Počítač

Aktuální verze stránky ještě nebyla zkontrolována zkušenými přispěvateli a může se výrazně lišit od verze recenzované 17. března 2022; kontroly vyžadují 78 úprav .

Počítač ( anglicky  computer , MPA : [kəmˈpjuː.tə(ɹ)] [1]  – „kalkulačka“, z latiny  computare  – počítat, počítat [2] ) – termín, který se do ruštiny dostal z cizích jazyků (hlavně anglicky ) zdroje, jeden z názvů elektronického počítače . [3] Používá se v tomto smyslu v ruském spisovném jazyce, [4] [5] vědecké, populárně naučné literatuře. [6]

Použití počítačů pro různé účely je popsáno pojmy automatizovaný (např. automatizované řízení), [7] stroj (např. počítačová grafika), [8] výpočetní (např. výpočetní). [9]

V legislativě EAEU :

Počítač je zařízení, které provádí logické operace a zpracování dat, může využívat vstupní a výstupní zařízení k zobrazování informací a obvykle obsahuje centrální procesorovou jednotku (CPU) k provádění operací. Pokud není k dispozici žádný CPU, musí zařízení fungovat jako "brána klienta" k počítačovému serveru, který funguje jako výpočetní procesorová jednotka.

— TR EAEU 048/2019 Technické předpisy Euroasijské hospodářské unie „O požadavcích na energetickou účinnost zařízení spotřebovávajících energii. Příloha 17

Počítačový systém  - jakékoli zařízení nebo skupina vzájemně propojených nebo sousedících zařízení, z nichž jedno nebo více, jednající v souladu s programem , provádí automatizované zpracování dat [10] .

Historie terminologie

Slovo počítač je odvozeno z anglických slov to compute , computer , která se překládají jako „počítat“, „počítač“ (anglické slovo zase pochází z latinského computāre  – „počítat“). Zpočátku v angličtině toto slovo znamenalo osobu, která provádí aritmetické výpočty s nebo bez zapojení mechanických zařízení. Později se jeho význam přenesl na samotné stroje, ale moderní počítače plní mnoho úkolů, které s matematikou přímo nesouvisí .

První výklad slova počítač se objevil v roce 1897 v Oxford English Dictionary . Jeho kompilátoři pak chápali počítač jako mechanické výpočetní zařízení . V roce 1946 byl slovník doplněn o doplňky, které umožnily oddělit pojmy digitální , analogové a elektronické počítače.

Pojem počítač je třeba odlišit od pojmu elektronický počítač (počítač); druhý je jedním ze způsobů implementace počítače. Počítač předpokládá použití elektronických součástek jako svých funkčních jednotek, počítač však může být uspořádán i na jiných principech - může být mechanický , biologický , optický , kvantový atd., pracující na základě pohybujících se mechanických částí, pohybujících se elektronů , fotonů nebo ovlivňuje další fyzikální jevy. Kromě toho může být počítač podle typu fungování digitální (počítač) a analogový (AVM). Na druhou stranu pojem "počítač" implikuje možnost změny prováděného programu ( přeprogramování ), což není možné u všech typů počítačů.

V současné době je pojem počítač, označující spíše problematiku konkrétní fyzické implementace počítače, téměř vytěsněn z každodenního používání a používají jej především inženýři digitální elektroniky, jako právní pojem v právních dokumentech, ale i např. v historickém smyslu - odkazovat na počítačovou technologii 1940-1980 a velká výpočetní zařízení, na rozdíl od osobních .

Historie

Po vynálezu integrovaného obvodu se vývoj výpočetní techniky dramaticky zrychlil. Tento empirický fakt, kterého si v roce 1965 všiml spoluzakladatel Intelu Gordon E. Moore , byl po něm pojmenován jako Moorův zákon . Stejně rychle se rozvíjí proces miniaturizace počítačů. První elektronické počítače (například ty, které v roce 1946 vytvořil ENIAC ) byla obrovská zařízení, která vážila tuny, zabírala celé místnosti a vyžadovala velké množství obsluhy, aby úspěšně fungovala. Byly tak drahé, že si je mohly dovolit pouze vlády a velké výzkumné organizace, a působily tak exoticky, že se zdálo, že malá hrstka takových systémů dokáže uspokojit jakoukoli budoucí potřebu. Oproti tomu dnešní počítače – mnohem výkonnější a menší a mnohem levnější – se staly skutečně všudypřítomnými.

Architektura a struktura

Architektura počítače se může lišit v závislosti na typu řešených úloh. Optimalizace architektury počítače se provádí za účelem co nejrealističtější matematické simulace studovaných fyzikálních (nebo jiných) jevů. Toky elektronů lze tedy použít jako modely vodních toků při počítačovém modelování (simulaci) přehrad, přehrad nebo průtoku krve v lidském mozku . Analogové počítače podobného designu byly běžné v 60. letech , ale dnes jsou vzácné.

Výsledek dokončeného úkolu může být uživateli prezentován pomocí různých vstupně-výstupních zařízení, jako jsou indikátory lamp, monitory , tiskárny , projektory atd.

Kvantové počítače

Kvantový počítač  je výpočetní zařízení , které využívá jevů kvantové superpozice a kvantového zapletení k přenosu a zpracování dat. Kvantový počítač nepracuje s bity , ale s qubity . Díky tomu má schopnost zpracovávat všechny možné stavy současně a dosáhnout tak obrovské převahy nad konvenčními počítači v řadě algoritmů.

Plnohodnotný kvantový počítač je stále hypotetickým zařízením, jehož samotná možnost sestavení je spojena se seriózním rozvojem kvantové teorie. Vývoj v této oblasti je spojen s nejnovějšími objevy a výdobytky moderní fyziky . Nyní bylo implementováno pouze několik experimentálních systémů, které provádějí pevný algoritmus s nízkou složitostí.

První Praktickým programovacím jazykem na vysoké úrovni pro tento druh počítačů je Quipper, který je založen na Haskellu (viz Kvantové programování ).

Designové prvky

Moderní počítače využívají celou řadu konstrukčních řešení vyvinutých v průběhu vývoje výpočetní techniky.Tato řešení zpravidla nezávisí na fyzické implementaci počítačů, ale jsou sama o sobě základem, na který vývojáři spoléhají. Níže jsou uvedeny nejdůležitější otázky, které tvůrci počítačů řešili:

Digitální nebo analogové

Zásadním rozhodnutím při návrhu počítače je, zda se bude jednat o digitální nebo analogový systém. Pokud digitální počítače pracují s diskrétními numerickými nebo symbolickými proměnnými, pak jsou analogové počítače navrženy tak, aby zpracovávaly nepřetržité proudy příchozích dat. Dnes mají digitální počítače mnohem širší rozsah aplikací, ačkoli jejich analogové protějšky se stále používají pro některé speciální účely. Je třeba také zmínit, že jsou zde možné i jiné přístupy, používané např. v pulzním a kvantovém počítání, ale zatím se jedná buď o vysoce specializovaná nebo experimentální řešení.

Příklady analogových kalkulaček , od jednoduchých po složité, jsou: nomogram , logaritmické pravítko , astroláb , osciloskop , televize , analogový zvukový procesor , autopilot , mozek .

Mezi nejjednodušší jednotlivé kalkulačky je známé počítadlo , nebo obyčejné počítadlo ; nejsložitějším takovým systémem je superpočítač .

Číselná soustava

Příkladem počítače založeného na desítkové soustavě je první americký počítač Mark I.

Nejdůležitějším krokem ve vývoji výpočetní techniky byl přechod na vnitřní reprezentaci čísel v binárním tvaru [16] . To značně zjednodušilo návrhy výpočetních zařízení a periferních zařízení . Přijetí binárního číselného systému jako základu usnadnilo implementaci aritmetických funkcí a logických operací.

Přechod na binární logiku však nebyl okamžitý a bezpodmínečný proces. Mnoho návrhářů se pokusilo vyvinout počítače založené na známější soustavě desítkových čísel . Byla použita i jiná konstruktivní řešení. Jeden z prvních sovětských strojů tedy pracoval na základě ternárního číselného systému , jehož použití je v mnoha ohledech výhodnější a pohodlnější než binární systém ( projekt ternárního počítače Setun vyvinul a implementoval talentovaný sovětský inženýr N. P. Brusentsov ).

Pod vedením akademika Ya.A. Khetagurova byl vyvinut „vysoce spolehlivý a bezpečný mikroprocesor nebinárního kódovacího systému pro zařízení pracující v reálném čase“, využívající systém kódování 1 ze 4 s aktivní nulou.

Obecně však volba vnitřního systému reprezentace dat nemění základní principy fungování počítače – každý počítač může emulovat jakýkoli jiný.

Ukládání programů a dat

Během provádění výpočtů je často nutné ukládat mezilehlá data pro pozdější použití. Výkon mnoha počítačů je do značné míry dán rychlostí, jakou dokážou číst a zapisovat hodnoty do (z) paměti , a její celkovou kapacitou. Zpočátku byla počítačová paměť používána pouze k ukládání mezilehlých hodnot, ale brzy bylo navrženo ukládat programový kód do stejné paměti ( von Neumannova architektura , aka „Princeton“) jako data. Toto řešení se dnes používá ve většině počítačových systémů. Pro řídicí řadiče (mikropočítače) a signálové procesory se však ukázalo jako vhodnější schéma, ve kterém jsou data a programy uloženy v různých částech paměti ( architektura Harvard ).

Programování

Способность машины к выполнению определённого изменяемого набора инструкций ( программы ) без необходимости физической переконфигурации является фундаментальной особенностью компьютеров. Дальнейшее развитие эта особенность получила, когда машины по4 уролеоооо část zem у. Это позволnování Первую реально работающую программируемую вычислительную машину сконструирововал 1

Řešením jakéhokoli problému pro počítač je posloupnost výpočtů.

Ve většině moderních počítačů je problém nejprve popsán ve formě, které rozumí (všechny informace jsou zpravidla reprezentovány v binární formě - ve formě jedniček a nul, ačkoli počítač může být implementován na jiných základech, jako celá čísla - například ternární počítač , so a necelé číslo), po kterém se akce pro jeho zpracování redukují na použití jednoduché algebry logiky .

Bylo zjištěno, že počítače nemohou vyřešit každý matematický problém.

Aplikace

První počítače byly vytvořeny výhradně pro výpočetní techniku ​​(což se odráží v názvech „počítač“ a „počítač“). I ty nejprimitivnější počítače v této oblasti jsou mnohonásobně lepší než lidé (až na některé unikátní lidské čítače). Není náhodou, že prvním programovacím jazykem na vysoké úrovni byl Fortran , určený výhradně pro provádění matematických výpočtů.

Databáze byly druhou hlavní aplikací. Především je potřebovaly vlády a banky. Databáze vyžadují složitější počítače s pokročilými vstupně-výstupními systémy a úložištěm informací. Pro tyto účely byl vyvinut jazyk Cobol . Později se objevily DBMS s vlastními programovacími jazyky .

Třetí aplikací bylo ovládání všemožných zařízení. Zde šel vývoj od vysoce specializovaných zařízení (často analogových) k postupnému zavádění standardních počítačových systémů, které provozují řídicí programy. Stále více techniky navíc začíná zahrnovat řídicí počítač.

Čtvrtý. Počítače se vyvinuly natolik, že se staly hlavním informačním nástrojem v kanceláři i doma. Nyní se téměř jakákoliv práce s informacemi často provádí prostřednictvím počítače – ať už jde o soubor textů nebo sledování filmů . To platí jak pro ukládání informací, tak pro jejich přenos komunikačními kanály. Hlavní aplikací moderních domácích počítačů je navigace na internetu a hry .

Pátý. Moderní superpočítače se používají pro počítačové modelování složitých fyzikálních, biologických, meteorologických a dalších procesů a pro řešení aplikovaných problémů. Například pro modelování jaderných reakcí nebo klimatických změn. Některé projekty jsou prováděny pomocí distribuovaného počítání , kdy velké množství relativně slabých počítačů současně pracuje na malých částech společného úkolu a tvoří tak velmi výkonný počítač.

 Příklady takových úloh jsou hry , strojový překlad textu, expertní systémy .

Poznámky

  1. ↑ Britská výslovnost zajištěna; americká varianta je také možná : [kəmˈpjuː.tɚ] . Normativní výslovnost v ruštině: [kɐmˈpʲjʉtʲɪr]
  2. ↑ Slovník cizích slov. - M .: " Ruský jazyk ", 1989. - 624 s. ISBN 5-200-00408-8
  3. ↑ Počítač // Encyklopedie kybernetiky. První svazek. Abs - Mir - Kyjev, hlavní vydání Ukrajinské sovětské encyklopedie, 1974
  4. ↑ Předmluva k druhému vydání // Slovník ruského jazyka ve čtyřech svazcích. Svazek I A-I - M .: Ruský jazyk, 1985.
  5. ↑ Počítač // Slovník ruského jazyka ve čtyřech svazcích. Svazek II K-O - M .: Ruský jazyk, 1986.
  6. ↑ Počítač//Nový polytechnický slovník/ Ch. vyd. A. Yu Ishlinský. - M .: Velká ruská encyklopedie, 2000.
  7. ↑ C.229 computer-aided tetsing / / Explanatory Dictionary of Computing Systems = Dictionary of Computing / Ed. V. Illingworth a další: Per. z angličtiny. A. K. Belotsky a další; Ed. E. K. Maslovského. - M .: Mashinostroenie, 1990. - 560 s. - 70 000 (dalších) výtisků.  - ISBN 5-217-00617-X (SSSR), ISBN 0-19-853913-4 (VB).
  8. ↑ Počítačová grafika C.235 // Explanatory Dictionary of Computing Systems = Dictionary of Computing / Ed. V. Illingworth a další: Per. z angličtiny. A. K. Belotsky a další; Ed. E. K. Maslovského. - M .: Mashinostroenie, 1990. - 560 s. - 70 000 (dalších) výtisků.  - ISBN 5-217-00617-X (SSSR), ISBN 0-19-853913-4 (VB).
  9. ↑ C.242 informatika// Dictionary of Computing Systems = Dictionary of Computing / Ed. V. Illingworth a další: Per. z angličtiny. A. K. Belotsky a další; Ed. E. K. Maslovského. - M .: Mashinostroenie, 1990. - 560 s. - 70 000 (dalších) výtisků.  - ISBN 5-217-00617-X (SSSR), ISBN 0-19-853913-4 (VB).
  10. ↑ Úmluva o počítačové kriminalitě . Získáno 9. října 2016. Archivováno z originálu 10. listopadu 2016.
  11. ↑ Filozofové. Život a dílo Leibnize (nedostupný odkaz) . Získáno 17. února 2012. Archivováno z originálu 7. července 2012. 
  12. ↑ Počítací stroje Johanna Helfricha Müllera Archivováno 10. února 2012 na Wayback Machine 
  13. ↑ Trojčlenný počítací stroj Thomase Fowlera . Datum přístupu: 20. ledna 2012. Archivováno z originálu 20. ledna 2012.
  14. ↑ Web Thomase Fowlera . Datum přístupu: 20. ledna 2012. Archivováno z originálu 16. května 2014.
  15. ↑ Diferenciální analyzátor Vannevara Bushe archivován 15. dubna 2009 na Wayback Machine 
  16. ↑ Oddíl 5.2 Volba binárního systému

Odkazy

  Přejděte na položku Wikidata  Slovníky a encyklopedie