Функциональное устройство компьютера
Потребность в автоматизации вычислений привела к созданию вначале простейших механических устройств, выполняющих арифметические действия, которые с развитием техники и появлением новых знаний совершенствовались и усложнялись. С технической точки зрения любой компьютер представляет собой систему устройств и блоков разного принципа действия: механических, электронных, магнитных, оптических и пр. Каждый элемент этой системы выполняет свою операцию по вводу, преобразованию, обработке, хранению и выводу информации. Совокупность всех технических средств, составляющих компьютер, называют аппаратным обеспечением (англ. hardware - аппаратные средства).
Само по себе аппаратное обеспечение ещё не является компьютером. Чтобы "железо" ожило и стало выполнять назначенные действия, необходимо программное обеспечение - совокупность программ, которые подсказывают компьютеру, что и в какой последовательности делать (англ. software - программные средства). Благодаря разнообразному программному обеспечению компьютер стал универсальным инструментом, применяемым в различных областях человеческой деятельности.
Разумеется, нельзя утверждать, что только от программ зависят возможности компьютера. Если в программе записана команда "звук", а компьютер не имеет звуковоспроизводящей аппаратуры, то звука никто не услышит. И аппаратура, и программы необходимы для полноценного функционирования компьютера. Можно сказать, что аппаратное обеспечение - это тело, а программное - это душа компьютера.
Компьютер - это универсальная электронная машина, которая состоит из согласованно работающих аппаратных и программных средств для автоматической обработки информации.
Компьютер - это многофункциональное электронное автоматическое устройство для накопления, обработки и передачи информации. Работа компьютеров имитирует (моделирует) информационную деятельность человека.
Компьютер - это техническое устройство, которым нужно управлять для того, чтобы он выполнил определенные действия. Компьютер действует как формальный исполнитель алгоритмов обработки информации. Автоматизм в его работе означает, что некоторые свои действия он выполняет без вмешательства человека в соответствии со следующими общими принципами:
& двоичное кодирование информации;
& программное управление работой (идея Ч.Бэббиджа);
& хранимая программа (по предположению фон Неймана каждая команда программы работы компьютера, кодируемая последовательностью из определенного числа 0 и 1, помещается как число в одной из ячеек оперативной памяти).
Компьютерная программа - это закодированная информация о действиях, которые предписывается выполнить компьютеру, алгоритм для исполнения, записанный или на языке машинных кодов или на специальном языке программирования.
Современный компьютер - это единство аппаратных средств и программного обеспечения. Человек вводит с клавиатуры команды написанной им на языке программирования компьютерной программы. Они накапливаются в ОЗУ, автоматически переводясь в машинные коды благодаря программе - переводчику - транслятору с языка программирования на язык машинных кодов. Устройство управления процессора воспринимает, считывая из оперативной памяти, команду за командой, анализирует ее, а затем организует ее выполнение, используя соответствующее устройства компьютера. Эти устройства произведут действие: выведут на экран. Воспримут с клавиатуры, занесут на магнитный диск и т.д. Для выполнения команд процессором в нем предусмотрено арифметико-логическое устройство. Выполнив одну команду из ОЗУ, компьютер переходит к следующей и так, пока не встретит команду на окончание работы или команду, которую не может выполнить. Если программа составлена правильно то, за конечное число шагов компьютер ее выполнит и выдаст человеку результат решения задачи. Выполнение команд компьютером осуществляется с помощью электронных схем, реализующих логические функции формальной (булевой) алгебры, например логическое умножение, сложение, отрицание.
С другой стороны, программы составляются программистами по алгоритмам для решения определенных задач. Человек не должен объяснять исполнителю свои цели и смысл команд программы. Очевидно, что компьютер не сможет понять смысла совершаемых им действий. Кроме того, компьютер не обладает способностью к анализу результатов, например с точки зрения их соответствия постановки задачи. Компьютер не может обойтись без программы и исходных данных, подготовить которые под силу только человеку. С точки зрения решения задачи компьютером - это также формальное исполнение алгоритма ее решения, закодированного и хранимого вместе с данными в оперативной памяти.
Для человека этот факт важен потому, что он должен понимать ограниченность возможностей компьютера как исполнителя, необходимость самому предусмотреть все тонкости команд, поручаемых компьютеру для исполнения, и что вся ответственность за использование компьютеров обществом лежит только на людях.
Устройство компьютера
Технические средства (Hardware) – совокупность всех устройств и оборудования, предназначенного для сбора, хранения, обработки и переноса информации.