Ein Computer ist ein Gerät, auf dem die von uns verarbeiteten Informationen gespeichert und zurückgegeben werden können, wann immer wir möchten. Heutige Computer sind in der Lage, verallgemeinerte Sätze von Prozessen zu verfolgen, die als Programme bezeichnet werden. Mit diesen Programmen können Computer eine Vielzahl von Aufgaben ausführen. Ein vollständiger Computer, der die für den "vollständigen" Betrieb erforderliche und verwendete Hardware, das Betriebssystem (Hauptsoftware) und die Peripheriegeräte enthält, kann als Computersystem bezeichnet werden. Dieser Begriff kann auch für eine Gruppe von Computern verwendet werden, die miteinander verbunden sind und zusammenarbeiten, insbesondere für ein Computernetzwerk oder einen Computercluster. Der erste elektrische Computer ist der ENIAC.
Computer sind im Laufe der Geschichte in vielen verschiedenen Formen aufgetaucht. Die ersten Computer Mitte des 20. Jahrhunderts hatten die Größe eines großen Raumes und verbrauchten hunderte Male mehr Strom als heutige Computer. Zu Beginn des 21. Jahrhunderts können Computer in eine Armbanduhr passen und mit einer kleinen Batterie betrieben werden. Der Hauptgrund dafür, dass sie so klein hergestellt werden können, liegt darin, dass 1969 mit Halbleitern Schaltkreise hergestellt werden konnten, die auf sehr kleinem Raum untergebracht werden können. Die Computer, die wir heute verwenden, haben nach Intels 4004, dem ersten Prozessortitel des Computers, an Dynamik gewonnen. Unsere Gesellschaft erkannte den Personal Computer und sein tragbares Äquivalent, den Laptop, als Symbole des Informationszeitalters und identifizierte ihn mit dem Konzept des Computers. Sie sind heute weit verbreitet. Das grundlegende Arbeitsprinzip des Computers ist das binäre Zahlensystem, also die Kodierungen, die nur aus 0 und 1 bestehen.
Die Möglichkeit, die gewünschte Software zu speichern und jederzeit auszuführen, ist das Hauptmerkmal, das Computer vielseitig macht und sie von Taschenrechnern unterscheidet. Die Church-Turing-These ist ein mathematischer Ausdruck dieser Vielseitigkeit und unterstreicht, dass jeder Computer die Aufgaben eines anderen ausführen kann. Unabhängig von ihrer Komplexität, von Taschencomputern bis hin zu Supercomputern, können sie alle dieselben Aufgaben ohne Speicher- und Zeitbeschränkungen ausführen.
Geschichte des Computers
Viele Geräte, die in der Vergangenheit als "Computer" bezeichnet wurden, verdienen diese Definition nach heutigen Kriterien nicht. Computer beim Start sözcüEs war ein Name für Objekte, der den Rechenprozess erleichterte. Computerbeispiele dieser frühen Periode umfassen die Zahlperle (Abakus) und die Antikitera-Maschine (150 v. Chr. - 100 v. Chr.). Jahrhunderte später, angesichts neuer wissenschaftlicher Entdeckungen am Ende des Mittelalters, gehört Wilhelm Schickard (1623) das erste einer Reihe von mechanischen Rechengeräten, die von europäischen Ingenieuren entwickelt wurden.
Keines dieser Geräte entspricht jedoch der heutigen Definition eines Computers, da es sich nicht um Software handelt (oder installiert werden kann). Die Lochkarten, die Joseph Marie Jacquard 1801 herstellte, um den Prozess auf dem Webstuhl zu automatisieren, gelten als eine der ersten Spuren von Software (Installation) im Entwicklungsprozess von Computern, wenn auch in begrenztem Umfang. Dank dieser vom Benutzer bereitgestellten Karten konnte der Webstuhl seine Funktionsweise an die mit den Löchern auf der Karte beschriebene Zeichnung anpassen.
Im Jahr 1837 konzipierte und entwarf Charles Babbage den ersten vollständig softwarefähigen Maschinencomputer, den er als Analytical Engine (analytische oder analytische Maschine) bezeichnete. Er konnte diese Maschine jedoch aus finanziellen Gründen und aufgrund der Unfähigkeit, seine Arbeit daran abzuschließen, nicht entwickeln.
Die erste groß angelegte Verwendung von Lochkarten war der Taschenrechner, der 1890 von Herman Hollerith für Buchhaltungstransaktionen entwickelt wurde. Das Geschäft, mit dem Hollerith zu dieser Zeit verbunden war, war IBM, das in den folgenden Jahren zu einem globalen Computergiganten werden wird. Ende des 19. Jahrhunderts entstanden Anwendungen (Technologien), die in den kommenden Jahren einen großen Beitrag zur Entwicklung von Computerhardware und -theorien leisten würden: Lochkarten, Boolesche Algebra, Raumröhren und Teletypgeräte.
20. In der ersten Hälfte des Jahrhunderts wurden viele wissenschaftliche Anforderungen durch immer komplexere analoge (analoge) Computer beseitigt. Aber sie sind immer noch weit von der Unfehlbarkeit der heutigen Computer entfernt.
Die Computeranwendung verbesserte sich in den 1930er und 1940er Jahren weiter, und das Aufkommen des digitalen elektronischen Computers erfolgte erst nach der Erfindung elektronischer Schaltungen (1937). Zu den wichtigen Werken dieser Zeit zählen:
- Konrad Zuses "Z-Maschinen". Z3 (1941) ist die erste Maschine, die mit Binärzahlen und reellen Zahlen arbeiten kann. 1998 erwies sich der Z3 als Turing-kompatibel und erhielt damit den Titel des ersten Computers.
- Der Atanasoff-Berry-Computer (1941) basierte auf Raumröhren und hatte eine Binärzahlbasis sowie eine kondensatorbasierte Speicherhardware.
- Der in England hergestellte Colossus-Computer (1944) hat gezeigt, dass die Verwendung von Tausenden von Röhren trotz seiner eingeschränkten Firmware (Installierbarkeit) ausreichend zuverlässig sein kann. II. Es wurde im Zweiten Weltkrieg verwendet, um die geheimen Mitteilungen der deutschen Streitkräfte zu analysieren.
- Harvard Mark I (1944), ein Computer mit eingeschränkter Konfigurierbarkeit.
- ENIAC (1946) wurde von der US-Armee entwickelt und basiert auf einer Dezimalbasis. Es ist der erste elektronische Allzweckcomputer.
Die Entwickler identifizierten die Nachteile von ENIAC und arbeiteten an einer flexibleren und eleganteren Lösung. Sie schlugen die sogenannte Hidden-Software-Architektur oder die von Neumann-Architektur vor. Nach der ersten Erwähnung dieses Entwurfs in einer Veröffentlichung von John von Neumann (1945) wurde der erste der auf dieser Architektur basierenden Computer im Vereinigten Königreich (SSEM) fertiggestellt. ENIAC, das ein Jahr später dieselbe Architektur erwarb, wurde EDVAC genannt.
Mit fast allen heutigen Computern, die sich an diese Architektur anpassen, ist der Computer sözcüEs wird auch als Definition des Tages verwendet. Nach dieser Definition werden die Geräte der Vergangenheit zwar nicht als Computer gezählt, sie werden jedoch im historischen Kontext immer noch als solche bezeichnet. Obwohl die Computerimplementierung seit den 1940er Jahren grundlegende Änderungen erfahren hat, sind die meisten der von Neumann-Architektur treu geblieben.
Nachdem in den 1950er-Jahren auf Raumröhren basierende Computer im Einsatz waren, wurden in den 1960er-Jahren schnellere und billigere Transistor-basierte Computer üblich. Aufgrund dieser Faktoren wurden Computer in einem beispiellosen Ausmaß in Massenproduktion gebracht. In den 1970er Jahren kam es dank der Implementierung integrierter Schaltkreise und der Entwicklung von Mikroprozessoren wie dem Intel 4004 erneut zu einer enormen Steigerung der Leistung und Zuverlässigkeit sowie zu Kostensenkungen. In den 1980er Jahren begannen Computer ihren Platz in der Steuerungsausrüstung vieler maschineller Geräte des täglichen Lebens einzunehmen, beispielsweise in Waschmaschinen. Im gleichen Zeitraum erfreuten sich Personalcomputer zunehmender Beliebtheit. Mit der Entwicklung des Internets in den 1990er Jahren wurden Computer schließlich zu alltäglichen Geräten wie Fernseher und Telefone.
Nach der von Neumann-Architektur bestehen Computer aus vier Hauptkomponenten: Der Computer verfügt über eine arithmetische Logik.
Speicher
Der Speicher eines Computers kann als eine Reihe von Zellen betrachtet werden, die Zahlen enthalten. Es kann in jede Zelle geschrieben und sein Inhalt gelesen werden. Jede Zelle hat eine eindeutige Adresse. Ein Befehl wäre beispielsweise, den Inhalt der Zelle Nummer 34 mit der Zelle Nummer 5.689 zu summieren und in Zelle 78 zu platzieren. Die darin enthaltenen Zahlen können beliebig sein: Zahl, Befehl, Adresse, Buchstabe usw. Nur die Software, die es verwendet, bestimmt die Art des Inhalts. Die meisten heutigen Computer verwenden Binärzahlen zum Speichern von Daten, und jede Zelle kann 8 Bits (dh ein Byte) enthalten.
Ein Byte kann also 255 verschiedene Zahlen darstellen, aber nur 0 bis 255 oder -128 bis +127. Wenn mehrere nebeneinander angeordnete Bytes verwendet werden (normalerweise 2, 4 oder 8), können viel größere Zahlen aufgezeichnet werden. Der Speicher moderner Computer enthält Milliarden von Bytes.
Computer haben drei Arten von Speicher. Die Register im Prozessor sind extrem schnell, haben aber eine sehr begrenzte Kapazität. Sie werden verwendet, um die Anforderung des Prozessors zu erfüllen, auf den viel langsameren Hauptspeicher zuzugreifen. Der Hauptspeicher ist in Direktzugriffsspeicher (REB oder RAM, Direktzugriffsspeicher) und Nur-Lese-Speicher (SOB oder ROM, Nur-Lese-Speicher) unterteilt. Es kann jederzeit in den Arbeitsspeicher geschrieben werden, und sein Inhalt bleibt nur so lange erhalten, wie die Stromversorgung erhalten bleibt. Enthält Informationen, die nur im ROM gelesen und vorinstalliert werden können. Dieser Inhalt bleibt unabhängig von der Leistung erhalten. Während sich beispielsweise Daten oder Befehle im RAM befinden, befinden sie sich im BIOS-ROM, das die Computerhardware regelt.
Der letzte Speichersubtyp ist Cache-Speicher. Es ist innerhalb des Prozessors untergebracht und ist schnell aus dem Hauptspeicher, sowie mit großen Kondensatoren aus den Registern.
Eingabe / Ausgabe ist das Werkzeug, mit dem ein Computer Daten von der Außenwelt austauscht. Zu den häufig verwendeten Eingabeeinheiten gehören Tastatur und Maus sowie für die Ausgabe Bildschirm (oder Viewer, Monitor), Lautsprecher und Drucker. Feste und optische Discs übernehmen dagegen beide Aufgaben.
Computernetzwerke
Computer werden seit den 1950er Jahren verwendet, um Informationen über mehrere Umgebungen hinweg zu koordinieren. Das (SAGE)-System des US-Militärs war das erste umfassende Beispiel für solche Systeme und war Vorreiter bei vielen kommerziellen Spezialsystemen wie dem (Sabre). In den 1970er Jahren verbanden amerikanische Ingenieure im Rahmen eines militärischen Projekts Computer miteinander (ARPANET) und legten den Grundstein für das, was man heute als Computernetzwerk bezeichnet. Im Laufe der Zeit beschränkte sich dieses Computernetzwerk nicht nur auf die militärischen und akademischen Einheiten, sondern wurde erweitert, sodass heute Millionen von Computern innerhalb von Bilgisunar (Internet oder allgemeines Netzwerk) entstanden sind. In den 1990er Jahren verbreiteten sich Computernetzwerke mit Protokollen namens Global Network (World Wide Web, WWW), die am CERN-Forschungszentrum in der Schweiz entwickelt wurden, Anwendungen wie E-Mail und kostengünstigen Hardwarelösungen wie Ethernet.
Hardware
Das Konzept der Hardware umfasst alle taktilen Komponenten eines Computers.
| Peripheriegeräte (Einlass / Auslass) | Anmeldung | Maus, Tastatur, Joystick, Browser |
| Ausloggen | Monitor, Drucker, Lautsprecher | |
| Beide | Diskettenlaufwerk, Festplatte, optische Festplatte | |
| Einheiten verknüpfen | Kurze Reichweite | RS-232, SCSI, PCI, USB |
| Fernbereich (Computernetzwerke) | Ethernet, ATM, FDDI |
Eingabe- / Ausgabeeinheiten
Die Ein- / Ausgabe ermöglicht die Kommunikation zwischen verschiedenen Funktionseinheiten (Subsystemen) des Datenverarbeitungssystems oder das Senden von Informationssignalen direkt an diese Schnittstellen.
Eingänge sind Signale, die von verschiedenen Einheiten empfangen werden. Ausgänge sind die an diese Einheiten gesendeten Signale. E / A-Geräte werden von einem Benutzer (oder anderen Systemen) verwendet, um eine Verbindung mit dem Computer herzustellen. Beispielsweise sind Tastatur und Maus Computereingabegeräte. Der Bildschirm, der Lautsprecher und der Drucker sind die Ausgabegeräte des Computers. Verschiedene Geräte verwenden Eingangs- und Ausgangssignale, um eine Verbindung zum Computer herzustellen. Modem- und Verbindungskarten können Beispiele sein.
Tastatur und Maus nehmen physische Bewegungen von Benutzern als Eingabe und bringen diese physischen Bewegungen auf ein Niveau, das Computer verstehen können. Ausgabeeinheiten (wie Drucker, Lautsprecher, Bildschirm) nehmen die vom Computer erzeugten Ausgangssignale als Eingangssignal und wandeln diese Signale in Ausgänge um, die Benutzer sehen und lesen können.
In der Computerarchitektur bilden die Zentraleinheit (CPU) und der Hauptspeicher das Herz des Computers. Denn der Speicher kann die Daten in der Zentraleinheit direkt lesen und mit eigenen Anweisungen direkt in die Zentraleinheit schreiben. Ein Diskettenlaufwerk berücksichtigt beispielsweise E / A-Signale. Die Bereitstellung von E / A-Methoden durch die Zentraleinheit hilft dabei, Gerätetreiber in der Computerprogrammierung auf niedriger Ebene zu vervollständigen.
High-Level-Betriebssysteme und High-Level-Programmierung ermöglichen den Betrieb, indem ideale E / A-Konzepte und Grundelemente unterschieden werden. Beispielsweise enthält die Programmiersprache C Funktionen zum Organisieren der E / A der Software. Mit diesen Funktionen können Daten aus Dateien gelesen und in diese Dateien geschrieben werden.
Software
Das Konzept der Software beschreibt alle immateriellen Komponenten im Computer: Software, Protokolle und Daten sind alle Software.
| Betriebssystem | Unix / BSD | UNIX V, AIX, HP-UX, Solaris (SunOS), FreeBSD, NetBSD, IRIX |
| GNU / Linux | Linux-Distributionen | |
| 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 | |
| Eingebettete und Echtzeit-Betriebssysteme | Eingebettetes Betriebssystemverzeichnis | |
| Bibliotheken | Multimedia | DirectX, OpenGL, OpenAL |
| Softwarebibliothek | C Bibliothek | |
| Daten | Kommunikationsregel | TCP / IP, Kermit, FTP, HTTP, SMTP, NNTP |
| Dokumentformate | HTML, XML, JPEG, MPEG, PNG | |
| Benutzeroberfläche | Grafische Benutzeroberfläche (WIMP) | Microsoft Windows, GNOME, KDE, QNX Photon, CDE, GEM |
| Textuelle Benutzeroberfläche | Befehlszeile, Shell | |
| Diğer | ||
| Anwendung | Büro | Textverarbeitung, Desktop Publishing, Präsentationssoftware, Datenbankverwaltungssystem, Tabellenkalkulation, Buchhaltungssoftware |
| Computerzugriff | Browser, E-Mail-Client, globaler Webserver, Instant Messaging-Software | |
| Design | Computer Aided Design, Computer Aided Production | |
| Charts | Zellularer Grafikeditor, Richtungsgrafikeditor, 3D-Modellierer, Animationseditor, 3D-Computergrafik, Videobearbeitung, Bildverarbeitung | |
| Numerischer Klang | Digitaler Soundeditor, Audio-Player | |
| Software-Engineering | Compiler, Übersetzer, Interpreter, Debugger, Texteditor, Integrierte Entwicklungsumgebung, Leistungsüberprüfung, Änderungskontrolle, Softwarekonfigurationsmanagement | |
| Oyunlar | Strategie, Abenteuer, Puzzle, Simulation, Rollenspiele, Interaktive Fiktion | |
| Ek | Artificial +, Antivirensoftware, Dokumentenmanager |
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