В зависимости от особенностей используемого алгоритма управления процессором ОС делятся на

Обновлено: 21.11.2024

Алгоритмы управления питанием процессора (PPM) Windows 10 реализуют функции уровня ОС, которые позволяют ОС эффективно использовать доступные вычислительные ресурсы на платформе, уравновешивая ожидания пользователя в отношении производительности и энергоэффективности.

Алгоритмы имеют следующие характеристики:

Они масштабируются от больших серверов до форм-факторов планшетов.
Их можно настроить с помощью статически настраиваемой инфраструктуры политики электропитания.
Они иерархичны и абстрагированы таким образом, что отделяют части алгоритмов, не зависящие от платформы, от частей, зависящих от платформы.

На высоком уровне Windows PPM состоит из следующих частей:

Основной механизм парковки. Принимает глобальные решения относительно масштабируемости рабочей нагрузки и определяет оптимальный набор вычислительных ядер для выполнения.
Модуль состояния производительности: принимает решения о масштабировании производительности каждого процессора.
Элементы управления для конкретных платформ. Реализует механику перехода между состояниями и, при необходимости, обеспечивает обратную связь об эффективности решений о состоянии ОС и ограничениях платформы во время выполнения.

Партнеры IHV могут обеспечить предварительную проверку и измерение влияния элементов управления политиками на различные конфигурации оборудования.

Профили мощности

Среду подготовки Windows можно использовать для настройки параметров мощности процессора, описанных в этом разделе. Сначала создайте пакет подготовки с помощью конструктора конфигураций Windows. Затем вы отредактируете файл customizations.xml, содержащийся в пакете, чтобы включить параметры питания, которые отображаются в пространстве имен Common\Power\Policy\Settings\Processor. Используйте XML-файл в качестве одного из входных данных для интерфейса командной строки конструктора конфигураций Windows, чтобы создать либо пакет подготовки, содержащий параметры питания. Затем вы можете применить пакет подготовки к образу. Сведения об использовании интерфейса командной строки конструктора конфигураций Windows см. в разделе Использование интерфейса командной строки конструктора конфигураций Windows.

Пространство имен процессоров разделено на три набора идентичных конфигураций процессоров питания, называемых профилями питания. Профили мощности используются ядром процессора питания для адаптации алгоритма производительности и парковки к различным вариантам использования системы.

Windows 10 поддерживает следующие профили:

Профиль по умолчанию — это набор конфигурации, который активен большую часть времени. Эти настройки идентичны настройкам схемы сбалансированного питания. Это обеспечивает альтернативный метод настройки параметров схемы сбалансированного питания с помощью среды подготовки Windows.
LowLatency – это профиль, который активируется во время загрузки и во время запуска приложения.
LowPower – это профиль, который активируется на этапе буферизации сценариев воспроизведения мультимедиа.
GameMode включается, когда переключатель настройки «Игровой режим» включен и пользователь играет в игру. Вы можете использовать этот профиль для точной настройки параметров процессора для ваших устройств с игровым режимом.
Смешанная реальность — это профиль, который активируется, когда гарнитура Windows Mixed Reality подключена к системе и пользователь взаимодействует с приложением MR.
Ограниченный – это профиль, активируемый функцией экономии заряда батареи в Windows 10 для настольных версий (Домашняя, Профессиональная, Корпоративная и для образовательных учреждений). Это недоступно в Windows 10 Mobile.
Screen Off – это профиль, используемый в современных резервных системах. Он включается, когда система переходит в фазу длительного сна — все операции приостановки системы завершены, звук не воспроизводится и мобильная точка доступа не задействована. Он отключается, когда система выходит из спящего режима.

Каждый профиль поддерживает следующие параметры конфигурации:

В системах с процессорами с гетерогенной архитектурой параметры конфигурации для ядер класса эффективности 1 используют аналогичное соглашение об именах.

