Een computer is een apparaat dat de informatie die we verwerken kan opslaan en retourneren wanneer we maar willen. De computers van tegenwoordig zijn in staat om gegeneraliseerde sets van processen, programma's genaamd, te volgen. Met deze programma's kunnen computers een breed scala aan taken uitvoeren. Een complete computer die de hardware, het besturingssysteem (hoofdsoftware) en randapparatuur bevat die nodig is en die wordt gebruikt voor "volledige" werking, kan een computersysteem worden genoemd. Deze term kan ook worden gebruikt voor een groep computers die zijn aangesloten en samenwerken, met name een computernetwerk of een cluster van computers. De eerste elektrische computer is de ENIAC.
Computers zijn in de loop van de geschiedenis in veel verschillende vormen verschenen. De eerste computers in het midden van de 20e eeuw waren zo groot als een grote kamer en verbruikten honderden keren meer stroom dan de huidige computers. Aan het begin van de 21e eeuw kunnen computers in een polshorloge passen en op een kleine batterij werken. De belangrijkste reden waarom ze zo klein kunnen worden gemaakt, is dat in 1969 circuits kunnen worden gemaakt die in zeer kleine ruimtes kunnen worden verpakt, met halfgeleiders. De computers die we tegenwoordig gebruiken, zijn in een stroomversnelling geraakt na Intel's 4004, de eerste processortitel van de computer. Onze samenleving erkende de personal computer en zijn draagbare equivalent, de laptopcomputer, als symbolen van het informatietijdperk en identificeerde het met het concept computer. Ze worden tegenwoordig veel gebruikt. Het fundamentele werkingsprincipe van de computer is het binaire getallenstelsel, dat wil zeggen de coderingen die alleen uit 0 en 1 bestaan.
De mogelijkheid om de gewenste software op te slaan en op elk moment uit te voeren, is de belangrijkste functie die computers veelzijdig maakt en ze onderscheidt van rekenmachines. De thesis van Church-Turing is een wiskundige uitdrukking van deze veelzijdigheid en onderstreept dat elke computer de taken van een ander kan uitvoeren. Dus wat hun complexiteit ook is, van zakcomputers tot supercomputers, ze kunnen allemaal dezelfde taken uitvoeren zonder geheugen en tijdslimieten.
Geschiedenis van de computer
Veel apparaten die in het verleden 'computers' werden genoemd, verdienen deze definitie volgens de huidige criteria niet. Computer bij opstarten sözcüHet was een naam die aan objecten werd gegeven die het rekenproces mogelijk maakten. Computervoorbeelden uit deze vroege periode zijn de cijferparel (abacus) en de Antikitera-machine (150 v.Chr. - 100 v.Chr.). Eeuwen later, in het licht van nieuwe wetenschappelijke ontdekkingen aan het einde van de middeleeuwen, is de eerste van een serie mechanische computerapparatuur ontwikkeld door Europese ingenieurs van Wilhelm Schickard (1623).
Geen van deze apparaten voldoet echter aan de huidige definitie van een computer, aangezien het geen software is (of installeerbaar). De ponskaarten die Joseph Marie Jacquard in 1801 produceerde om het proces op het weefgetouw te automatiseren, worden beschouwd als een van de eerste sporen van software (installatie) in het ontwikkelingsproces van computers, zij het in beperkte mate. Dankzij deze door de gebruiker verstrekte kaarten kon het weefgetouw zijn werking aanpassen aan de beschreven tekening met de gaatjes op de kaart.
In 1837 bedacht en ontwierp Charles Babbage de eerste volledig softwarecomputer, die hij de Analytical Engine (analytische of analytische machine) noemde. Hij kon deze machine echter niet ontwikkelen vanwege financiële redenen en het onvermogen om zijn werk eraan af te maken.
Het eerste grootschalige gebruik van ponskaarten was de rekenmachine die in 1890 door Herman Hollerith werd ontworpen voor gebruik bij boekhoudkundige transacties. Het bedrijf waar Hollerith op dat moment aan verbonden was, was IBM, dat in de daaropvolgende jaren zou uitgroeien tot een wereldwijde computergigant. Tegen het einde van de 19e eeuw begonnen toepassingen (technologieën) op te komen die in de komende jaren enorm zouden bijdragen aan de ontwikkeling van computerhardware en -theorieën: ponskaarten, Booleaanse algebra, ruimtebuizen en teletype-apparaten.
In de eerste helft van de 20e eeuw werd aan veel wetenschappelijke eisen voldaan met steeds complexere analoge computers. Ze waren echter nog ver verwijderd van het onfeilbaarheidsniveau van de huidige computers.
De computerapplicatie bleef zich verbeteren gedurende de jaren dertig en veertig en de komst van de digitale elektronische computer vond pas plaats na de uitvinding van elektronische schakelingen (1930). Belangrijke werken uit deze periode zijn onder meer:
- Konrad Zuse's "Z-machines". Z3 (1941) is de eerste machine die kan werken op basis van binaire getallen en met reële getallen. In 1998 bleek de Z3 Turing-compatibel te zijn en verdiende daarmee de titel van de eerste computer.
- De Atanasoff-Berry Computer (1941) was gebaseerd op ruimtebuizen en had zowel een binaire nummerbasis als een op condensator gebaseerde geheugenhardware.
- De van Engelse makelij gemaakte computer Colossus (1944) toonde aan dat het gebruik van duizenden buizen, ondanks zijn beperkte firmware (installeerbaarheid), voldoende betrouwbaar kan zijn. II. Het werd in de Tweede Wereldoorlog gebruikt om de geheime communicatie van de Duitse strijdkrachten te analyseren.
- Harvard Mark I (1944), een computer met beperkte configuratiemogelijkheden.
- ENIAC (1946), ontwikkeld door het Amerikaanse leger, is gebaseerd op een basis van decimalen en is de eerste elektronische computer voor algemeen gebruik.
De ontwikkelaars identificeerden de nadelen van ENIAC en werkten aan een meer flexibele en elegante oplossing en stelden voor wat nu bekend staat als de verborgen softwarearchitectuur, of beter bekend als de von Neumann-architectuur. Nadat dit ontwerp voor het eerst werd genoemd in een publicatie van John von Neumann (1945), werd de eerste van de computers ontwikkeld op basis van deze architectuur voltooid in het Verenigd Koninkrijk (SSEM). ENIAC, dat een jaar later dezelfde architectuur verwierf, kreeg de naam EDVAC.
Met bijna alle moderne computers die zich aanpassen aan deze architectuur, de computer sözcüHet wordt ook gebruikt als de definitie van de dag. Daarom worden volgens deze definitie apparaten uit het verleden niet als computers beschouwd, maar in de historische context nog steeds als dat. Hoewel de computerimplementatie sinds de jaren veertig radicale veranderingen heeft ondergaan, zijn de meeste trouw gebleven aan de von Neumann-architectuur.
Nadat in de jaren vijftig op ruimtebuizen gebaseerde computers in gebruik waren, werden in de jaren zestig snellere en goedkopere transistorgebaseerde computers gemeengoed. Als gevolg van deze factoren werden computers op een ongekend niveau in massaproductie gebracht. Tegen de jaren zeventig was er opnieuw een enorme toename in prestaties en betrouwbaarheid, evenals kostenreductie, dankzij de implementatie van geïntegreerde schakelingen en de ontwikkeling van microprocessors zoals de Intel 1950. In de jaren tachtig begonnen computers hun plaats in te nemen in de besturingsapparatuur van veel machinale apparaten in het dagelijks leven, zoals wasmachines. In dezelfde periode wonnen personal computers aan populariteit. Ten slotte zijn computers met de ontwikkeling van internet in de jaren negentig routinematige apparaten geworden, zoals televisies en telefoons.
Volgens de von Neumann-architectuur bestaan computers uit vier hoofdcomponenten: de computer heeft rekenkundige logica.
geheugen
Het geheugen van een computer kan worden gezien als een reeks cellen die getallen bevatten. Het kan in elke cel worden geschreven en de inhoud ervan kan worden gelezen. Elke cel heeft een uniek adres. Een commando is bijvoorbeeld het toevoegen van de inhoud van celnummer 34 met celnummer 5.689 en deze in cel 78 te plaatsen. De nummers die ze bevatten kunnen van alles zijn: nummer, commando, adres, letter, etc. Alleen de software die het gebruikt, bepaalt de aard van de inhoud. De meeste computers van tegenwoordig gebruiken binaire getallen om gegevens op te slaan, en elke cel kan 8 bits bevatten (dwz één byte).
Een byte kan dus 255 verschillende getallen vertegenwoordigen, maar ze kunnen alleen van 0 tot 255 of van -128 tot +127 zijn. Als meerdere bytes naast elkaar worden gebruikt (meestal 2, 4 of 8), is het mogelijk om veel grotere aantallen op te nemen. Het geheugen van moderne computers bevat miljarden bytes.
Computers hebben drie soorten geheugen. De registers in de processor zijn extreem snel maar hebben een zeer beperkte capaciteit. Ze worden gebruikt om te voldoen aan de behoefte van de processor om toegang te krijgen tot het veel langzamere hoofdgeheugen. Het hoofdgeheugen is verdeeld in Random Access Memory (REB of RAM, Random Access Memory) en Read Only Memory (SOB of ROM, Read Only Memory). Het kan op elk moment naar het RAM-geheugen worden geschreven en de inhoud blijft alleen behouden zolang de stroom wordt gehandhaafd. Bevat informatie die alleen kan worden gelezen en vooraf geladen in ROM. Het behoudt deze inhoud ongeacht de sterkte. Hoewel gegevens of opdrachten zich bijvoorbeeld in het RAM bevinden, bevinden deze zich in het BIOS ROM, dat de computerhardware regelt.
Een laatste subtype geheugen is cachegeheugen. Het bevindt zich in de processor en is sneller dan het hoofdgeheugen en heeft een grotere capaciteit dan registers.
Input / Output is de tool die een computer gebruikt om gegevens van de buitenwereld uit te wisselen. Veelgebruikte invoereenheden zijn het toetsenbord en de muis, en voor uitvoer het scherm (of kijker, monitor), luidspreker en printer. Vaste en optische schijven daarentegen nemen beide taken op zich.
Computernetwerken
Computers worden sinds de jaren vijftig gebruikt om informatie over meerdere omgevingen te coördineren. Het systeem van het Amerikaanse leger (SAGE) was het eerste alomvattende voorbeeld van dergelijke systemen en was een pionier op het gebied van vele commerciële systemen voor speciale doeleinden, zoals de (Sabre). In de jaren zeventig hebben Amerikaanse ingenieurs computers met elkaar verbonden (ARPANET) in het kader van een project dat binnen het leger werd uitgevoerd, en legden ze de basis voor wat nu bekend staat als het computernetwerk. In de loop van de tijd bleef dit computernetwerk niet beperkt tot de militaire en academische eenheden, maar breidde het zich uit en vandaag werden miljoenen computers binnen Bilgisunar (internet of algemeen netwerk) gemaakt. In de jaren negentig raakten computernetwerken wijdverbreid, met protocollen die het Global Network (World Wide Web, WWW) worden genoemd en die zijn ontwikkeld in het CERN-onderzoekscentrum in Zwitserland, toepassingen zoals e-mail en goedkope hardwareoplossingen zoals ethernet.
hardware
De term hardware omvat alle tactiele componenten van een computer.
| Randapparatuur (inlaat / uitlaat) | Aanmelden | Muis, toetsenbord, joystick, browser |
| afmelden | Monitor, printer, spreker | |
| Beide | Floppy drive, harde schijf, optische schijf | |
| Koppel eenheden | Korte afstand | RS-232, SCSI, PCI, USB |
| Lange afstand (computernetwerken) | Ethernet, ATM, FDDI |
Invoer- / uitvoereenheden
Input / output maakt communicatie mogelijk tussen verschillende functionele eenheden (subsystemen) van het gegevensverwerkingssysteem of om informatiesignalen rechtstreeks naar deze interfaces te sturen.
Ingangen zijn signalen die worden ontvangen van verschillende eenheden. Uitgangen zijn de signalen die naar deze units worden gestuurd. I / O-apparaten worden door een gebruiker (of andere systemen) gebruikt om verbinding te maken met de computer. Het toetsenbord en de muis zijn bijvoorbeeld computerinvoerapparaten. Het scherm, de luidspreker en de printer zijn de uitvoerapparaten van de computer. Verschillende apparaten gebruiken invoer- en uitvoersignalen om verbinding te maken met de computer. Modem- en verbindingskaarten kunnen voorbeelden zijn.
Toetsenbord en muis nemen de fysieke bewegingen van gebruikers als input en brengen deze fysieke bewegingen tot een niveau dat computers kunnen begrijpen. Uitgangseenheden (zoals printer, luidspreker, scherm) nemen de uitgangssignalen die door de computer worden geproduceerd als ingangssignaal en zetten deze signalen om in uitgangen die gebruikers kunnen zien en lezen.
In de computerarchitectuur vormen de centrale verwerkingseenheid (CPU) en het hoofdgeheugen het hart van de computer. Omdat het geheugen de gegevens direct in de centrale verwerkingseenheid kan lezen en gegevens rechtstreeks naar de centrale verwerkingseenheid kan schrijven met eigen instructies. Een diskettestation houdt bijvoorbeeld rekening met I / O-signalen. De levering van I / O-methoden door de centrale verwerkingseenheid helpt om apparaatstuurprogramma's te voltooien bij computerprogrammering op laag niveau.
Besturingssystemen op hoog niveau en programmering op hoog niveau maken het mogelijk om te werken door ideale I / O-concepten en basiselementen te onderscheiden. De programmeertaal C bevat bijvoorbeeld functies om de I / O's van de software te organiseren. Met deze functies kunnen gegevens worden gelezen uit bestanden en gegevens worden geschreven in deze bestanden.
software
Het concept software beschrijft alle niet-materiële componenten in de computer: software, protocollen en gegevens zijn allemaal software.
| OS | Unix / BSD | UNIX V, AIX, HP-UX, Solaris (SunOS), FreeBSD, NetBSD, IRIX |
| GNU / Linux | Linux-distributies | |
| Microsoft Windows | Windows 3.0, Windows 3.1, Windows 95, Windows 98, Windows NT, Windows CE, Windows XP, Windows Vista, Windows 7, Windows 8 Windows 8.1 Windows 10 | |
| DOS | DOS / 360, QDOS, DRDOS, PC-DOS, MS-DOS, FreeDOS | |
| Mac OS | Mac OS X | |
| Ingebouwde en realtime besturingssystemen | Directory met ingesloten besturingssystemen | |
| bibliotheken | multimedia | DirectX, OpenGL, OpenAL |
| Software bibliotheek | C bibliotheek | |
| Gegevens | Communicatieregel | TCP / IP, Kermit, FTP, HTTP, SMTP, NNTP |
| Document formaten | HTML, XML, JPEG, MPEG, PNG | |
| gebruikersomgeving | Grafische gebruikersinterface (WIMP) | Microsoft Windows, GNOME, KDE, QNX Photon, CDE, GEM |
| Tekstuele gebruikersinterface | Commandoregel, Shell | |
| Diğer | ||
| toepassing | kantoor | Tekstverwerker, Desktop publishing, Presentatiesoftware, Databasebeheersysteem, Spreadsheet, Boekhoudsoftware |
| Computertoegang | Scanner, e-mailclient, wereldwijde webserver, software voor instant messaging | |
| ontwerp | Computerondersteund ontwerp, computerondersteunde productie | |
| Grafieken | Mobiele grafische editor, directionele grafische editor, 3D-modeler, animatie-editor, 3D-computergraphics, videobewerking, beeldverwerking | |
| Numeriek geluid | Digitale geluidseditor, audiospeler | |
| Software engineering | Samensteller, Vertaler, Tolk, Debugger, Teksteditor, Geïntegreerde ontwikkelomgeving, Prestatiebeoordeling, Wijzigingscontrole, Softwareconfiguratiebeheer | |
| oyunlar | Strategie, avontuur, puzzel, simulatie, rollenspellen, interactieve fictie | |
| Ek | Artificial +, antivirussoftware, documentbeheer |
Wees de eerste om te reageren