Как работает компьютер . Заглянем внутрь и рассмотрим подробнее. Как работает компьютер на самом деле

Как работает компьютерКомпьютер76

Как работает компьютер ?

Как работает компьютер ? Ну, многие задавались этим вопросом. Лично мне всегда хотелось знать немного подробнее о том, что заставляет работать процессор, материнскую плату. Так, собственно, как работает компьютер ? Как оперативная память и жёсткий диск запоминают информацию? Для чего они нужны вообще и почему компьютер без некоторых частей вообще не работает? Как информация двигается по проводам и комплектующим внутри вашего любимца? Что такое чипсет и как понимать надписи при выборе и покупке компьютера и ноутбука? Как записывается информация на болванки в оптических дисководах? В чём разница между CD и DVD, а также другими форматами? Однослойные и двухслойные диски: в чём отличие и как их делают? Для чего служат разъёмы на материнской плате, почему они разного цвета, что ещё туда можно, извиняюсь, воткнуть? Что означают надписи на коробках или в объявлениях о предложении нового или подержанного ноутбука или компьютера?

Об этом и многом другом от технических специалистов со всего света для людей, которые просто хотят знать. Доступным и понятным языком. Перемещайтесь по ссылкам карты и основы того, как работает компьютер , вам станут понятны и доступны. А это — ступень к тому, чтобы понять новые технологии и идти в ногу со временем.

Как работает компьютер?

На рисунке ниже, я, с великим мастерством и любовью, нарисовал обычного пользователя, с обычным компьютером. Наверное, вы думали, что будет размещена какая-нибудь фотка навороченного системного блока, со снятой крышкой. Поверьте мне, этой банальной картинки хватит, чтобы понять, что и как работает в таинственном ящике, надо будет только включить чуточку воображения и немного фантазии и все будет ОК!

И так, давайте разберем на рисунке - Как работает компьютер.

Представим, что вот этот человечек в красной майке и есть мощный двухядерный процессор типа ATLON или INTEL, а может и вообще он не двухядерный. Но дело не в этом, итак - этот человечек - это процессор, который просчитывает различные операции.

Рис.1 Ой, а кто это?

Монитор на рисунке пусть будет видеокартой.

Поверхность письменного стола превращается в оперативную память, а шуфлядки этого стола - ваш винчестер (или жесткий диск). Представим, что все это подключено к материнской плате (вместо нее будем использовать стол, нарисованный выше), и работает!

Теперь, если вы все представили правильно, то у вас в голове должна возникнуть картина примерно такого плана (смотрим на рисунок):

Рис.2 Дык это ж мой компьютер!

Если в вашем двухядерном процессоре ничего не возникло, читаем урок сначала.

Теперь представьте себя на месте этого человечка, будто вы сидите за таким столом, будто вы - процессор, вставленный в разъем на материнской плате. Представьте себя в комнате вот за таким столом. Будто комната, в которой вы находитесь - системный блок, стол вместе со стулом в этой комнате - материнская плата. Ну что, представили? Тогда поехали дальше.

А теперь приходит обычный юзер (что-то вроде - пользователь), который хочет поиграть в какую-нибудь игру, и тычет кнопочку на системном блоке, вам подается ток, вы включаетесь и все вокруг вас тоже, и начинается работа компьютера!

Вы, сидите и работаете за этим столом (только прошу не забывать что вы процессор, а поверхность письменного стола - оперативная память), и выполняете различные операции, дабы юзер мог в полной мере насладиться игрой. Сама игра, находится где? Правильно! На винчестере (в шуфлядках). И чтобы процессор (вы) мог обработать данную игру, требуется доступ к файлам этой игры. Вы (процессор) подаете команду, и начинаете записывать на оперативную память (выкладывать из шуфлядок на стол) нужные для работы файлы (возьмем за файлы обычные книги). То есть вы лезете в шуфлядку (на винчестер), достаете книги (файлы) и кладете их на стол (записываете в оперативную память). Это процесс загрузки игры.

«Зачем же тогда нужна оперативная память?», спросите вы, если вы можете прочитать файлы с жесткого диска (шуфлядки). А вот для чего: оперативная память работает в тысячи раз быстрее, чем винчестер и поэтому, намного быстрее процессор (вы) будете считывать файлы с оперативной памяти (читать книги с поверхности стола), чем с винчестера (лезть в шуфлядки).