Общие параметры имеют суффикс "1" для обозначения класса эффективности. Гетероспецифические параметры имеют префикс "Гетеро".

Профиль игрового режима

Профиль мощности игрового режима доступен в качестве функции OEM для ноутбуков, начиная с обновления Windows 10 от мая 2019 г. (19H1), и вам придется развернуть его с помощью пакетов подготовки во время создания образа. Ниже приведен пример XML-файла настройки, который определяет параметры управления питанием процессора для профиля мощности игрового режима, а дополнительные рекомендации по параметрам настройки и развертыванию см. в документе «Инструкции по тестированию игрового режима». В этом примере минимальное состояние производительности процессора устанавливается на 100 %, тем самым смещая ЦП в сторону производительности. Чтобы получить дополнительные рекомендации по настройке, обратитесь к поставщику микросхем.

Профили мощности и их Provisioning ProfileAlias

Используя XML настройки в качестве примера, вы можете создать пакет подготовки для всех профилей мощности, сопоставив тег xml с их псевдонимами подготовки. См. ниже список профилей питания и соответствующих им псевдонимов.

Профили PPM настраиваются поставщиками Silicon для оптимизации мощности и производительности процессоров. Прежде чем изменять параметры управления питанием процессора, обратитесь к поставщику микросхемы за инструкциями по настройке.

Операционная система выполняет все основные задачи, такие как управление файлами, процессами и памятью. Таким образом, операционная система выступает в роли менеджера всех ресурсов, т.е. менеджера ресурсов. Таким образом, операционная система становится интерфейсом между пользователем и машиной.

Типы операционных систем: некоторые широко используемые операционные системы:

<р>1. Пакетная операционная система.
Операционная система этого типа не взаимодействует с компьютером напрямую. Есть оператор, который берет похожие задания с одинаковыми требованиями и группирует их в пакеты. Ответственность за сортировку заданий с одинаковыми потребностями лежит на операторе.

Преимущества пакетной операционной системы:

Очень сложно угадать или узнать время, необходимое для выполнения любой работы. Процессоры пакетных систем знают, как долго будет длиться задание, когда оно находится в очереди.
Несколько пользователей могут совместно использовать пакетные системы.
Время простоя для пакетной системы очень меньше
В пакетных системах легко управлять большими объемами данных.

Операторы компьютеров должны быть хорошо знакомы с пакетными системами.
Пакетные системы сложно отлаживать
Иногда это дорого обходится
Другим заданиям придется ждать неизвестное время, если какое-либо задание завершится ошибкой.

Примеры пакетной операционной системы: система расчета заработной платы, банковские выписки и т. д.

<р>2. Операционные системы с разделением времени.
Каждой задаче дается определенное время на выполнение, чтобы все задачи работали без сбоев. Каждый пользователь получает время ЦП, поскольку они используют одну систему. Эти системы также известны как многозадачные системы. Задача может быть от одного пользователя или от разных пользователей. Время, в течение которого выполняется каждая задача, называется тактом. По истечении этого временного интервала ОС переключается на следующую задачу.

Каждая задача имеет равные возможности
Меньшая вероятность дублирования программного обеспечения
Время простоя ЦП можно сократить

Проблема надежности
Необходимо позаботиться о безопасности и целостности пользовательских программ и данных
Проблема передачи данных

<р>3. Распределенная операционная система.
Эти типы операционных систем являются недавним достижением в мире компьютерных технологий и получили широкое признание во всем мире, причем с большой скоростью. Различные автономные взаимосвязанные компьютеры взаимодействуют друг с другом, используя общую коммуникационную сеть. Независимые системы имеют собственный блок памяти и ЦП. Их называют слабосвязанными системами или распределенными системами. Процессоры этих систем различаются по размеру и функциям. Основным преимуществом работы с этими типами операционных систем является то, что всегда возможно, что один пользователь может получить доступ к файлам или программному обеспечению, которые на самом деле не присутствуют в его системе, но есть в какой-либо другой системе, подключенной к этой сети, т. е. удаленный доступ разрешен внутри устройства, подключенные к этой сети.

