Тимур Машнин - Основы программирования с Java

Если сравнивать с сегодняшним компьютером, вы увидите, что компьютерный чип, который используется в вашем мобильном телефоне, во много-много раз более мощный, чем ENIAC.

Существует важное наблюдение, сделанное Гордоном Муром, сооснователем Intel, он предсказал в 1965 году, что мощность компьютерного чипа удваивается примерно каждые 18 месяцев.

Это наблюдение еще работает и сегодня.

Это имеет некоторые очень важные последствия, потому что задача, которая требует одну минуту времени обработки, используя сегодняшнюю машину, потребовала бы более 40 лет времени обработки с помощью компьютера, разработанного 40 лет назад, то есть, машина все равно бы не выполнила задачу после 40 лет.

В общем и целом, компьютер представляет собой электронное устройство, которое работает под управлением команд (или программ), хранящихся в запоминающем устройстве.

Диаграмма здесь иллюстрирует поток данных с помощью различных аппаратных компонентов.

Сначала принимаются данные с устройств ввода, далее данные обрабатываются арифметически и логически с помощью получения инструкций и данных из основной памяти, иногда необходимо получить больше данных и файлов из устройств хранения.

Затем программа будет выдавать результаты на устройства вывода, иногда она может передавать результаты обратно к устройствам хранения данных для использования в будущем.

Эту модель вычислений часто называют хранимой программой компьютера.

Основным компонентом компьютера является центральный процессор, который считается мозгом компьютера.

Процессоры можно найти во многих современных устройствах, включая ПК, ноутбуки и мобильные устройства, такие как смартфоны и планшеты.

Центральный процессор получает инструкции из памяти и выполняет вычисление данных.

И ЦП, как правило, состоит из двух частей, а именно, это арифметико-логическое устройство и блок управления.

Арифметико-логическое устройство ALU отвечает за вычисления, в том числе основных арифметических операций, таких как сложение, вычитание, умножение и деление, и логической оценки данных, в том числе логических сравнений, таких как "равно", "больше чем" или "меньше чем".

Блок управления контролирует и координирует общие операции внутри компьютера.

Основные функции блока управления включают в себя:

Управление доступом к главной памяти хранения.

Управление последовательностью, в которой команды выполняются.

Регулирование времени всех операций, осуществляемых в CPU.

Отправка и прием сигналов управления в и из периферийных устройств, таких как клавиатура и принтер.

Управление потоком данных между АЛУ и основной памятью.

Существует три вида памяти для работы компьютера.

Это память, которая находится внутри процессора, и которая известна как «регистр».

Регистры, это быстрая память для хранения данных, которые процессор в настоящее время обрабатывает.

Все данные должны быть сохранены в регистре, прежде чем они могут быть обработаны.

Например, в сложении двух чисел, оба числа должны быть в регистрах, а результат также будет помещен в регистр.

Это основная память, которая также известна как оперативное запоминающее устройство (ОЗУ), которая содержит инструкции программы и данные для программы.

В современных компьютерах, процессоры снабжены также кэш-памятью, которая хранит часто используемые данные для того, чтобы сократить время доступа к оперативной памяти.

Устройства ввода несут ответственность за получение информации от пользователей.

Самым распространенным устройством ввода является клавиатура, которая стала стандартным устройством для большинства компьютеров.

Кроме того, существуют и другие устройства ввода, которые помогают улучшить пользовательский интерфейс, например, мышь.

Некоторые устройства ввода разработаны с конкретной целью.

Например, микрофон для записи звука, считыватель штрих-кода для считывания штрих-кодов, сканер для сканирования документов и цифровой фотоаппарат для съемки.

Я уверен, что вы можете придумать и другие примеры.

Устройства вывода отвечают за представление информации для пользователей.

Два основные типы устройств вывода, это мониторы и принтеры.

Мониторы отображают информацию на экране.

Тем не менее, информация, представленная таким образом, является энергозависимой и не-портативный.

Принтеры часто используются, чтобы вывести информацию на внешний носитель, который можно хранить отдельно и переносить.

Существуют и другие устройства вывода, например, динамики для вывода звука, плоттеры для построения графиков, и некоторые специально разработанные устройства вывода, такие как дисплей Брайля, который можно использовать в качестве устройства для тактильного зрения.

В настоящее время, так как мобильные устройства набирают популярность, сенсорные экраны используются в качестве устройств ввода и вывода.

Опять же, вы можете придумать и другие примеры.

Кроме того, существуют внешние запоминающие устройства, такие как CD, DVD и жесткие диски.

Емкость жесткого диска в настоящее время может легко держать несколько сотен гигабайт данных.

Запоминающие устройства являются энергонезависимыми носителями данных, то есть, они могут хранить данные постоянно, даже когда питание отключено.

В общем и целом, они медленнее и менее эффективны, чем основная память.

В течение последних 10 лет, такой вид носителей, становится очень популярным, как USB или карты памяти.

USB накопители в настоящее время могут легко хранить 10-ки и даже более 100 Гбайт данных.

Одним из последних направлений является развитие облачных систем хранения данных, которые позволяют хранить большое количество данных, которые хранятся в центрах обработки данных, доступных через Интернет.

Давайте продолжим обсуждение основных компонентов компьютерных систем и рассмотрим программное обеспечение компьютера.

Компьютерная техника сама по себе не была бы очень полезна.

Это как после строительства здания для библиотеки. До того, как книги помещаются на книжные полки, здание не будет являться библиотекой.