Вот представьте себе вы (процессор) читаете с поверхности рабочего стола (оперативная память) книгу с какой либо информацией (файл), она лежит у вас перед носом и если надо, вы сразу посмотрели и нашли то, что надо. Теперь вам (процессору) требуется положить еще одну книгу (файл), вы лезете в шуфлядку (винчестер), берете книгу и кладете ее на стол (оперативная память) и так еще несколько книг (файлов), в результате чего ваш стол (оперативная память) полностью заполнен книгами (фалами), которые нужны вам для работы. Вы с ними работаете и вот вам нужна для работы еще одна книга (файл), а места на столе (оперативная память) тю-тю! И вы (процессор) лезете в тумбочки (на винчестер), и оттуда читаете книгу. Прочитали и положили назад, т.к. места на столе (оперативной памяти) нет. А на глазах у пользователя компьютер начинает притормаживать, потому что процессор (вы) занят чтением файла (книги) с винчестера (шуфлядки), что занимает намного больше времени, чем чтение из оперативной памяти.

И теперь сделайте вывод, как вам легче - когда вы (процессор) читаете книгу (файл) на столе (из оперативной памяти), быстро найдя то, что вам надо, или когда вы (процессор) читаете книгу (файл) только после того, как достали ее из шуфлядки (загрузили с винчестера), тратя большинство времени на открывание и закрывание шуфлядок, и поиск нужной вам книги (файла). В том-то вся и фишка, что на столе (оперативная память) найти и прочитать книгу (файл) намного быстрее, когда она лежит в открытом виде, прямо перед носом, чем рыться в шуфлядках.

Вот и получается, что чем больше поверхность стола (оперативная память), тем больше книг (файлов) вы (процессор) можете на него положить.

Но тогда, наверное, у вас возник другой вопрос: «Зачем же винчестер, если он так медленно работает, лучше было бы установить больше оперативной памяти, и работать процессору было бы намного легче?». Я бы с радостью с вами согласился, но есть несколько весомых причин, почему до сих пор используются жесткие диски.

Первая причина - размер. Как правило, сейчас используются жесткие диски размером от 160 гигобайт (далее ГБ) и выше, а платы оперативной памяти емкостью от 1ГБ до 4ГБ. Длинна такой платы около 10см, в то время как размер винчестера 2,5 дюйма. И притом, что винчестеры размером 160ГБ уже не актуальны, т.к. это маленький размер. Сейчас используются в основном 250ГБ, 320ГБ, 500ГБ и >>> ( тисни сюда, чтобы побольше узнать про размер). Вот и представьте - сколько надо плат, чтобы достичь такой емкости. То же самое касается и физического размера, оперативная плата размером в 160ГБ получиться огромной, не говоря уже про 500ГБ.

Вторая причина - цена. Такие платы стоить будут очень дорого. Думаю, если бы, и начали производить оперативные платы емкостью 160ГБ, цена на них была бы несколько тысяч долларов.

Третья причина - энергопотребление. Что бы на оперативной памяти хранились данные, такая плата должна постоянно питаться током. Поэтому, когда вы выключаете компьютер (не путать с перезагрузкой) все данные в оперативной памяти теряются. Винчестеру для хранения ток не требуется.

Думаю с видеокартой все понятно. Она предназначена для обработки видеоинформации и выдачи ее вам на экран. Если у вас слабенькая видеокарта, а вы решили «повалиться» в какую-нибудь игру, требующую больше видео ресурсов, чем может предоставить вам ваша видеокарта. То она просто не успевает их обрабатывать, и в помощь вступает процессор, не предназначенный для таких целей. В результате, как правило, начинает тормозить вся система! И естественно, что никакой объем оперативной памяти вам не поможет устранить эту проблему. Для хорошей игры в крутые игры требуется хорошая видеокарта.

Надеюсь, теперь вам понятно, как, в общих чертах, работает компьютер?

Всем руководит процессор - это сердце ПК (голова - это вы), он обрабатывает все данные, необходимые для работы. Оперативная память требуется для ускорения работы процессора, т.к. она работает в тысячи раз быстрее винчестера. Винчестер - это хранилище всей информации на компьютере, если он ломается всем данным - кранты.

Видеокарта - для видео и 3D (трехмерных) приложений, все, что мы видим на мониторе - мы видим благодаря ей.

Я еще не написал вам про звуковую карту, но тут, думаю, тоже все понятно. Когда вы устанавливаете звуковую карту, она начинает отвечать за все звуки на вашем ПК, освобождая время вашего процессора на обработку других данных (но это не заметно на производительности системы в целом). Обычно, в большинстве материнских плат, используется встроенная звуковая карта.

Ну, вот мы и рассмотрели основные моменты работы вашего компьютера. Дальше, как я и обещал, мы рассмотрим с вами все детали по отдельности, ну и конечно же, я буду вам напоминать, как они называются в народе, более «прошаренном» в компьютерных делах.