Отказ одной из них не повлияет на другую сетевую связь, поскольку все системы независимы друг от друга
Электронная почта увеличивает скорость обмена данными.
Поскольку ресурсы используются совместно, вычисления выполняются очень быстро и надежно.
Снижается нагрузка на хост-компьютер
Эти системы легко масштабируются, так как многие системы можно легко добавить в сеть.
Задержка в обработке данных сокращается

Отказ основной сети остановит весь обмен данными
Для создания распределенных систем язык, который используется, еще недостаточно определен.
Системы такого типа труднодоступны, поскольку они очень дороги. Мало того, что лежащее в основе программное обеспечение очень сложное и еще недостаточно изучено

Примеры распределенной операционной системы: LOCUS и т. д.

<р>4. Сетевая операционная система.
Эти системы работают на сервере и обеспечивают возможность управления данными, пользователями, группами, безопасностью, приложениями и другими сетевыми функциями. Эти типы операционных систем обеспечивают общий доступ к файлам, принтерам, безопасности, приложениям и другим сетевым функциям через небольшую частную сеть. Еще один важный аспект сетевых операционных систем заключается в том, что все пользователи хорошо осведомлены о базовой конфигурации, всех других пользователях в сети, их индивидуальных подключениях и т. д.и именно поэтому эти компьютеры широко известны как тесно связанные системы.

Высокостабильные централизованные серверы
Проблемы безопасности решаются через серверы.
Новые технологии и обновление оборудования легко интегрируются в систему
Удаленный доступ к серверу возможен из разных мест и типов систем

Серверы стоят дорого
Пользователь должен полагаться на центральное расположение для большинства операций.
Требуется регулярное техническое обслуживание и обновления

<р>5. Операционная система реального времени.
Эти типы ОС обслуживают системы реального времени. Интервал времени, необходимый для обработки и ответа на входные данные, очень мал. Этот временной интервал называется временем ответа.

Системы реального времени используются, когда есть очень строгие требования ко времени, такие как ракетные системы, системы управления воздушным движением, роботы и т. д.

Системы жесткого реального времени.
Эти ОС предназначены для приложений, где временные ограничения очень строгие и даже самая короткая задержка недопустима. Эти системы созданы для спасения жизней, как автоматические парашюты или подушки безопасности, которые должны быть доступны в случае любой аварии. Виртуальная память редко встречается в этих системах.
Системы мягкого реального времени.
Эти ОС предназначены для приложений, где ограничения по времени менее строгие.

Максимальное потребление: максимальное использование устройств и системы, а значит, увеличение производительности всех ресурсов.
Переключение задач: время, отведенное для переключения задач в этих системах, очень меньше. Например, в старых системах переход от одной задачи к другой занимает около 10 микросекунд, а в новейших системах — 3 микросекунды.
Сосредоточьтесь на приложении. Сосредоточьтесь на запущенных приложениях и уменьшите значение приложений, находящихся в очереди.
Операционная система реального времени во встроенной системе. Поскольку размер программ невелик, ОСРВ также можно использовать во встроенных системах, таких как транспорт и другие.
Безошибочный: системы такого типа не содержат ошибок.
Распределение памяти. В таких системах лучше всего управлять распределением памяти.

Ограниченное количество задач. Одновременно выполняется очень мало задач, и их концентрация на нескольких приложениях очень мала, чтобы избежать ошибок.
Используйте тяжелые системные ресурсы. Иногда системные ресурсы не так хороши, и к тому же они дороги.
Сложные алгоритмы. Алгоритмы очень сложны и трудны для написания дизайнером.
Драйвер устройства и сигналы прерывания. Требуются специальные драйверы устройств и сигналы прерывания, чтобы быстрее реагировать на прерывания.
Приоритет потока: устанавливать приоритет потока нецелесообразно, так как эти системы менее склонны к переключению задач.

