Računalo je složen uređaj koji je sinteza softvera i hardvera. Ovaj je stroj odlučujući zadatak izvršavanjem naredbi kao što su: dodavanje dva broja, provjera je li broj različit od nule, kopiranje podataka iz jedne memorijske ćelije u drugu itd. Jednostavne naredbe čine jezik koji se naziva stroj na kojem osoba može objasnite računalu što treba učiniti. Svako računalo, ovisno o svrsi, ima određeni skup naredbi. Oni su primitivni kako bi pojednostavili proizvodnju računala. Međutim, strojni jezik za osobu stvara velike probleme, jer je naporan i izuzetno težak za pisanje na njemu. Stoga su inženjeri izmislili nekoliko razina apstrakcija, od kojih se svaka temelji na nižoj, do strojnog jezika i računalne logike, a najviša razina je interakcija s korisnikom. Ovaj princip naziva se višerazinska struktura računala, a podložan je hardveru i softveru računalnih sustava.

Višerazinska struktura računala

Kao što je već spomenuto, softver i hardver izgrađeni su na principu apstrakcijskih razina, od kojih se svaka temelji na prethodnom. Jednostavno rečeno, kako bi se osobi olakšalo pisanje programa, na temelju strojnog jezika stvara se novi jezik, koji je osobi razumljiviji, ali potpuno nemoguć. tadaKako računalo pokreće programe na novom jeziku? Postoje dva glavna pristupa - prevođenje i tumačenje. U prvom slučaju, svaka naredba novog jezika odgovara skupu naredbi strojnog jezika, tako da se program na novom jeziku u potpunosti pretvara u program na strojnom jeziku. U drugom slučaju strojni jezik stvara program koji, kao ulaz, prihvaća naredbe na novom jeziku, prepoznaje ih, prevodi u strojni jezik i izvršava.


Računalni hardver i softver mogu sadržavati mnogo razina od prve, ili osnovne, do one koja je razumljiva osobi. Da bi se ilustrirao ovaj proces, koncept virtualnog stroja je velik. Može se pretpostaviti da kada računalo izvrši program na nekom jeziku (na primjer, C ++), on pokreće virtualni stroj koji izvršava naredbe na tom jeziku. Ispod virtualnog stroja sa ++ je drugi, s primitivnijim jezikom. Na primjer, neka bude asembler. Na ovoj razini pokreće se virtualni stroj za montažu. I između njih se događa ili prijevod, ili tumačenje koda. Dakle, mnoge razine su u jednom lancu do prve - stroj. Virtualni stroj je jednostavno koncept koji vam omogućuje da lakše predstavite proces višerazinskog sustava. Odgovaramo na pitanje koje postavljamo - zašto ne napravimo računalo koje radi izravno s istim jezikom s C ++? Činjenica je da će stvaranje takve tehnologije zahtijevati ogromna ulaganja u hardver i softver takvog računala. ovonajvjerojatnije, ali bit će tako skupo da će prestati biti korisna.

Moderna računala

Računala u svojoj većini se sastoje od 2-6 razina. Nulta razina - osnovna, tj. Strojna ili hardverska, radi samo na strojnom kodu koji izvode računalni sklopovi. I na temelju njih se gradi jezik prve razine, itd. Također treba pojasniti da nulta razina ne završava tu. U nastavku je tehnička razina - sami tranzistori i otpornici, to jest fizika čvrstog stanja, naziva se fizička. Dakle, nulta razina se naziva baza, jer se ovdje nalaze hardver i softver. Konačno, popisujemo hijerarhijski lanac razina sadržanih u prosječnom računalu, počevši od nule:

Ur. 0 - digitalna logika ili hardver - tu su ventili i registri koji mogu pohraniti vrijednosti od 0 ili 1 i također obavljati jednostavne funkcije "i", "ili" itd. Ovdje rade.

Ur. 1 - mikroarhitektura - na toj razini radi aritmetički logički uređaj računala. Ovdje podaci, hardver i softver počinju raditi zajedno.

Ur. 2 - skup arhitektura naredbi.

Ur. 3 - hibridni ili operativni sustav - ova je razina fleksibilnija, iako vrlo slična razini 2. Na primjer, ovdje se programi mogu izvoditi paralelno.

Ur. 4 - asembler - razina na kojoj strojni digitalni govori počinju ustupati mjesto čovjeku.

Ur. 5 - jezici visoke razine (C ++, Pascal,PHP, itd.)

Dakle, svaka razina predstavlja dodatak prethodnim i povezanim metodama prevođenja ili tumačenja, ima svoje apstraktne objekte i operacije. Za rad na određenoj razini, u načelu, ne možete znati što se događa u prethodnom. Upravo zbog ovog pristupa lakše je razumjeti računalnu tehnologiju. Uostalom, svaka robna marka računala ima svoju arhitekturu. U ovom slučaju, arhitektura se odnosi na vrste podataka, operacije i karakteristike svake razine. Na primjer, tehnologija u kojoj se stvaraju memorijske ćelije računala nije dio pojma arhitekture.

Razvoj računala

S pojavom tehnologije pojavile su se nove razine, neke su dolazile. U prvim računalima u 40 godina postojale su samo dvije razine: digitalna logika, gdje je program izveden i arhitektonska naredba, na kojoj je pisan kod. Stoga je granica između dijelova hardvera i softvera bila očita, ali s povećanjem broja razina počela je nestajati. Danas se informacijski hardver i softver mogu smatrati identičnim konceptima. Budući da se svaka operacija, simulirani softver, može izvoditi izravno na razini hardvera, i obrnuto. Nema željeznih pravila koja bi naznačila zašto bi se jedna operacija trebala izvoditi hardverskom, a druga - softver. Podjela se odvija na temelju takvih čimbenika kao što su cijena proizvodnje, brzina, pouzdanost, itd. Danas, sutra može ući u hardverski dio ili, obrnuto, nešto iz hardverskog dijela - postati program.

Generiranje računala

Mehanička računala predstavljaju nultu generaciju. U 1640-ima, Pascal je stvorio strojno upravljani stroj za brojanje koji je mogao dodati i oduzeti. U 1670-ima Leibniz je stvorio automobil koji se također mogao razmnožavati i dijeliti. Babbage je 1830-ih, potrošivši svu svoju ušteđevinu, stvorio analitički stroj koji je izgledao kao moderno računalo i sastojao se od uređaja za unos, memorije, računala i metode izlaza. Stroj je bio tako savršen da može zapamtiti do 1000 riječi u 50 decimalnih znamenki i istovremeno izvršiti različite algoritme. Analitički stroj je bio programiran na Asembleru, "tako je Babbage angažirao Adu Lovelace da kreira prve programe, ali mu je nedostajalo i sredstava i tehnologije za postavljanje posla njegovog zamisli. Malo kasnije, u Americi, najmoćniji Atanasov stroj, koji je radio na binarnoj aritmetici Atanasov, kao i Babbage, nije bio u stanju postaviti posao svoga stvaranja, a 1944. godine Aiken je stvorio prvi kompjuterski znak opće namjene I, koji je IG zapamtiti 72 riječi do 23 decimalnih mjesta svaki. U vrijeme izgradnje Mark II releja računala su već u prošlosti, ali su zamijenjeni elektronički.

Prvo svjetsko računalo

Drugi svjetski rat potaknuo je rad na stvaranju računala, što je dovelo do razvoja računala prve generacije (1945-1955). Prvo računalo na elektronskim žaruljama bilo je Turingov stroj COLOSSUS, čija je svrha bilasjeckanje ENIGMA šifri. I premda je računalo kasnilo, rat je završio i, zbog tajnosti, nije imao utjecaja na svijet računala, ali je bio prvi. Tada je u američkoj vojsci znanstvenik Moulish započeo razvoj ENIAC-a. Prvo takvo računalo težilo je trideset tona, a sastojalo se od 18.000 svjetiljki i 1500 releja, programirano je na 6.000 prekidača i trošilo veliku količinu energije. Postavljanje softvera i hardvera takvog čudovišta bilo je iznimno komplicirano. Stoga, kao i COLOSSUS, ENIAC stroj nije bio postavljen i više nije bio potreban vojsci. Međutim, Moushliju je bilo dopušteno da stvori školu i na temelju rada na ENIAC-u stavi znanje u masu, što je stvorilo mnoštvo različitih računala (EDSAC, ILIAC, WEIZAC, EDVAC, itd.). Od ukupnog broja računala dodijeljena je IAS, ili von Neumanov računarski stroj, koji još uvijek ima utjecaj na računala. Sastojala se od memorije, upravljačkog uređaja i I /O modula, mogla bi pohraniti 4096 riječi u dužini od 40 bita. Iako IAS nikada nije postao tržišni lider, on je imao najsnažniji utjecaj na razvoj računala. Na primjer, na temelju njega stvoren je vrtlog - računalo za ozbiljne znanstvene izračune. U konačnici, sva su istraživanja dovela do činjenice da mala tvrtka, proizvođač bušilica IBM, 1953. godine emitira računalo 701 i počinje se pomicati s vodećih pozicija na tržištu Mouslay i njegov UNIVAC.

Tranzistori i prva računalna igra

Osoblje laboratorija Belle primilo je Nobelovu nagradu 1956. godine za izum tranzistora koji su odmah promijenili svu računalnu tehnologiju idovela je do druge generacije (1955-1965) računala. Prvo računalo na tranzistorima bilo je TX-0 (TX-2). Nije bio posebno zahvalan, ali jedan od tvoraca, Olsen, osnovao je DEC, koji je lansirao PDP-1 računalo na tržište 1961. godine. Iako je značajno zaostajao za parametrima IBM modela, ali je bio jeftiniji. Hardverski i softverski kompleks PDP-1 koštao je 120.000 dolara, a ne milijune, kao što je IBM 7090. PDP-1 bio je komercijalno uspješan proizvod. Smatra se da je on postavio temelje za računalnu industriju. Također na njoj je stvorena prva računalna igra "svemirski rat". Kasnije će PDP-8 biti objavljen s revolucionarnom tehnologijom jedinstvene Omnibus podatkovne sabirnice. Godine 1964. CDC i znanstvenik Craig objavili su stroj od 6600, što je za red veličine brže korištenjem paralelnog računanja unutar CPU-a.