Если вам не до конца понятно, как работает компьютер - задавайте вопросы прямо в комментариях.

Это был урок №3. Как работает компьютер. Если вы не читали предыдущих уроков - вам может быть кое что не понятно.

Поэтому советую перейти на страничку -

Основы работы персонального компьютера и его устройство.

www.goodkomp.com

Как работают компьютеры?

Сегодня очень сложно представить дом без персонального компьютера. И, возможно, не одного. Но большинство пользователей даже не представляет, как работает компьютер и из чего он состоит: что скрывается в его металлическом или пластиковом корпусе? Попробуем разобраться самостоятельно хотя бы в основах.

Рассмотрим базовую конфигурацию персонального компьютера. Она, разумеется, изменяется, расширяется в зависимости от желаний и возможностей его обладателя, но минимальный набор остаётся неизменным:

системный блок;
монитор;
клавиатура;
компьютерная мышь.

Системный блок

Системный блок – основа основ любого компьютера, именно в нём сосредоточены самые важные узлы. Итак, представим, что мы сняли с него крышку и заглянули внутрь.

Системный блок состоит из следующих компонентов:

блока питания;
материнской платы;
процессора;
оперативной памяти;
видеокарты;
жесткого диска.

Блок питания

Первое, с чего стоит начать – блок питания. Как правило, корпус компьютера продаётся уже с установленным блоком питания. Главный параметр, который должен интересовать пользователя – мощность. Для массовых моделей, основные функции которых – доступ в интернет и простые игры, подойдёт блок питания мощностью от 350 до 400 Вт. Но если вы собираете серьёзный игровой компьютер, с производите

elhow.ru

Как работает компьютер

Дата Категория: it

Архитектура современных компьютеров была разработана еще в 1945 году. При таком методе команды и данные хранятся вместе в памяти компьютера. Набор команд, называемый программой, и данные загружаются в память. Память разделена на индивидуальные ячейки, так что и команды и данные в любой момент могут быть найдены.

Центральный процессор (ЦПУ) содержит программный счетчик, обеспечивающий порядок команд. После каждой операции программный счетчик продвигается на один шаг.Другие компоненты ЦПУ, включают контрольный модуль, который руководит пошаговыми операциями по обработке данных; арифметический логический модуль (АЛМ), осуществляющий операции со сложением, вычитанием и сравнением.Справа изображены шаги, объясняющие, как компьютер оперирует командами и данными, чтобы выполнить простое задание «сложение». Программа поручает компьютеру сложить два числа и запомнить их сумму - как приказано в третьей строке на экране (внизу), что читается как «30 С = А+Б». Для выполнения этой задачи требуется пройти много шагов, но каждый из них занимает всего тридцать биллионных секунды, и вычисления производятся очень быстро. Хотя внутри компьютера все числа записаны в двоичной системе исчисления, здесь они представлены в десятичной системе для облегчения чтения.

Инструктирование компьютераОператор записал короткую программу на компьютерном языке БЕЙСИК. Первые две строки под номерами 10 и 20 (слева) приказывают компьютеру извлечь цифры из клавиатуры. На диаграммах справа показано, как компьютер выполняет третью команду. Эта команда «С = А+Б» приказывает компьютеру сложить числа А и Б, а в четвертой строке содержится приказ запомнить результат. Строка 50 завершает программу. В данном случае А находится в ячейке 86, Б в ячейке 87, а С будет определено в ячейку 88.

1. Первые инструкции. Контрольный модуль получает команды из ячеек 78 и 79. После декодирования команд он знает, что должен доставить данные из ячейки 86.

2. Передвижение первого числа. Контрольный модуль копирует А - число «3» из ячейки 86, и помещает его в один из регистров - временное хранилище для небольшого количества данных.

3. Считывание команды «Сложение». Контрольный модуль получает следующую команду - команду «сложение» - из ячеек 80 и 81 и декодирует эти команды.

4. Считывание данных. Следуя командам, контрольный модуль копирует значение В, равное 2 из ячейки 87, и помещает его в АЛМ.

5. Сложение данных. Первое число берется из ЗУ центрального процессора и направляется в АЛМ, где осуществляются математические операции. Компьютер может сложить два числа.

6. Временное хранение. Сумма сложения временно хранится в регистре ЦПУ, пока в контрольный модуль не поступит дальнейших распоряжений от пользователя.

7. Суммирование. Контрольный модуль добывает из ячейки 82 команду сохранить данные в памяти в позиции 88, где они будут легко доступны для последующих вычислений

8. Хранение. Контрольный модуль помещает сумму, число «5», в ячейку 88 в соответствии с командой, завершив восемь операций, необходимых для выполнения одной стооки тоогоаммы.

information-technology.ru

Что такое ПК? Знание ПК, оператор ПК :: SYL.ru

Что такое ПК? Если говорить простыми словами, аббревиатура ПК расшифровывается как персональный компьютер. Он есть сегодня в каждом доме. Универсальный механизм решения многих задач.

Для кого нужен компьютер?

Странный вопрос? А если подумать, то можно выделить три типа компьютеров. Самый первый используется в офисах и решает соответствующие задачи. Например, работа с офисными приложениями, заказами, интернетом. Да, последнее часто используется, если необходимо пройти какой-нибудь тендер или конкурс. Если вы знаете, что такое оператор ПК, тогда помните, что они используют как раз офисные типы компьютеров.

Второй - это мультимедийный. Он предназначен для дома. Чаще всего на таком компьютере используют программы для обработки видео, аудио и прочие. Играют в компьютерные игры. Последние не должны быть сильно «мощными», иначе ресурсы данного компьютера не смогут справиться с поставленными задачами.

Третий - это игровой. Судя по названию, уже не сложно догадаться, для чего он предназначен. Чтобы вы могли позволить себе играть в самые современные игры. Они требуют «сильных» комплектующих, способных обрабатывать огромное количество операций за очень короткое время.

Какой компьютер лучше купить?

Выше были рассмотрены три типа персональных компьютера, каждый отвечает за определенные задачи и для каждого нужна своя конфигурация. Когда придете в магазин, вам могут подсказать, какую конфигурацию лучше всего использовать. В этом случае важно знать нюансы выбора компьютера. Если вы все же купите то, что посоветовал продавец, в этом не будет ничего страшного. Если же желаете получить компьютер, способный решать все ваши задачи, то вам придется изучить техническую документацию. Это и будет ответом на вопрос, что такое знание ПК. Плюсом будет и то, что компьютерные технологии развиваются очень быстро, и то, что было актуально полгода назад, неактуально сегодня.

Подробно разбирать технические характеристики компьютера в этой статье нет смысла, но самые основные факторы следует перечислить.

В компьютере есть несколько комплектующих, тесно взаимосвязанных друг с другом. Это процессор, материнская плата, оперативная память, жёсткий диск, видеокарта и блок питания. Первые три образуют связку. Для современных компьютеров важно правильно подобрать эту самую связку. Как? Почитайте литературу по компьютерам. Остальные комплектующие можете подбирать по цене и мощности. Стоит обратить внимание на мощность блока питания. Почему-то многие игнорирует тот факт, что для мультимедийного или игрового компьютера крайне важно выбирать мощный блок питания. Современный жёсткий диск имеет большую ёмкость, и в этом случае можно обращать внимание на его цену и производителя. Последний важен, чтобы выбрать качественный диск.

На рынке сейчас нет неизвестных или левых фирм по производству компьютерных комплектующих. Можно смело приобретать ту конфигурацию ПК, которая больше вам подходит. И необязательно знать подробный ответ на вопрос, что такое ПК.

Компьютерные проблемы

Как и у каждой вещи, которой и является компьютер, существуют технические проблемы, которые необходимо решать по мере их наступления. Если перегорела видеокарта, следует ее заменить, купив новую. Не нужно разбирать ее, стараясь починить. Прогресс не стоит на месте. Потратив немного денег, вы сможете приобрести более «продвинутую» вещь, нежели была у вас раньше. Но при одном условии, если ее замена действительно необходима.

В таких случаях важно контролировать работоспособность компьютера, чтобы не допустить случаев замены комплектующих вашего помощника. А для этого следует производить профилактику и делать это постоянно. Как только научитесь, то ответите на вопрос: что такое ПК-пользователь? А как это осуществить, будет рассказано ниже.

Профилактика

Если вы совсем не разбираетесь в компьютере, то стоит этому научиться. Вы точно будете знать, что такое ПК. Не нужно становиться каким-нибудь программистом или суперпродвинутым пользователем. Важно знать основные факторы, без знания которых ваш компьютер не проживет и месяца.

Первое и самое важное - это защита от вирусов, даже если у вас не настроен Интернет, чего не может быть по определению. Почему? Многие пользователи, особенно пожилого возраста, приобретают компьютер для того, чтобы научиться пользоваться интернетом, а это рассадник вирусов. Ваш компьютер связан сетью с другими компьютерами, которые имеют доступ в интернет. И ему необходима активная защита. Зачем вам нужна защита от вирусов? Вопрос настолько простой, насколько может быть задан человеком, не способным в полной мере осознать всю важность защиты своего компьютера. Самый простой ответ на подобный вопрос звучит так: чтобы компьютер мог выполнять поставленные задачи. Вирусы не только крадут важные данные (хорошо, если вы ничего не храните), но и мешают работать компьютеру. Например, вы обрабатываете фотографии в программе "Фотошоп". Это мощная утилита, потребляющая много ресурсов компьютера. А если создать программный сбой? Вы не сможете работать с этой утилитой. Вам придется ее переустанавливать. И так постоянно. Пройдет некоторое время, и все программы дадут сбой. Вам необходимо будет переустанавливать систему и все установленные на ней программы. И так постоянно. Здесь приведен простой пример воздействия вирусов.

Если вы не верите, что вирусы могут испортить вам жизнь, используйте компьютер без антивируса в течение одного месяца, а потом посмотрите результат. Поверьте, он вас не обрадует. И, может, после всех передряг, вам не нужно будет искать ответ на вопрос: что такое код ПК?

Энергопитание

Это также важный фактор, на который далеко не все пользователи обращают внимание. Если у вас мощный компьютер с хорошей системой охлаждения, вам нет необходимости заниматься экономией энергопитания. Если же нет, то следует в настройках панели управления выставить экономный или подобный режим, который имеется в вашем компьютере.

Охлаждение компьютера тоже играет большую роль. В игровых компьютерах используется специальная система охлаждения. В остальных такой системы нет. Если вы часто проводите время за компьютером, то стоит подобную систему поставить или при покупке нового компьютера заказать такую систему.

Когда в помещении жарко, системный блок нагревается, и остальные комплектующие тоже. Это не лучшим образом сказывается на производительности компьютера.

И здесь нет такой необходимости знать, что такое ПК в компьютере.

Технические вопросы по работе с компьютером

Если вы используете актуальный антивирус, правильно удаляете и устанавливаете программы, делаете дефрагментацию жесткого диска, то проблем у вас быть не должно.

Еще одним важным этапом защиты компьютера является использование специальных антивирусных программ, которые могут обнаружить «нежелательных гостей» в вашей операционной системе. Такие утилиты бесплатные, и они есть у самых известных антивирусов.

После того как вы научитесь разбираться с компьютером, вы сможете ответить на вопрос: что такое уверенный пользователь ПК.

Замена устаревших комплектующих

Часто в компьютере не хватает производительности. Тому виной устаревшие комплектующие и обновленные пакеты мультимедийных программ, которые и забирают себе всю мощность. Она идет на обработку всевозможных процессов, с которыми и не справляются комплектующие.

И если вы точно знаете, что замена видеокарты повысит производительность вашего компьютера, то стоит купить новую видеокарту или процессор. Чаще всего комплектующие меняют в связке. Как уже было сказано, материнская плата связана с памятью и процессором. И если у вас современный компьютер, то по отдельности вы сможете поменять комплектующие. Если же устаревший компьютер, то стоит присмотреться к новому.

Замена компьютера

В каких случаях меняют компьютер? Самый распространенный - это если вы работаете с мощными графическими пакетами, такими как "Адоб Фотошоп", "Адоб Иллюстратор" и прочие, а ваш старый компьютер уже не справляется с поставленными задачами. Вот здесь и следует менять старый ПК на новый.

Что дальше делать с компьютером?

А дальше использовать его на полную и внимательно следить за производительностью. Для этого есть специальные программы, позволяющие наблюдать за изменениями параметров ПК. Если, к примеру, ваш жесткий диск стал лишний раз нагреваться, вам следует проследить данный факт. Для этого находите утилиту, отвечающую за слежение жесткого диска, и после анализа она выдаст вам, что с вашим диском происходит.

Что такое знание ПК? Это все, что вы узнаете и должны будете держать в голове о своем компьютере.

www.syl.ru

Как работает компьютер?

Современные компьютеры сильно изменили нашу жизнь. Никто и подумать не мог, что они смогут делать то, что сегодня является самыми обычными вещами. Все это стало возможным благодаря длинной цепочке изобретений. Среди них есть самое важное — транзисторы. Что это такое, и какую роль они играют в работе компьютера?

Ранние компьютеры

Пожалуй, нужно начать с самих компьютеров и понять, что компьютер — это машина для выполнения математических операций. Самые ранние компьютеры были и вовсе похожи на счеты. Например, абакус. И только позже они уже состояли из механических деталей.

Появилось некоторое представление цифр, и система для их управления. Электрические компьютеры работают по тому же принципу. Просто вместо физического представления цифр, они представляются в виде электрического напряжения.

Законы булевой алгебры

Большинство компьютеров основываются на разделе математики под названием «Булева алгебра», в которой существует лишь два возможных значения: «истина» и «ложь», обозначаемые как «1» и «0» соответственно. Помимо этого, они представляются высоким и низким напряжениями. Различные операции между ними реализуются с помощью логических вентилей, на выходе которых возможен также либо «0», либо «1», в зависимости от результата выполнения данной операции. Есть три вентиля, которые отвечают за три операции: конъюнкция, дизъюнкция и отрицание. Конъюнкция выдает на выходе высокое напряжение, если на вход ей было подано два высоких напряжения. Дизъюнкция и отрицание работают по схожим принципам. Вентили можно соединять между собой, чтобы выполнять более сложные операции, например, сложение и вычитание. А компьютерные программы как раз и состоят из инструкций для выполнения всех этих операций. Такой подход нуждается в надежной системе контроля и управления электрическим током.

Электровакуумные трубки

Ранние электрические компьютеры, такие как ENIAC, использовали устройство под названием электровакуумная трубка. Самый ранний вид такой трубки – диод – состоит из двух электродов: катода и анода, которые находятся в стеклянной емкости в условиях высокого вакуума. При подаче напряжения на катод, он нагревается и выпускает электроны. Если анод обладает немного большим положительным потенциалом, то он притягивает электроны, тем самым замыкая цепь. Такой однонаправленный ток можно регулировать путем изменения напряжения, подающегося на катод, заставляя его выпускать больше или меньше электронов.

Вакуумные лампы

Следующая ступень в развитии вакуумной лампы – триод, который использует третий электрод — управляющую сетку. Это своеобразный фильтр между катодом и анодом, через который могут проходить электроны. Изменяя напряжение на этой сетке, она будет либо отталкивать электроны катода, либо пропускать, тем самым усиливая сигнал. Эта способность сделала триод очень важной деталью для будущих радиостанций и дала возможность осуществлять междугороднюю связь.

Первый компьютер ENIAC

Однако, несмотря на все эти достоинства, вакуумные трубки не были надежны и занимали много места. С 18 000 этих ламп на борту, ENIAC был размером почти с теннисный корт и весил 30 тонн. Ежедневно лампы выходили из строя, а за час он потреблял столько энергии, сколько потребляют 15 домов за целый день.

Компьютер на транзисторах

Решение этой проблемы – транзисторы. Вместо электродов они используют полупроводники, например, кремний с различными примесями. Используются полупроводники n-типа и полупроводники p-типа. Они располагаются по очереди. У каждого из них есть по одному электроду: эмиттер, база и коллектор. В основе данного n-p-n транзистора лежит феномен под названием «pn-интерфейс» или же «pn-переход», расположенный между эмиттером и базой. Он проводит электричество только в том случае, если напряжение превышает какую-то заданную отметку. В противном случае электроны не пропускаются. Таким образом, подавая разное входное напряжение, можно варьировать между высоким и низким выходным током.

Преимущество транзисторов

Преимущества транзисторов – их компактность и эффективность. Их не нужно нагревать. Они прослужат дольше и потребляют меньше энергии. Производительность ENIACа может отдыхать в сторонке по сравнению с производительностью чипа размером с человеческий ноготок и содержащим миллиарды транзисторов. Производя триллионы вычислений в секунды, современные компьютеры буквально способны творить чудеса.

Теперь-то вы точно знаете, что за всеми этими чудесами стоят малюсенькие устройства-переключатели.

answit.com

Эволюция компьютеров. Согласно закону Мура, к 2025 году PC смогут мыслить как люди

За последние несколько десятилетий компьютеры эволюционировали от странной конструкции из лент и перфокарт в технологическое чудо невероятной силы.

В законе Мура говорится о том, что количество транзисторов в микросхемах удваивается каждые два года. Этот закон, более полувека сохранявший справедливость своих утверждений, сподвиг человечество к потрясающим технологическим и социальным изменениям.

С чем нам придется столкнуться в ближайшие годы, учитывая такую скорость прогресса? Грядет ли технологическая революция?

Суперкомпьютеры и смартфоны

Взгляните на свой смартфон. Девайс, который вы держите в руках обладает большей мощностью, чем наиболее продвинутые суперкомпьютеры начала 90-х. Но это еще не самое удивительное. Вот несколько любопытных фактов:

Современный GPS-навигатор работает на частоте 500 МГц. Это приблизительно в 244 раза быстрее, чем частота работы компьютера системы наведения космического корабля Аполлон, который стартовал на Луну в 1966 году. Тогда он работал на частоте 2,048 МГц.
Sony PlayStation 4 обладает 1,84 терафлопсами вычислительной мощности. Это в 150 раз больше мощности шахматного суперкомпьютера Deep Blue, выпущенного компанией IBM в 1997 году.
В 1993 году самым мощным суперкомпьютером считался Connection Machine, мощность которого равнялась 131 гигафлопс. Сегодня же рекорд по скорости удерживает китайский компьютер Tianhe-2, обладающий мощностью 54,9 петафлопс, что в 419 000 раз больше.
Чтобы работать с мощностью в 1 петафлопс компьютер должен совершать 1 000 000 000 000 (1 триллион) вычислений в секунду. Для сравнения можно сказать, что это в два раза больше количества звезд в Млечном Пути.
iPhone 4 оснащен процессором, который в 4 раза мощнее процессора, установленного на марсоходе Curiosity.
Максимальная производительность китайского суперкомпьютера Tianhe-2 составляет 54,9 петафлопс. Это почти в два раза выше производительности самого быстрого американского суперкомпьютера Titan.
Чтобы имитировать мощность работы самого быстрого суперкомпьютера Европы Super MUC, которая равняется 3 петафлопсам, понадобится одновременно работать на 110 000 обычных пользовательских компьютерах.
Японский K’computer потребляет электричества на $10 000 000 в год. Столько же электричества в год потребляют 10 000 среднестатистических домов.
Аудиочип, вставленный в музыкальную поздравительную открытку, обладает большей компьютерной мощностью, чем все союзные войска во время Второй Мировой Войны.
Если бы iPad 2 выпустили в 1988 году, то он был бы самым мощным компьютером в мире и оставался бы в первой пятерке лидеров вплоть до 1994 года.

Развитие технологий

В течение десятилетий ученые, инженеры и программисты, опираясь на опыт своих предшественников, преодолевали барьеры вычислительных мощностей и представляли миру новые и новые технологические чудеса.

Интересно понаблюдать, как развивалась мощность компьютеров с течением времени. Чтобы наглядно продемонстрировать скорость компьютера, приравняем единицу измерения быстродействия компьютера (DMIPS — Dhrystone Million instructions Per Second) к скорости 1 миля/час.

В 1951 году самым мощным компьютером был UNIVAC, обладавший мощностью 0,002 DMIPS. Если перевести это в мили, то именно с такой скоростью передвигается улитка.

В 1964 году компьютер CDC 6600 работал с мощностью 3 DMIPS. Скорость 3 мили в час равна скорости ходьбы человека.

В 1993 году компьютер Pentium разогнался до 188 DMIPS, что равняется максимальной скорости автомобиля Porsche 911.

В 1999 году появился Pentium III, мощность которого составляла 2054 DMIPS и равнялась максимально допустимой скорости полета истребителя-перехватчика Lockheed YF-12.

В 2000 году выпустили Pentium 4 Extreme Edition, который обладал мощностью уже в 9,726 DMIPS. Со скоростью, приблизительно равной 9726 миль/час, летают баллистические ракеты PGM-19.

В 2005 году первенство взял на себя Xbox 360 Xenon CPU, который обладал невероятной мощностью, равной 19 200 DMIPS, что превышает скорость приближающегося к Земле космического шаттла.

Ну а в 2011 году появился самый мощный Intel Core i7 Extreme Edition, мощность которого составляет 177 730 DMIPS. Такую скорость можно лишь теоретически соизмерить со скоростью космического корабля на ионном двигателе.

Это сложно представить, но если измерить мощность современного суперкомпьютера в тех же милях, то она уже будет равняться скорости света.

Стоимость и производительность

Мощности растут, цены падают. Несколько десятилетий назад никто не мог подумать, что подобная производительность будет доступна каждому. Однако теперь это стало реальностью, и любой человек может по сравнительно невысокой стоимости приобрести мощное программное обеспечение или же скачать на свое мобильное устройство абсолютно бесплатное приложение.

Как же обстояли дела раньше?

В 1990 году программа для обработки видео стоила $2 000 000, сейчас же мы можем абсолютно бесплатно загрузить на свой смартфон или планшет целый ряд приложений для обработки видео.

Для того, чтобы в 1985 году купить суперкомпьютер Cray 2 мощностью 1,9 гигафлопс, вам пришлось бы заплатить $17 000 000. В 2013 году iPhone 5 с 27 гигафлопсами стоил $300.

Фотоаппарат Nikon D1 с разрешением матрицы в 2,7 мегапикселей в 1999 году стоил немыслимых $5 580. Сейчас за $400 мы можем купить не просто фотоаппарат, а целый телефон Samsung Galaxy X3, камера которого вмещает 8 мегапикселей.

За телеграмму из Нью-Йорка в Чикаго размером в 140 символов вам придется отдать $7. В то же время вы можете бесплатно скачать Twitter и написать там те же 140 символов, которые будут доступны всему миру.

Чтобы записать 350 часов музыки, потребуется 1 500 12-дюймовых виниловых пластинок или всего лишь 1 iPod с 32 гигабайтами памяти.

За $3 200 в 1956 году можно было взять напрокат на 1 месяц IBM 350 и хранить на нем 3,75 мегабайт информации. В наше время можно абсолютно бесплатно пользоваться Google Drive, который вмещает в себя до 15 гигабайт информации, что, между прочим, в 4 000 раз больше.

Причины и следствия

Чем продиктован такой быстрый рост мощностей и к каким последствиям он может привести? Вначале компьютер был новой непонятной формой жизни, теперь он предлагает нам виртуальную реальность. Что же будет дальше?

2,88х1017

Именно такому числу приблизительно равняется количество вычислений в секунду, на которое способен человеческий мозг. Если закон Мура сохраняет справедливость, то к 2025 году компьютеры смогут мыслить как люди.

Озеро Мичиган и человеческий мозг

Количество унций воды в озере Мичиган приблизительно равняется количеству вычислений в секунду, на которое способен мозг человека. Если бы в 1940 году мы начали по капле заполнять озеро Мичиган, удваивая количество капель каждые 1,5 года, то в 2015 году результат наших стараний не был бы заметен вовсе. В 2021 мы бы миновали только треть пути. И, внезапно, в 2025 мы бы заполнили его до краев. Именно этот пример приводят в процессе изучения информационных технологий для иллюстрации временной шкалы создания искусственного разума.

Виртуальная реальность

Производительность увеличивается день за днем, и наши потомки будут способны создавать все более и более мощное моделирование. Возможно, им даже удастся создать искусственную цифровую вселенную, наполненную жизнью. Как только численность искусственных «людей» в ней превысит численность живых, можно будет с уверенностью заявлять, что мы находимся в виртуальной реальности. Если этого не произойдет, то либо закон Мура перестал действовать, либо представители человеческого рода исчезли еще до этого момента.

Границы закона

Когда же закон Мура перестанет действовать? Некоторые предсказывают его падение в следующем десятилетии, когда мы достигнем атомарного предела — производя транзисторы на атомарном уровне. Иные утверждают, что он будет действовать еще как минимум 600 лет до того момента, когда мы достигнем вселенского предела количества информации, которое сможет обработать система. Есть и те, кто считает, что закон либо замедлит свое действие и стихнет, либо наоборот ускорится, что приведет нас к технологической уникальности.

Нарушая закон

Есть сторонники мнения, что закон Мура опасен и его необходимо преступить: эта директива заставляет индустрию технологий гнаться за скоростью и дешевизной в ущерб функциональности и устойчивости. Затем наступит устаревание: если компьютерная мощность будет продолжать расти в геометрической прогрессии, наступит такой момент, когда все технологии будут устаревать сразу же после их появления.

Будущее

Когда массовое производство транзисторов достигнет атомарного уровня, инженерам и ученым придется искать новый способ увеличения производительности. Наступит время квантовых компьютеров.

Основной язык компьютера — двоичный, то есть серия единиц и нулей. В квантовом компьютере каждый бит одновременно может быть и нулем, и единицей. Это приводит к экстраординарной мощности компьютера.

Квантовый компьютер D-Wave One функционирует при температуре -272,149 °C. Эта температура незначительно теплее абсолютного нуля.

Профессор Массачусетского Технологического Института Скотт Ааронсон пообещал вручить $100 000 тому, кто сможет доказать, что масштабируемые квантовые компьютерные технологии возможны в физическом мире. До настоящего времени никому так и не удалось получить эту награду.

D-Wave One — первый в мире квантовый компьютер. Но так ли это на самом деле? Некоторые эксперты полагают, что это всего лишь хорошая подделка такового. Так или иначе, ему удалось достигнуть скорости 1,5 петафлопс, что соответствует десятому по мощности суперкомпьютеру в мире.

Всего лишь 5% ученых в области информационных технологий изучают квантовые компьютерные технологии. И они до сих пор сомневаются в том, возможно ли создание абсолютно квантового компьютера.

В 2005 году в Австрии был создан первый в мире квантовый байт. Ознаменовал ли он начало новой эры будущего? Чтобы узнать это придется подождать.

Что принесет нам будущее? Ведет ли закон Мура к технологической уникальности? Какие философские и этические последствия повлечет за собой это событие? Именно сейчас, когда нам открыты грандиозные возможности и границы почти стерты, мы стоим на пороге абсолютно новой технологической эры.

Высоких вам конверсий!

По материалам: visual.ly

03-01-2015

lpgenerator.ru