Каждый компьютер, смартфон или аналогичное электронное устройство поставляется со специальным программным обеспечением, называемым операционной системой. Операционная система, также известная как ОС, является двигателем полезности компьютеров и смартфонов. Существуют разные типы операционных систем в зависимости от устройства, производителя и предпочтений пользователя, и если вы работаете или хотите работать в сфере информационных технологий, важно их понимать.

В этой статье мы обсудим, что такое операционные системы, объясним, почему они важны, и рассмотрим различные типы операционных систем, которые используются сегодня.

Операционная система – это программное обеспечение, которое поддерживает все программы и приложения, используемые компьютером или мобильным устройством, и управляет ими.

Операционная система использует графический интерфейс пользователя (GUI), сочетание графики и текста, который позволяет взаимодействовать с компьютером или устройством.

Каждому компьютеру или смарт-устройству требуется по крайней мере одна операционная система для запуска приложений и выполнения задач.

Что такое операционные системы?

Операционная система – это тип программного интерфейса между пользователем и оборудованием устройства. Это позволяет пользователям общаться с устройством и выполнять нужные функции.

Операционные системы используют два компонента для управления компьютерными программами и приложениями. Ядро — это основной внутренний компонент, который обрабатывает данные на аппаратном уровне. Он занимается управлением вводом-выводом, памятью и управлением процессами. Оболочка — это внешний слой, который управляет взаимодействием между пользователем и ОС. Оболочка взаимодействует с операционной системой, либо получая ввод от пользователя, либо с помощью сценария оболочки. Сценарий оболочки — это последовательность системных команд, хранящихся в файле.

Основные функции операционной системы включают:

Загрузка: операционная система управляет запуском устройства.

Управление памятью. Операционная система координирует компьютерные приложения и выделяет место для различных программ, установленных на компьютере.

Безопасность данных. Операционная система защищает ваши данные от кибератак.

Загрузка и выполнение: операционная система запускает и выполняет программу.

Управление дисками. Операционная система управляет компьютерными дисками и разделяет диски.

Контроль устройств. Операционная система позволяет разрешать или блокировать доступ к устройствам.

Пользовательский интерфейс. Эта часть операционной системы, также известная как пользовательский интерфейс, позволяет пользователям вводить и получать информацию.

Управление процессами. Операционная система выделяет пространство для запуска компьютерных процессов, таких как хранение и обмен информацией.

Большинство операционных систем предустановлены на устройстве. Однако пользователи могут изменить свою ОС или перейти на более новую версию операционной системы для повышения производительности устройства.

Почему важно знать об операционных системах?

Знание операционных систем важно по следующим причинам:

Он позволяет понять внутреннюю работу устройства.

Это позволяет устранять незначительные проблемы с устройством.

Это позволяет вам улучшить свои навыки программирования.

Это позволяет вам определить, какая операционная система лучше всего подходит для вас.

Изучать операционные системы и улучшать свои знания компьютерных технологий должны не только компьютерные энтузиасты, это важные навыки для всех пользователей компьютеров.

Типы операционных систем

Вот какие типы операционных систем вам необходимо знать:

Пакетные операционные системы

Пакетная операционная система не имеет прямой связи с компьютером. Другая система разделяет и распределяет похожие задачи по пакетам для упрощения обработки и более быстрого реагирования. Пакетная операционная система подходит для длительных и трудоемких задач. Чтобы не замедлять работу устройства, каждый пользователь готовит свои задачи в автономном режиме и отправляет их оператору. Преимущества использования пакетной операционной системы включают:

Многие пользователи могут совместно использовать пакетные системы.

У пакетных операционных систем мало времени простоя.

Появляется возможность управлять большими рабочими нагрузками.

Определить, сколько времени займет выполнение задачи, легко.

