнять почти все функции ноутбуков, но не имеют встроенных вентиляторов, которые есть на ПК. Поэтому им приходится полагаться на менее производительные процессоры, которые не будут потреблять столько тепла и энергии батареи. Они также имеют меньшую емкость памяти, чем традиционные ПК. В старых планшетах использовались те же операционные системы, что и в мобильных телефонах, но в новых планшетах используется полноценная операционная система, такая как Microsoft Windows 10 [источник: Lenovo].

Планшеты более портативны, чем ПК, имеют более длительное время автономной работы, но при этом могут выполнять такие же действия, как смартфоны, например фотографировать, играть в игры и рисовать стилусом. Для тех, кому нравится функциональность клавиатуры ноутбука, некоторые планшеты поставляются с клавиатурой (присоединенной или съемной), что позволяет сочетать лучшее из обоих миров.

6: Карманные компьютеры

Удивительно, сколько компьютерных функций может выполнять смартфон, включая фотосъемку. LWA/Дэнн Тардиф/Getty Images

Ранним компьютерам 20 века, как известно, требовались целые комнаты. В наши дни вы можете носить гораздо больше вычислительной мощности прямо в кармане брюк. Карманные компьютеры, такие как смартфоны и КПК, – одно из знаковых устройств нашей эпохи [источник: Артур].

Появившиеся в 1990-х годах персональные цифровые помощники (КПК) представляли собой тесно интегрированные компьютеры, которые часто использовали флэш-память вместо жесткого диска для хранения данных. Эти компьютеры обычно не имели клавиатур, но полагались на технологию сенсорного экрана для пользовательского ввода. КПК обычно были меньше романа в мягкой обложке, очень легкие и с разумным временем автономной работы. Какое-то время они были популярными устройствами для календарей, электронной почты и простых функций обмена сообщениями [источник: Britannica]. Помните Palm Pilot и BlackBerry?

Но когда началась революция смартфонов, КПК потеряли свой блеск. Смартфоны, такие как iPhone и Samsung Galaxy, сочетают в себе функции вызовов и функциональность КПК, а также полноценные компьютерные возможности, которые с каждым днем становятся все более потрясающими. Они имеют интерфейсы с сенсорным экраном, высокоскоростные процессоры, много гигабайт памяти, полные возможности подключения (включая Bluetooth, Wi-Fi и т. д.), камеры с двумя объективами, высококачественные аудиосистемы и другие функции, которые поразили бы электронику. инженеров полувековой давности. Хотя смартфоны в той или иной форме существуют с 2000 года, широко разрекламированный дебют iPhone 3G в 2007 году принес устройство в массы. Внешний вид, ощущения и функциональность этого iPhone стали образцом для всех последующих смартфонов [источник: Нгуен].

Инженеры часто используют рабочие станции, хотя их популярность снижается по мере того, как "обычные" компьютеры становятся все более мощными. Монти Ракусен/Getty Images

Рабочая станция — это просто настольный компьютер с более мощным процессором, дополнительной памятью, графическими адаптерами высокого класса и расширенными возможностями для выполнения специальной группы задач, таких как трехмерная графика или разработка игр [источник: Intel].< /p>

Рабочие станции, как и обычные настольные компьютеры, предназначены для отдельных пользователей. Но они отличаются от настольных компьютеров тем, что они намного, намного быстрее. Как правило, такие рабочие лошадки для своих сотрудников покупают инженерные фирмы или мультимедийные компании [источник: TechTarget].

Мощность рабочей станции недешева. В то время как малые предприятия могут легко найти обычные настольные компьютеры всего за несколько сотен долларов, рабочие станции могут стоить в три раза дороже. Базовые рабочие станции легко продаются за 1500 долларов США и в спешке удваиваются в цене [источник: Benton].

Но в то время как дешевые настольные компьютеры состоят из столь же дешевых (читай: иногда ненадежных) компонентов, рабочие станции — это качественные машины, предназначенные для серьезного бизнеса. Их можно оставить включенными на ночь для обработки чисел или рендеринга анимации. Поэтому эти компьютеры оснащены избыточными жесткими дисками для безопасности данных, а также более быстрыми процессорами и твердотельными накопителями большой емкости. Все эти факторы указывают на то, что машина больше предназначена для получения прибыли, чем для базовой обработки текста или случайных игр в «Сапёр» [источник: Benton].

Подробный вид компьютерного/дата-центра ЦЕРН и фермы серверов главного помещения площадью 1450 квадратных метров в крупнейшей в мире лаборатории физики элементарных частиц, 19 апреля 2017 г. в Мейрине, Швейцария. Дин Мутаропулос/Getty Images

Компьютер, оптимизированный для предоставления услуг другим компьютерам по сети, серверы обычно имеют мощные процессоры, много памяти и большие жесткие диски.

В отличие от настольного или портативного ПК, вы не садитесь за сервер и не печатаете. Вместо этого сервер обеспечивает компьютерную мощность — и большую ее часть — через локальную сеть (LAN) или через Интернет. Малые и крупные компании используют серверы для предоставления информации, обработки заказов, отслеживания данных о доставке, обработки научных формул и многого другого. Серверы часто хранятся на стойках в выделенном серверном помещении, которое в некоторых компаниях может напоминать склады.

Как и обычные ПК, серверы имеют типичные компьютерные компоненты. У них есть материнские платы, оперативная память, видеокарты, блоки питания и широкие сетевые подключения для любых нужд. Однако у них обычно нет специальных дисплеев. Вместо этого ИТ-специалисты используют один монитор для настройки нескольких серверов и управления ими, объединяя свои вычислительные мощности для еще большей скорости.

Вы когда-нибудь задумывались, как такая служба, как Google, может прогнозировать ваши поисковые запросы в режиме реального времени . а затем мгновенно ответить на ваши самые глубокие вопросы? Это все из-за серверов. По некоторым оценкам, компания обслуживает и управляет примерно 2,5 миллионами серверов в огромных центрах обработки данных, разбросанных по всей Земле [источник: Data Center Knowledge].

Посетители смотрят на мейнфрейм IBM z13 на стенде IBM на выставке технологий CeBIT 2015 в Ганновере, Германия. Шон Гэллап/Getty Images

На заре вычислительной техники мэйнфреймы представляли собой огромные компьютеры, которые могли занимать целую комнату или даже целый этаж! Поскольку размер компьютеров уменьшился, а их мощность увеличилась, термин «мейнфрейм» вышел из употребления в пользу корпоративного сервера. Тем не менее, вы все еще будете слышать этот термин, особенно в крупных компаниях, для описания огромных машин, обрабатывающих миллионы транзакций каждый день и одновременно работающих для удовлетворения потребностей сотен, если не тысяч отдельных пользователей. Хотя мэйнфреймы традиционно означали централизованный компьютер, подключенный к менее мощным устройствам, таким как рабочие станции, это определение размывается, поскольку меньшие машины получают больше мощности, а мейнфреймы становятся более гибкими [источник: IBM].

Мейнфреймы впервые появились в эпоху после Второй мировой войны, когда Министерство обороны США сосредоточило свои усилия на борьбе с холодной войной. Несмотря на то, что серверов становится все больше, мейнфреймы по-прежнему используются для обработки некоторых из самых больших и сложных баз данных в мире. Они помогают защитить бесчисленное количество конфиденциальных транзакций, от мобильных платежей до сверхсекретной корпоративной информации [источник: Alba].

Действительно, IBM, один из самых устойчивых производителей мэйнфреймов в мире на протяжении более полувека, в 2018 году впервые за пять лет продемонстрировала всплеск продаж мэйнфреймов. Отчасти это связано с тем, что мэйнфреймы могут вместить так много вычислительных мощностей на площади, которая меньше стойки современных высокоскоростных серверов [источник: Холл].

Сотрудник Немецкого центра климатических вычислений (DKRZ, или Deutsches Klimarechenzentrum) стоит у суперкомпьютера MistralÓ 7 июня 2017 года в Гамбурге, Германия. Этот суперкомпьютер обрабатывает данные для моделирования климата и системы Земля. Моррис Макматцен/Getty Images

Такой тип компьютеров обычно стоит сотни тысяч или даже миллионы долларов. Хотя некоторые суперкомпьютеры представляют собой отдельные компьютерные системы, большинство из них состоит из нескольких высокопроизводительных компьютеров, работающих параллельно как единая система. Самые известные суперкомпьютеры созданы Cray Supercomputers.

Суперкомпьютеры отличаются от мейнфреймов. Оба типа компьютеров обладают невероятной вычислительной мощностью для самых интенсивных промышленных и научных расчетов на Земле. Мейнфреймы обычно настраиваются для обеспечения максимальной надежности данных.

Суперкомпьютеры, с другой стороны, – это гоночные машины Формулы 1 в компьютерном мире, созданные для головокружительной скорости обработки данных, чтобы компании могли быстро выполнять вычисления, на выполнение которых другим системам могут уйти дни, недели или даже месяцы. Их часто можно найти в таких местах, как центры атомных исследований, шпионские агентства, научные институты или станции прогнозирования погоды, где скорость имеет жизненно важное значение. Например, Национальное управление океанических и атмосферных исследований США, обладающее одними из самых передовых в мире возможностей прогнозирования погоды, использует одни из самых быстрых в мире компьютеров, способных выполнять более 8 квадриллионов вычислений в секунду [источники: Hardawar, NOAA].

Такая умопомрачительная компьютерная мощь обходится столь же умопомрачительной ценой. Например, суперкомпьютер Summit Национальной лаборатории Ок-Риджа Министерства энергетики США стоит 200 миллионов долларов. Это первый суперкомпьютер, созданный для работы с приложениями ИИ [источник: Wolfson].

Смарт-часы и другие носимые устройства — это следующая версия компьютеров. Этот говорит о пульсе владельца.Гвидо Мит/Getty Images

Последняя тенденция в области вычислительной техники – носимые компьютеры. По сути, обычные компьютерные приложения (электронная почта, база данных, мультимедиа, календарь/планировщик) интегрированы в часы, сотовые телефоны, защитные очки и даже одежду. Многие другие носимые устройства предназначены для любителей активного отдыха и любителей фитнеса и позволяют им отслеживать свое местоположение, высоту над уровнем моря, сожженные калории, шаги, скорость и многое другое.

Четвертая версия Apple iWatch является одним из самых популярных носимых устройств на сегодняшний день. Эти маленькие часы обладают многими функциями полноценного смартфона. Это позволяет вам выполнять обычные текстовые сообщения и электронную почту. И у них есть встроенный сотовый телефон, в отличие от некоторых других смарт-часов, которые должны быть сопряжены с телефоном, чтобы совершать звонки. У него даже есть встроенный электрический датчик сердца, с помощью которого вы можете снять электрокардиограмму и мгновенно поделиться ею со своим врачом [источник: Apple].

Но часы — это только начало. Вшитые аксессуары для одежды растут, как и умные очки, умные ремни, мониторы сна, трекеры сердечного ритма и интеллектуальные наушники-вкладыши. Компания под названием MC10 даже рекламирует пластыри для кожи, которые будут отслеживать различные биологические процессы, происходящие в вашем теле [источник: Pervasive Computing].

Носимые устройства — это действительно новый горизонт в области персональных компьютеров. Их гибкость и поражающий воображение потенциал говорят о том, что компьютерная революция еще не закончилась. Во всяком случае, эра ПК только начинается.

Первоначально опубликовано: 14 ноября 2008 г.

Часто задаваемые вопросы о типах компьютеров

Какие бывают компьютеры?

10 типов компьютеров включают персональные компьютеры, настольные компьютеры, ноутбуки, планшеты, карманные компьютеры, серверы, рабочие станции, мейнфреймы, носимые компьютеры и суперкомпьютеры.

Что такое компьютер?

Компьютер – это любое устройство с микропроцессором, обрабатывающим информацию. У него есть оборудование, программное обеспечение и экран для отображения.

Какие наиболее распространенные типы компьютеров и их функции?

Ноутбуки, портативные устройства, носимые устройства и настольные компьютеры – самые распространенные типы компьютеров на сегодняшний день. Настольные компьютеры являются старейшими компьютерами и используются для запуска большого количества программ и доступа в Интернет. Ноутбуки — это портативные версии настольных компьютеров, которые меньше по размеру, поэтому их можно легко носить с собой. Карманные компьютеры (смартфоны) и носимые устройства предлагают множество функций, таких как подключение по Bluetooth, игры, аудиосистемы, отслеживание активности и камеры.

Читайте также: