个人电脑。发明和生产的历史

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计算机是能够执行给定的、明确定义的、可变的操作序列的设备或系统。

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计算机

如今，计算机已经取代了电话、汽车和电视的位置。但是，显然，这些只是未来几十年即将到来的整个计算机化时代的第一个预兆。

在所有方面，计算机都是一个完全不同寻常的现象。也许在他之前没有其他技术发明如此迅速地展现出来，没有如此迅速地发展，并没有如此多方面地渗透到我们生活的所有领域。计算机已经在办公室工作、商业、军事、科学、技术和数百种其他专业活动中变得不可或缺。他们正在艺术、政治和体育领域迅速扎根。

计算机在人们的私人生活、娱乐和相互交流中所占据的重要性是巨大的。但是，所有这一切，或许只是作为未来几十年即将到来的宏大信息革命的准备或第一个预兆。因为计算机必须扮演那个神奇的钥匙、那个神奇的窗口，在它的帮助下，每个人都可以通过全球计算机网络访问人类积累的所有信息财富。

尽管在我们这个时代，计算操作绝不是计算机的主要应用领域，无论如何也不是唯一的应用领域，但从历史上看，它的出现归功于计算机技术的发展。第一代计算机，这些硬盘和低速计算机，是计算机技术的先驱。我们记得，它们很快就从现场消失了，由于不可靠、成本高和编程困难，从未找到广泛的商业应用。它们被第二代计算机取代。半导体成为这些机器的元件基础。第一个不完美晶体管的开关速度已经比真空管高出数百倍，可靠性和效率也高出几个数量级。这立即扩大了计算机的范围。可以将它们安装在船舶和飞机上。

对计算机的需求迅速增长。第一台基于晶体管的串行计算机于 1958 年同时出现在美国、德国和日本。 1962 年开始大规模生产集成电路，但在 1961 年已经在 587 个微电路上创建了一台实验计算机。 1964 年，IBM 开始生产 IBM-360 机器——第一个基于集成元素的大规模计算机系列。那时，第一次有可能将机器连接到复合体中，并且无需任何更改即可将为一台计算机编写的程序传输到该系列的任何其他计算机。因此，计算机的硬件和软件的标准化进行了。该系列总共包括 9 台不同复杂程度的机器，额外的操作时间从 206 微秒到 0,18 微秒不等。

几年来，该系列不同级别的计算机已售出 19 万台。由此我们可以得出结论，随着第三代机器的出现，对计算机的需求增长得更多。他们开始收购许多工业和商业公司。英特尔微处理器创建于 1971 年，取得了非凡的商业成功，因为它们以低成本为相当大范围的操作任务提供了解决方案。 1976年，第一台大型集成电路第四代机器出现——美国Cray-1和Cray-2，速度为每秒100亿次操作。它们包含大约 300 万个芯片（微电路）。

所以简而言之，它看起来就像个人电脑的史前史。没有人计划过这种机器的出现。他倒下了，形象地说，就像头上的雪一样。这一切都始于同一个 1976 年，当时两位没有受过特殊教育的 XNUMX 岁美国技术人员斯特凡·沃兹尼亚克和史蒂夫·乔布斯在位于普通车库的原始车间里创造了第一台小型但很有前途的个人电脑。它被称为“Apple”（“Apple”），最初是为视频游戏设计的，尽管它也具有编程功能。乔布斯后来创立了苹果电脑，开创了个人电脑大规模生产的先河。对它们的需求超出了所有人的预期。

个人电脑
麦金塔 128K

在很短的时间里，乔布斯的公司成长为一家大而繁荣的企业。这迫使其他公司关注个人电脑市场。许多不同概念的“私人汽车”模型开始发售。 1981 年，IBM 发布了第一台个人计算机 IBM PC。它在世界范围内的成功是巨大的，这主要归功于非常出色的 16 位微处理器 Intel-8088 和 Microsoft 设计出色的软件。下一个 PC/XT 型号于 1983 年发布，具有 640 KB 的 RAM、一个硬盘驱动器和高性能。 1986年，出现了一种基于Intel-80286微处理器的更先进的PC/AT模型。到本世纪末，IBM 计算机成为最庞大和最受欢迎的计算机。

什么是个人电脑？不管计算机的复杂程度如何，它的框图都可以分为三大块：内存、处理器和外围设备。存储器用于存储数字和逻辑命令（也以数字代码的形式存储在其中），并与处理器保持持续通信，并在必要时连接到外围设备。在物理上，内存被划分为单独的条件单元，每个条件单元只包含一个固定长度的数字。

机器单元的特征在于某种微观结构，该微观结构决定了可以将多少二进制信息单元（位）写入其中。一位对应于单元的一位。如前所述，这部分单元格可以处于两种状态之一 - 它们对应于条件值“零”和“一”。八位构成了一个更大的信息单元——一个字节，您可以用它在内存中表示字母表中的一个字母、十进制系统中的一个数字，以及任何标点符号或其他字符。

每个单元格都分配有一个地址，知道您可以访问它，在其中输入一个数字或从单元格中读取它。存储单元还存储由一组指令组成的程序——机器在每个工作周期内应该做什么的基本规定。最后，内存用于存储解决问题的中间结果。内存性能的特点是两个指标：容量（即可以在其中放入多少以二进制形式编码的数字）和速度（即这些数字可以以多快的速度写入内存并再次从内存中检索）。内存性能取决于每个单元从一种状态切换到另一种状态的速度。

一般来说，内存的数量和它的速度是相互冲突的。 Ceteris paribus - 内存越多，其性能越低，性能越好 - 内存越少。因此，在现代计算机中，内存是以多层结构的形式组织的。通常在主存储器和外部存储器之间进行区分。反过来，主存储器由两部分组成：随机存取存储器 (RAM) 和只读存储器 (ROM)。第一层，最高层，由直接连接到处理器的 RAM 构成。在随机存取存储器中，实现了对存储在存储器中的数据的最短存取时间。内存的第二梯队 - 只读内存 - 连接到 RAM 以防其过载。它充当“快速参考”，微处理器不时访问它以获取必要的信息或应用程序。它的速度比 RAM 低几个数量级，但它的体积要大得多。此外，当计算机关闭时，其中的信息不会被删除。

外部存储器是指能够存储大量信息的各种设备。这些是磁盘驱动器、磁带等。它们的速度可能比主存储设备低几个数量级，但它们可以拥有巨大的容量——几百万或十亿字节。最初，传统的盒式磁带录音机用作计算机的外部存储设备。

随着时间的推移，软盘（类似于封装在特殊信封中的小记录的软磁盘；其容量约为 1-1,4 MB）开始变得更加普及。从计算机内存到软盘以及从软盘到计算机内存的信息是使用软盘驱动器（一种特殊的数据输入/输出设备）注销的。单个盒式磁带可记录与软盘大致相同的信息量，但磁带驱动器访问程序或数据元素所需的时间明显长于磁盘驱动器。这是可以理解的，因为磁带上的信息是以一长串位的形式写入的，要读取必要的信息，您需要倒带整个磁带。如今硬盘驱动器（硬盘驱动器）被用作外部存储设备。

任何计算机中最重要的单元是处理器。它的作用是通过微处理器在计算机中发挥作用 - 硅晶体上的集成电路。微处理器实现了最复杂的逻辑电路，可以认为是机器的“心脏和大脑”。块的名字说明了它的活跃功能。实际上，处理器根据程序参与处理包含在存储器中的信息。在每个工作周期中，处理器执行一个逻辑或计算操作。处理器的基础是逻辑电路：控制单元、算术逻辑单元和寄存器。控制装置控制所有计算机部件的运行；该电路的输入端接收来自存储器的命令代码，这些命令代码被转换成一组控制脉冲发送到计算机电路的所需点。

控制装置的操作可以比作管弦乐队中指挥的动作，他在音乐作品的音符的指导下，在指挥棒的帮助下，向音乐家群体和个别音乐家指示开始和结束正在演奏的音乐作品的各个部分的要点。算术逻辑单元旨在执行算术和逻辑运算。寄存器是用于以二进制数形式临时存储信息的电子数字设备。如果寄存器可以同时存储 8 位（16 个二进制字符），则称为 XNUMX 位。如果有 XNUMX 个 XNUMX 位，以此类推。寄存器的功能是专门的。有些仅用于存储信息，有些用作已执行命令的计数器，有些则用于记住已执行命令的地址等。

计算机外围设备是一大类简单和复杂的设备，其主要意义是提供计算机与外界的通信。首先，必须赋予计算机感知信息的能力。这就是输入设备的作用。主要的输入设备是键盘。它包含用于输入数字和文本的字母数字键，以及用于光标控制、切换模式和寄存器以及其他用途的键。键盘上的按键排列与打字机上的几乎相同。

显示信息的主要设备是显示器（显示器）。鼠标在用户与计算机之间的对话中非常重要。鼠标是一种在平面上滑动的小型设备。其运动的相对坐标被传输到计算机并以这样的方式进行处理，以控制一个特殊选择的标记在显示屏上的运动，该标记称为光标。这种在屏幕上定位和指定对象的方式非常方便。通过这种对话组织，屏幕上会显示几个预先编写的命令版本。通过将光标指向其中一个，用户发出命令。因此，一个连远程编程概念都没有的人也可以成功地在电脑上工作。

最广泛使用的输出设备是打印设备或打印机。但它也可以是图形绘图仪（plotter），用于显示图形和绘图。直到最近，点阵打印机还是使用最广泛的打印机。在它们中，单个标志的图像建立在 9 x 9 点的矩阵上，并通过吹过最细棒的墨带形成。棒的数量通常为 9，因此它们的矩阵内的点接触，形成连续的线。在这些打印机上创建任意字体以及输出任何图形都很容易。喷墨打印机可提供更高的打印质量，可实现多层次的亮度和彩色打印。这种打印机的工作原理是基于这样一个事实，即通过程序控制从水平移动的喷嘴将最小的墨滴喷射到纸上，形成必要的图像。

激光打印机可提供高速高质量打印。与复印机一样，激光打印机也采用静电印刷工艺，但不同之处在于，图像是通过打印机的感光元件直接曝光（照明）到激光束而形成的。用这种方法制作的印刷品不怕潮湿、耐磨、不褪色。该图像的质量非常高。

与任何计算机一样，计算机必不可少的组成部分是其软件。如果没有适当的程序，几乎不可能在上面工作。对于每台计算机来说，最重要的一类程序应该是它的操作系统，它支持所有其他程序的运行，确保它们与硬件的交互，并为用户提供管理计算机的能力。该系统将人在计算机上执行的命令和动作转换为计算机可以理解的一长串简短而简单的命令。操作系统不多。 1974年，开发出CP/M系统，标志着个人8位计算机操作系统的创建开始。

该系统的成功是由于其极其简单和紧凑，以及它只需要很少的内存。 1981年，随着IBM PC计算机的出现，出现了MS-DOS操作系统——微软磁盘操作系统，成为16位计算机的主要操作系统。

微软的第一个 Windows 95 系统于 1995 年发布。它的显着特点是：新的用户界面、支持长文件名、自动检测和配置即插即用外围设备、运行 32 位应用程序的能力以及系统中直接存在 TCP/IP 支持。 Windows 95 使用抢先式多任务处理并在其自己的地址空间中运行每个 32 位应用程序。

Apple 为其 Macintosh 计算机开发了 Mac OS（Macintosh 操作系统）。早期版本的 Mac OS 仅与基于 Motorola 68k 处理器的 Mac 兼容。后续版本与 PowerPC (PPC) 架构兼容。自 2000 年代中期以来，Apple 一直在其计算机中使用 Intel 处理器。根据 Mac OS EULA，仅允许在 Apple 计算机上安装 OS。

作者：Ryzhov K.V.

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