Пакетные операционные системы сложно отлаживать.

Любой сбой системы создает невыполненную работу.

Установка и поддержка хороших пакетных операционных систем может быть дорогостоящей.

Пакетные операционные системы используются для таких задач, как управление системами расчета заработной платы, ввод данных и банковские выписки.

Операционные системы с разделением времени или многозадачностью

Операционная система с разделением времени, также известная как многозадачная ОС, работает, выделяя время для конкретной задачи и часто переключаясь между задачами. В отличие от пакетной системы, система с разделением времени позволяет пользователям выполнять свою работу в системе одновременно. Это позволяет распределить многих пользователей по различным терминалам, чтобы минимизировать время отклика. Потенциальные преимущества операционных систем с разделением времени включают:

Есть быстрый отклик во время выполнения задачи.

Это сводит к минимуму время простоя процессора.

Все задачи имеют равные шансы на выполнение.

Это снижает вероятность дублирования программного обеспечения.

Возможна проблема с безопасностью данных пользователя.

Сбой системы может привести к массовым сбоям.

Могут возникнуть проблемы с передачей данных.

Целостность пользовательских программ не гарантируется.

Примерами операционных систем с разделением времени являются Multics и Unix.

Распределенные операционные системы

Они позволяют работать удаленно.

Они обеспечивают более быстрый обмен данными между пользователями.

Сбой на одном сайте может не привести к серьезным нарушениям работы системы.

Они уменьшают задержки в обработке данных.

Они минимизируют нагрузку на хост-компьютер.

Они улучшают масштабируемость, поскольку к сети можно добавить больше систем.

К потенциальным недостаткам распределенных операционных систем относятся:

При отказе основной сети вся система выключается.

Они дороги в установке.

Для их обслуживания требуется высокий уровень знаний.

Распределенные операционные системы используются для таких задач, как телекоммуникационные сети, управление бронированием авиабилетов и одноранговые сети.

Сетевые операционные системы

Централизованные серверы обеспечивают высокую стабильность.

Проблемы безопасности легче решать через серверы.

Новые технологии легко обновлять и интегрировать.

Возможен удаленный доступ к серверам.

Они требуют регулярных обновлений и обслуживания.

Покупка и обслуживание серверов обходятся дорого.

Зависимость пользователей от центрального сервера может отрицательно сказаться на рабочих процессах.

Примеры сетевых операционных систем включают Microsoft Windows, Linux и Mac OS X.

Операционные системы реального времени

Операционные системы реального времени обеспечивают поддержку систем реального времени, которые требуют соблюдения строгих требований к времени.Время отклика между вводом, обработкой и ответом очень мало, что выгодно для процессов, которые очень чувствительны и требуют высокой точности. Эти процессы включают эксплуатацию ракетных систем, медицинских систем или систем управления воздушным движением, где задержки могут привести к гибели людей и имуществу.

Операционные системы реального времени могут быть как системами жесткого, так и мягкого реального времени. Системы жесткого реального времени устанавливаются в приложениях со строгими временными ограничениями. Система гарантирует выполнение деликатных задач в срок. Жесткий режим реального времени не имеет виртуальной памяти. Системы мягкого реального времени не имеют столь же жестких требований ко времени. Критическая задача получает приоритет над другими задачами.

Потенциальные преимущества операционных систем реального времени включают:

Они максимально используют устройства и системы, а значит, получают больше результатов.

Они позволяют быстро переключаться с одной задачи на другую.

Основное внимание уделяется текущим задачам, и меньше внимания уделяется очереди.

Их можно использовать во встроенных системах.

Системы реального времени тщательно запрограммированы, поэтому не содержат ошибок.

Они позволяют легко выделять память.

У них мало возможностей для одновременного выполнения задач.

Они используют большие системные ресурсы.

Они работают по сложным алгоритмам, которые нелегко понять.

Они не подходят для приоритета потока из-за невозможности системы переключать задачи.

Операционные системы реального времени используются для таких задач, как научные эксперименты, медицинская визуализация, робототехника и управление воздушным движением.

Мобильные операционные системы

Мобильные операционные системы работают исключительно на небольших устройствах, таких как смартфоны, планшеты и носимые устройства. Система сочетает в себе функции персонального компьютера с дополнительными функциями, полезными для портативного устройства. Мобильные операционные системы запускаются при включении устройства, чтобы обеспечить доступ к установленным приложениям. Мобильные операционные системы также управляют подключением к беспроводной сети.

Большинство систем просты в освоении и эксплуатации пользователями.

Некоторые мобильные ОС сильно разряжают аккумулятор устройства, требуя частой подзарядки.

Некоторые системы неудобны для пользователя.

Примерами мобильных операционных систем являются ОС Android, Apple и ОС Windows для мобильных устройств.

Распространенные операционные системы

Вот наиболее распространенные используемые операционные системы:

Майкрософт Windows

Разработанная Microsoft, Microsoft Windows – одна из самых популярных проприетарных операционных систем для компьютеров в мире. Большинство персональных компьютеров поставляются с предустановленной версией Microsoft Windows. Одним из недостатков Windows является проблема совместимости с мобильными телефонами.

Apple iOS

Apple iOS от Apple используется на смартфонах и планшетах одной компании. Пользователям этой системы доступны сотни приложений. Операционная система предлагает надежные возможности шифрования для контроля несанкционированного доступа к личным данным пользователей.

Google Android

Android от Google — самая популярная операционная система в мире. В основном используется на планшетах и смартфонах. Он также работает на устройствах других производителей. Пользователи имеют доступ к многочисленным мобильным приложениям, доступным в магазине Google Play.

Apple macOS

Эта проприетарная операционная система, разработанная Apple, работает на персональных и настольных компьютерах производителя. Все компьютеры Apple и Macintosh оснащены последней версией macOS, ранее известной как системы OS X. Способность предотвращать ошибки и защищаться от хакеров делает операционные системы Apple популярными среди пользователей.

Линукс

Созданная финским программистом Линусом Торвальдсом, Linux сегодня разрабатывается программистами по всему миру, которые вносят изменения в центральное программное обеспечение ядра. Linux популярен среди программистов и корпоративных серверов. Он доступен бесплатно в Интернете.

Обратите внимание, что ни одна из компаний или продуктов, упомянутых в этой статье, не связана с компанией Indeed.

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.

цифровой компьютер, любое из класса устройств, способных решать задачи путем обработки информации в дискретной форме. Он работает с данными, включая величины, буквы и символы, которые выражены в двоичном коде, то есть с использованием только двух цифр 0 и 1.Подсчитывая, сравнивая и манипулируя этими цифрами или их комбинациями в соответствии с набором инструкций, хранящихся в его памяти, цифровой компьютер может выполнять такие задачи, как управление производственными процессами и регулирование работы машин; анализировать и систематизировать огромные объемы бизнес-данных; и моделировать поведение динамических систем (например, глобальные погодные условия и химические реакции) в научных исследованиях.

Далее следует краткое описание цифровых компьютеров. Полное описание см. в см. информатике: основные компьютерные компоненты.

Как Интернет перемещает информацию между компьютерами? Какая операционная система сделана Microsoft? Войдите в этот тест и проверьте свои знания о компьютерах и операционных системах.

Функциональные элементы

Типичная цифровая компьютерная система имеет четыре основных функциональных элемента: (1) оборудование ввода-вывода, (2) основную память, (3) блок управления и (4) арифметико-логическое устройство. Любое из ряда устройств используется для ввода данных и программных инструкций в компьютер и для получения доступа к результатам операции обработки. Общие устройства ввода включают клавиатуры и оптические сканеры; устройства вывода включают принтеры и мониторы. Информация, полученная компьютером от своего блока ввода, сохраняется в основной памяти или, если не для непосредственного использования, во вспомогательном запоминающем устройстве. Блок управления выбирает и вызывает инструкции из памяти в соответствующей последовательности и передает соответствующие команды соответствующему блоку. Он также синхронизирует различные рабочие скорости устройств ввода и вывода со скоростью арифметико-логического устройства (ALU), чтобы обеспечить правильное перемещение данных по всей компьютерной системе. ALU выполняет арифметические и логические алгоритмы, выбранные для обработки входящих данных, с чрезвычайно высокой скоростью — во многих случаях за наносекунды (миллиардные доли секунды). Основная память, блок управления и АЛУ вместе составляют центральный процессор (ЦП) большинства цифровых компьютерных систем, а устройства ввода-вывода и вспомогательные запоминающие устройства составляют периферийное оборудование.

Разработка цифрового компьютера

Блез Паскаль из Франции и Готфрид Вильгельм Лейбниц из Германии изобрели механические цифровые вычислительные машины в 17 веке. Однако обычно считается, что английский изобретатель Чарльз Бэббидж создал первый автоматический цифровой компьютер. В 1830-х годах Бэббидж разработал свою так называемую аналитическую машину, механическое устройство, предназначенное для объединения основных арифметических операций с решениями, основанными на собственных вычислениях. Планы Бэббиджа воплотили в себе большинство фундаментальных элементов современного цифрового компьютера. Например, они призывали к последовательному управлению, т. е. программному управлению, которое включало ветвление, циклирование, а также арифметические и запоминающие устройства с автоматической распечаткой. Однако устройство Бэббиджа так и не было завершено и было забыто до тех пор, пока его труды не были заново открыты более века спустя.

Огромное значение в эволюции цифрового компьютера имели работы английского математика и логика Джорджа Буля. В различных эссе, написанных в середине 1800-х годов, Буль обсуждал аналогию между символами алгебры и символами логики, используемыми для представления логических форм и силлогизмов. Его формализм, работающий только с 0 и 1, стал основой того, что сейчас называется булевой алгеброй, на которой основаны теория и процедуры компьютерного переключения.

Джону В. Атанасову, американскому математику и физику, приписывают создание первого электронного цифрового компьютера, который он построил с 1939 по 1942 год с помощью своего аспиранта Клиффорда Э. Берри. Конрад Цузе, немецкий инженер, фактически изолированный от других разработок, в 1941 году завершил строительство первой действующей вычислительной машины с программным управлением (Z3). В 1944 году Ховард Эйкен и группа инженеров корпорации International Business Machines (IBM) завершили работу над Harvard Mark I, машиной, операции обработки данных которой управлялись в основном электрическими реле (коммутационными устройствами).

Клиффорд Э. Берри и компьютер Атанасова-Берри, или ABC, c. 1942 г. ABC, возможно, был первым электронным цифровым компьютером.

С момента разработки Harvard Mark I цифровой компьютер развивался быстрыми темпами. Последовательность достижений в компьютерном оборудовании, главным образом в области логических схем, часто делится на поколения, при этом каждое поколение включает группу машин, использующих общую технологию.

В 1946 году Дж. Преспер Эккерт и Джон У. Мочли из Пенсильванского университета сконструировали ENIAC (аббревиатура от eэлектронный nмерический i). интегратор ии cкомпьютер), цифровая машина и первый электронный компьютер общего назначения. Его вычислительные возможности были заимствованы у машины Атанасова; оба компьютера включали электронные лампы вместо реле в качестве активных логических элементов, что привело к значительному увеличению скорости работы. Концепция компьютера с хранимой программой была представлена в середине 1940-х годов, а идея хранения кодов инструкций, а также данных в электрически изменяемой памяти была реализована в EDVAC (electronic, d создать vпеременный аавтоматический cкомпьютер).

Второе поколение компьютеров появилось в конце 1950-х годов, когда в продажу поступили цифровые машины, использующие транзисторы. Хотя этот тип полупроводникового устройства был изобретен в 1948 году, потребовалось более 10 лет опытно-конструкторских работ, чтобы сделать его жизнеспособной альтернативой электронной лампе. Небольшой размер транзистора, его большая надежность и относительно низкое энергопотребление значительно превосходили лампу. Его использование в компьютерных схемах позволило производить цифровые системы, которые были значительно эффективнее, меньше и быстрее, чем их предки первого поколения.

Транзистор был изобретен в 1947 году в Bell Laboratories Джоном Бардином, Уолтером Х. Браттейном и Уильямом Б. Шокли.

В конце 1960-х и 1970-х годах компьютерное оборудование стало еще более значительным. Первым было изготовление интегральной схемы, твердотельного устройства, содержащего сотни транзисторов, диодов и резисторов на крошечном кремниевом чипе. Эта микросхема сделала возможным производство мейнфреймов (крупномасштабных) компьютеров с более высокими рабочими скоростями, мощностью и надежностью при значительно меньших затратах. Другим типом компьютеров третьего поколения, которые были разработаны в результате микроэлектроники, были миникомпьютеры, машина значительно меньшего размера, чем стандартный мэйнфрейм, но достаточно мощная, чтобы управлять приборами целой научной лаборатории.

Развитие крупномасштабной интеграции (БИС) позволило производителям оборудования разместить тысячи транзисторов и других связанных компонентов на одном кремниевом чипе размером с ноготь ребенка. Такая микросхема дала два устройства, которые произвели революцию в компьютерной технике. Первым из них был микропроцессор, представляющий собой интегральную схему, содержащую все арифметические, логические и управляющие схемы центрального процессора. Его производство привело к разработке микрокомпьютеров, систем размером не больше портативных телевизоров, но со значительной вычислительной мощностью. Другим важным устройством, появившимся из схем БИС, была полупроводниковая память. Это компактное запоминающее устройство, состоящее всего из нескольких микросхем, хорошо подходит для использования в миникомпьютерах и микрокомпьютерах. Кроме того, он находит применение во все большем числе мейнфреймов, особенно в тех, которые предназначены для высокоскоростных приложений, из-за его высокой скорости доступа и большой емкости памяти. Такая компактная электроника привела в конце 1970-х годов к разработке персонального компьютера, цифрового компьютера, достаточно небольшого и недорогого, чтобы его могли использовать обычные потребители.

К началу 1980-х интегральные схемы продвинулись до очень крупномасштабной интеграции (СБИС). Этот дизайн и технология производства значительно увеличили плотность схем микропроцессора, памяти и вспомогательных микросхем, т. Е. Те, которые служат для сопряжения микропроцессоров с устройствами ввода-вывода. К 1990-м годам некоторые схемы СБИС содержали более 3 миллионов транзисторов на кремниевой микросхеме площадью менее 0,3 квадратных дюйма (2 квадратных см).

Цифровые компьютеры 1980-х и 90-х годов, использующие технологии БИС и СБИС, часто называют системами четвертого поколения. Многие микрокомпьютеры, произведенные в 1980-х годах, были оснащены одним чипом, на котором были интегрированы схемы процессора, памяти и функций интерфейса. (См. также суперкомпьютер.)

Использование персональных компьютеров выросло в 1980-х и 90-х годах. Распространение Всемирной паутины в 1990-х годах привело миллионы пользователей к Интернету, всемирной компьютерной сети, и к 2019 году около 4,5 миллиардов человек, более половины населения мира, имели доступ к Интернету. Компьютеры становились меньше и быстрее, и в начале 21 века они были широко распространены в смартфонах, а затем и в планшетных компьютерах.

Редакторы Британской энциклопедии Эта статья была недавно отредактирована и обновлена Эриком Грегерсеном.

Читайте также: