Компьютер
- Техник заменяет одну изэлектронных ламп
- Видны отладочная панель и дваленточных привода
- Консоль игеймпад
- Ламповый компьютерENIAC
- Мейнфрейм IBMSystem/360
- Настольный компьютер IBM ThinkCentre S50
- Суперкомпьютер IBM Summit
- Игровая консоль NintendoGameCube
- Смартфон ASUS ZenFone 6
Компью́тер (англ. computer,МФА:[kəmˈpjuː.tə(ɹ)][1] — «вычислитель», отлат. computare — считать, вычислять[2]) — функциональное устройство, способное выполнять значительный объём вычислений, включая многочисленныеарифметические илогические операции, без прямого вмешательства человека. Компьютер может быть как отдельным блоком, так и состоять из нескольких взаимосвязанных устройств[3].
Компьютер функционирует под управлениемкомпьютерных программ.
Использование компьютеров для различных целей описывается терминами «автоматизированный» (например, автоматизированный контроль или автоматизированное управление)[4], «машинный» (например,машинная графика)[5], «вычислительный» (например,вычислительная техника)[6], иногда «цифровой» (например,цифровая экономика[7],цифровая валюта).
История терминологии
[править |править код]Словокомпьютер является производным от английских словto compute,computer, которые переводятся как «вычислять», «вычислитель» (английское слово, в свою очередь, происходит от латинскогоcomputāre — «вычислять»). Первоначально ванглийском языке это слово означалочеловека, производящего арифметические вычисления с привлечением или без привлечения механических устройств. В дальнейшем его значение было перенесено на сами машины, однако современные компьютеры выполняют множество задач, не связанных напрямую сматематикой.
Впервые трактовка словакомпьютер появилась в1897 году вОксфордском словаре английского языка. Его составители тогда понимали компьютер какмеханическое вычислительное устройство. В1946 году словарь пополнился дополнениями, позволяющими разделить понятияцифрового,аналогового и электронного компьютера.
В русский язык словокомпьютер вошло в 70-е годы как синоним терминаэлектронная вычислительная машина[8].
Понятиекомпьютер в целом является более общим, чемэлектронно-вычислительная машина (ЭВМ); поскольку последняя является одним из способов реализации компьютера. ЭВМ подразумевает использование электронных компонентов в качестве её функциональных узлов, однако компьютер может быть устроен и на других принципах — он может бытьмеханическим,биологическим,оптическим,квантовым и т. п., работая за счёт перемещения механических частей, движенияэлектронов,фотонов или эффектов других физических явлений. Кроме того, по типу функционирования вычислительная машина может быть цифровой (ЦВМ) ианалоговой (АВМ). Однако все «неэлектронные» компьютеры являются или устаревшими, или крайне экзотическими, поэтому в русскоязычной практике термины «ЭВМ» и «компьютер» используются как синонимы. Так,Гражданский кодекс Российской Федерации систематически использует термин «ЭВМ» в значении «компьютер», например в статье 1261 ГК РФ, в этой же статье законодатель отдельно выделяет понятие «компьютерное устройство».
В настоящее время термин «ЭВМ», как относящийся больше к вопросам конкретной физической реализации компьютера, почти вытеснен из бытового употребления и в основном используется инженерами цифровой электроники, как правовой термин вюридических документах, а также в историческом смысле — для обозначения вычислительной техники 1940—1980-х годов и больших вычислительных устройств, в отличие отперсональных.
История
[править |править код]- 2995 лет до н. э. — предположительно, в ДревнемВавилоне были изобретены[9] первыесчёты —абак.
- 190 год до н. э. — первое упоминание появившегося вКитае[10] более «современного» варианта абака с косточками на соломинках —суаньпань.
- 2 век до н. э. — вГреции был изготовлен[11] «антикитерский механизм» — механическое устройство на базе зубчатых передач, представляющее собой специализированный астрономический вычислитель.
- В XIII векеЛуллий Раймунд создал логическую машину в виде бумажных кругов, построенных по троичной логике.
- 1492 год —Леонардо да Винчи в одном из своих дневников приводит эскиз 13-разрядного суммирующего устройства с десятизубцовыми кольцами. Хотя работающее устройство на базе этих чертежей было построено только вXX веке, всё же реальность проекта Леонардо да Винчи подтвердилась.

- XVI век — вРоссии появились счёты, в которых было 10 деревянных шариков на проволоке.
- 1623 год —Вильгельм Шиккард, профессоруниверситета Тюбингена, разрабатывает устройство на основе зубчатых колёс («считающие часы») для сложения и вычитания шестиразрядных десятичных чисел. Было ли устройство реализовано при жизни изобретателя, достоверно не известно, но в1960 году оно было воссоздано и проявило себя вполне работоспособным.
- 1630 год —Уильям Отред иРичард Деламейн создают круговую и прямоугольнуюлогарифмические линейки.
- 1642 год —Блез Паскаль представляет «Паскалину» — первое реально осуществлённое и получившее известность механическое цифровое вычислительное устройство. Прототип устройства суммировал и вычитал пятиразрядные десятичные числа. Паскаль изготовил более десяти таких вычислителей, причём последние модели оперировали числами с восемью десятичными разрядами.
- 1673 год — известный немецкий философ и математикГотфрид Вильгельм Лейбниц построиларифмометр, который выполнялумножение,деление,сложение ивычитание. Позже Лейбниц описалдвоичную систему счисления и обнаружил, что если записывать определённые группы двоичных чисел одно под другим, то нули и единицы в вертикальных столбцах будут регулярно повторяться, и это открытие навело его на мысль, что существуют совершенно новые законы математики. Лейбниц решил, чтодвоичный код оптимален для системы механики, которая может работать на основе перемежающихся активных и пассивных простых циклов. Он пытался применить двоичный код в механике и даже сделал чертёж вычислительной машины, работавшей на основе его новой математики, но вскоре понял, что технологические возможности его времени не позволяют создать такую машину[12].
- Примерно в это же времяИсаак Ньютон закладывает основыматематического анализа[значимость факта?].
- В XVII веке в Китае сделали кольцо со счётами[13].
- 1723 год — немецкий математик и астрономХристиан Людвиг Герстен на основе работ Лейбница создаларифметическую машину. Машина высчитывала частное и число последовательных операций сложения при умножениичисел. Кроме того, в ней была предусмотрена возможность контроля за правильностью ввода данных.
- 1786 год — немецкий военныйинженерИоганн Мюллер в ходе работ по усовершенствованию механического калькулятора на ступенчатых валиках Лейбница, придуманного его соотечественником Филиппом Хахном[14], выдвигает идею «разностной машины» — специализированногоарифмометра для табулированиялогарифмов, вычисляемых разностным методом.
- 1801 год —Жозеф Мари Жаккар строитткацкий станок с программным управлением,программа работы которого задаётся с помощью комплектаперфокарт.
- 1820 год — первый промышленный выпускарифмометров. Первенство принадлежитфранцузуТома де Кольмару.
- 1822 год — английский математикЧарльз Бэббидж изобрёл, но не смог построить, первую разностную машину (специализированныйарифмометр для автоматического построения математических таблиц) (см.:Разностная машина Чарльза Бэббиджа).
- 1840 год —Томас Фаулер (англ. Great Torrington) построил деревяннуютроичную счётную машину строичной симметричной системой счисления[15][16].
- 1855 год — братьяГеорг иЭдвард Шутц (англ. George & Edvard Scheutz) изСтокгольма построили первуюразностную машину на основе работ Чарльза Бэббиджа.
- 1876 год — русским математикомП. Л. Чебышёвым создан суммирующий аппарат с непрерывной передачей десятков. В1881 году он же сконструировал к нему приставку для умножения и деления (арифмометр Чебышёва).
- 1884—1887 годы —Холлерит разработал электрическуютабулирующую систему, которая использовалась впереписях населенияСША1890 и1900 годов и Российской империи в1897 году.
- 1912 год — создана машина для интегрированияобыкновенных дифференциальных уравнений по проекту русского учёногоА. Н. Крылова.

- 1927 год — вМассачусетском технологическом институте (MIT)Вэниваром Бушем был разработан механическийаналоговый компьютер[17].
- 1938 год — немецкий инженерКонрад Цузе вскоре после окончания в1935 году Берлинского политехнического института построил свою первую машину, названнуюZ1. (В качестве его соавтора упоминается такжеГельмут Шрейер (нем. Helmut Schreyer)). Это полностью механическая программируемая цифровая машина. Модель была пробной и в практической работе не использовалась. Её восстановленная версия хранится вНемецком техническом музее в Берлине. В том же году Цузе приступил к созданию машиныZ2 (Сначала эти компьютеры назывались V1 и V2. По-немецки это звучит «Фау-1» и «Фау-2» и чтобы их не путали с ракетами, компьютеры переименовали в Z1 и Z2).

- 1941 год — Конрад Цузе создаёт первую вычислительную машинуZ3, обладающую всеми свойствами современного компьютера.
- 1942 год — вУниверситете штата АйоваДжон Атанасов и его аспирантКлиффорд Берри (англ. Clifford Berry) создали (а точнее — разработали и начали монтировать) первый в США электронный цифровой компьютерABC. Хотя эта машина так и не была завершена (Атанасов ушёл в действующую армию), она, как пишут историки, оказала большое влияние наДжона Мокли, создавшего двумя годами позже ЭВМЭНИАК.
- Конец1943 года — заработала британская вычислительная машина специального назначенияColossus. Машина работала над расшифровкой секретных кодов фашистской Германии.
- Февраль1944 года — группой американских инженеров под руководствомГоварда Эйкена закончена разработка первой американской вычислительной машиныМарк I. После монтажа, наладки и испытаний она стала использоваться для выполнения сложных баллистических расчётовамериканского ВМФ.
- 1944 год — Конрад Цузе разработал ещё более быстрый компьютерZ4, а также первыйязык программирования высокого уровняПланкалкюль.
- 1946 год — публике представлена первая универсальная электронная цифровая вычислительная машинаЭНИАК, разрабатывавшаяся секретно с 1943 года.
- 4 декабря1948 года —Государственный комитет Совета министров СССР по внедрению передовой техники в народное хозяйство зарегистрировал за номером 10475 изобретениеИ. С. Бруком иБ. И. Рамеевым цифровой электронной вычислительной машины.
- 1950 год — группойЛебедева вКиеве создана первая советская электронная вычислительная машинаМЭСМ.
- 1957 год — американской фирмойNCR создан первый компьютер натранзисторах.
- 1958 год —Н. П. Брусенцов с группой единомышленников построил первуютроичную ЭВМ с позиционной симметричнойтроичной системой счисления «Сетунь».
Экспоненциальное развитие компьютерной техники
[править |править код]
После изобретенияинтегральной схемы развитие компьютерной техники резко ускорилось. Этот эмпирический факт, замеченный в1965 году соучредителем компанииIntelГордоном Е. Муром, назвали по его имениЗаконом Мура. Столь же стремительно развивается и процесс миниатюризации компьютеров. Первые электронно-вычислительные машины (например, такие, как созданный в1946 годуЭНИАК) были огромными устройствами, весившими тонны, занимавшими целые комнаты и требовавшими большого количества обслуживающего персонала для успешного функционирования. Они были настолько дороги, что их могли позволить себе только правительства и большие исследовательские организации, и представлялись настолько экзотическими, что казалось, будто небольшая горстка таких систем сможет удовлетворить любые будущие потребности. В контрасте с этим, современные компьютеры — гораздо более мощные и компактные и гораздо менее дорогие — стали воистину вездесущими.
Математические модели
[править |править код]- Автомат фон Неймана
- Абстрактный автомат
- Конечный автомат
- Конечный автомат с памятью
- Универсальная машина Тьюринга
- Машина Поста
Архитектура и структура
[править |править код]Архитектура компьютеров может изменяться в зависимости от типа решаемых задач. Оптимизация архитектуры компьютера производится с целью максимально реалистично математически моделировать исследуемые физические (или другие) явления. Так, электронные потоки могут использоваться в качестве моделей потоков воды прикомпьютерном моделировании (симуляции) дамб, плотин или кровотока в человеческоммозгу. Подобным образом сконструированные аналоговые компьютеры были обычны в1960-х годах, однако сегодня стали достаточно редким явлением.
- Архитектура фон Неймана
- Гарвардская архитектура
- Шинная архитектура компьютера противканальной архитектуры
- Архитектура персонального компьютера
- Классификация параллельных вычислительных систем
- Компьютерная память
- Процессор
Результат выполненной задачи может быть представлен пользователю при помощи различных устройств ввода-вывода информации, таких как ламповые индикаторы,мониторы,принтеры,проекторы и т. п.
Квантовые ЭВМ
[править |править код]Квантовый компьютер — вычислительное устройство, использующее явленияквантовой суперпозиции иквантовой запутанности для передачи и обработки данных. Квантовый компьютер оперирует небитами, акубитами. В результате он имеет возможность обрабатывать все возможные состояния одновременно, достигая огромного превосходства над обычными компьютерами в ряде алгоритмов.
Полноценный квантовый компьютер является покагипотетическим устройством, сама возможность построения которого связана с серьёзным развитием квантовой теории. Разработки в данной области связаны с новейшими открытиями и достижениямисовременной физики. Сейчас реализованы лишь единичные экспериментальные системы, исполняющие фиксированный алгоритм небольшой сложности.
Первым[источник не указан 2525 дней] практическимвысокоуровневым языком программирования для такого вида компьютеров считается язык Quipper, основанный наHaskell (см.Квантовое программирование).
Конструктивные особенности
[править |править код]
Современные компьютеры используют весь спектр конструкторских решений, разработанных за всё время развитиявычислительной техники Эти решения, как правило, не зависят от физической реализации компьютеров, а сами являются основой, на которую опираются разработчики. Ниже приведены наиболее важные вопросы, решаемые создателями компьютеров:
Цифровой или аналоговый
[править |править код]Фундаментальным решением при проектировании компьютера является выбор, будет ли он цифровой или аналоговой системой. Если цифровые компьютеры работают сдискретными численными или символьными переменными, то аналоговые предназначены для обработки непрерывных потоков поступающих данных. Сегодня цифровые компьютеры имеют значительно более широкий диапазон применения, хотя их аналоговые собратья всё ещё используются для некоторых специальных целей. Следует также упомянуть, что здесь возможны и другие подходы, применяемые, к примеру, вимпульсных и квантовых вычислениях, однако пока что они являются либо узкоспециализированными, либо экспериментальными решениями.
Примерамианалоговых вычислителей, от простого к сложному, являются:номограмма,логарифмическая линейка,астролябия,осциллограф,телевизор,аналоговый звуковой процессор,автопилот,мозг[источник не указан 4781 день].
Среди наиболее простых дискретных вычислителей известенабак, или обыкновенныесчёты; наиболее сложной из такого рода систем являетсясуперкомпьютер.
Система счисления
[править |править код]Примером компьютера на основедесятичной системы счисления является первая американская вычислительная машинаМарк I.
Важнейшим шагом в развитии вычислительной техники стал переход к внутреннему представлению чисел вдвоичной форме[18]. Это значительно упростило конструкции вычислительных устройств ипериферийного оборудования. Принятие за основу двоичной системы счисления позволило более просто реализовыватьарифметические функции илогические операции.
Тем не менее, переход кдвоичной логике был не мгновенным и безоговорочным процессом. Многие конструкторы пытались разработать компьютеры на основе более привычной для человекадесятичной системы счисления. Применялись и другие конструктивные решения. Так, одна из раннихсоветских машин работала на основетроичной системы счисления, использование которой во многих отношениях более выгодно и удобно по сравнению с двоичной системой (проекттроичного компьютераСетунь был разработан и реализован талантливым советским инженеромН. П. Брусенцовым).
Под руководством академикаХетагурова Я. А. разработан «высоконадёжный и защищённый микропроцессор недвоичной системы кодирования для устройств реального времени», использующий систему кодирования 1 из 4 с активным нулём.
В целом, однако, выбор внутренней системы представления данных не меняет базовых принципов работы компьютера — любой компьютер можетэмулировать любой другой.
Хранение программ и данных
[править |править код]Во время выполнениявычислений часто бывает необходимо сохранить промежуточныеданные для их дальнейшего использования. Производительность многих компьютеров в значительной степени определяется скоростью, с которой они могут читать и писать значения в (из)памяти и её общей ёмкости. Первоначально компьютерная память использовалась только для хранения промежуточных значений, но вскоре было предложено сохранять кодпрограммы в той же самой памяти (архитектура фон Неймана, она же «принстонская»), что и данные. Это решение используется сегодня в большинстве компьютерных систем. Однако для управляющихконтроллеров (микро-ЭВМ) исигнальных процессоров более удобной оказалась схема, при которой данные и программы хранятся в различных разделах памяти (гарвардская архитектура).
Программирование
[править |править код]
Способность машины к выполнению определённого изменяемого набора инструкций (программы) без необходимости физической переконфигурации является фундаментальной особенностью компьютеров. Дальнейшее развитие эта особенность получила, когда машины приобрели способность динамически управлять процессом выполнения программы. Это позволяет компьютерам самостоятельно изменять порядок выполнения инструкций программы в зависимости от состояния данных. Первую реально работающую программируемую вычислительную машину сконструировал немецкий инженерКонрад Цузе в 1941 году.
При помощивычислений компьютер способен обрабатывать информацию по определённомуалгоритму. Решение любой задачи для компьютера является последовательностью вычислений.
В большинстве современных компьютеров проблема сначала описывается в понятном им виде (при этом вся информация, как правило, представляется вдвоичной форме — в виде единиц и нулей, хотя компьютер может быть реализован и на других основаниях, как целочисленных — например,троичный компьютер, так и нецелых), после чего действия по её обработке сводятся к применению простойалгебры логики. Достаточно быстрыйэлектронный компьютер может быть применим для решения большинства математических задач, а также и большинства задач по обработке информации, которые могут быть сведены к математическим.
Было обнаружено, что компьютеры могут решить не любую математическую задачу. Впервые задачи, которые не могут быть решены при помощи компьютеров, были описаны английским математикомАланом Тьюрингом.
Применение
[править |править код]
Первые компьютеры создавались исключительно для вычислений (что отражено в названиях «компьютер» и «ЭВМ»). Даже самые примитивные компьютеры в этой области во много раз превосходят людей (если не считать некоторых уникальных людей-счётчиков). Не случайно первым высокоуровневым языком программирования былФортран, предназначенный исключительно для выполнения математических расчётов.
Вторым крупным применением былибазы данных. Прежде всего, они были нужны правительствам и банкам. Базы данных требуют уже более сложных компьютеров с развитыми системами ввода-вывода и хранения информации. Для этих целей был разработан языкКобол. Позже появилисьСУБД со своими собственнымиязыками программирования.
Третьим применением было управление всевозможными устройствами. Здесь развитие шло от узкоспециализированных устройств (часто аналоговых) к постепенному внедрению стандартных компьютерных систем, на которых запускаются управляющие программы. Кроме того, всё бо́льшая часть техники начинает включать в себя управляющий компьютер.
Затем компьютеры развились настолько, что стали главным информационным инструментом как в офисе, так и дома. Теперь почти любая работа с информацией зачастую осуществляется через компьютер — будь то набортекста или просмотрфильмов. Это относится и к хранению информации, и к её пересылке по каналам связи. Основное применение современных домашних компьютеров — навигация вИнтернете иигры.
Современныесуперкомпьютеры используются длякомпьютерного моделирования сложных физических, биологических, метеорологических и других процессов и решения прикладных задач. Например, для моделирования ядерных реакций или климатических изменений. Некоторые проекты проводятся при помощираспределённых вычислений, когда большое число относительно слабых компьютеров одновременно работает над небольшими частями общей задачи, формируя таким образом очень мощный компьютер.
Наиболее сложным и слаборазвитым применением компьютеров являетсяискусственный интеллект — применение компьютеров для решения таких задач, где нет чётко определённого более или менее простого алгоритма. Примеры таких задач —игры,машинный перевод текста,экспертные системы.
Примечания
[править |править код]- ↑Представленобританское произношение слова; также возможенамериканский вариант:[kəmˈpjuː.tɚ]. Нормативное произношение в русском языке:[kɐmˈpʲjʉtʲɪr]
- ↑Словарь иностранных слов. — М.: «Русский язык», 1989. — 624 с.ISBN 5-200-00408-8
- ↑ISO/IEC/IEEE 24765:2017 Systems and software engineering — Vocabulary . Дата обращения: 18 июля 2023. Архивировано 31 марта 2022 года.
- ↑C.229 computer-aided tetsing//Толковый словарь по вычислительным системам = Dictionary of Computing / Под ред. В. Иллингуорта и др.: Пер. с англ. А. К. Белоцкого и др.; Под ред. Е. К. Масловского. —М.: Машиностроение, 1990. — 560 с. —70 000 (доп.) экз. —ISBN 5-217-00617-X (СССР),ISBN 0-19-853913-4 (Великобритания).
- ↑C.235 computer graphics//Толковый словарь по вычислительным системам = Dictionary of Computing / Под ред. В. Иллингуорта и др.: Пер. с англ. А. К. Белоцкого и др.; Под ред. Е. К. Масловского. —М.: Машиностроение, 1990. — 560 с. —70 000 (доп.) экз. —ISBN 5-217-00617-X (СССР),ISBN 0-19-853913-4 (Великобритания).
- ↑C.242 computer science//Толковый словарь по вычислительным системам = Dictionary of Computing / Под ред. В. Иллингуорта и др.: Пер. с англ. А. К. Белоцкого и др.; Под ред. Е. К. Масловского. —М.: Машиностроение, 1990. — 560 с. —70 000 (доп.) экз. —ISBN 5-217-00617-X (СССР),ISBN 0-19-853913-4 (Великобритания).
- ↑Цифровая экономика: как специалисты понимают этот терминАрхивная копия от 29 мая 2023 наWayback Machine //РИА Новости, 16.06.2017
- ↑Компьютер // Новые слова и значения. Словарь-справочник по материалам прессы и литературы 70-х годов / Под ред. Н. З. Котеловой. — М.: Русский язык, 1984.
- ↑Абак: история появления и основные виды (рус.). abakus-center.ru. Дата обращения: 25 сентября 2023. Архивировано 3 октября 2023 года.
- ↑"ЭВМHISTORY": Суаньпань . evmhistory.ru. Дата обращения: 25 сентября 2023. Архивировано 4 октября 2023 года.
- ↑The History of the Antikythera Mechanism . www.antikythera-mechanism.com. Дата обращения: 25 сентября 2023. Архивировано 4 октября 2023 года.
- ↑Деятели философии. Жизнь и труды Лейбница . Дата обращения: 17 февраля 2012. Архивировано изоригинала 7 июля 2012 года.
- ↑innuendoPL. Chinese Qing Dynasty abacus ring, c. 300 years old. [640x355] . r/ArtefactPorn (20 февраля 2015). Дата обращения: 25 сентября 2023. Архивировано 4 октября 2023 года.
- ↑The calculating machines of Johann Helfrich MüllerАрхивная копия от 10 февраля 2012 наWayback Machine (англ.)
- ↑The ternary calculating machine of Thomas Fowler . Дата обращения: 20 января 2012. Архивировано 20 января 2012 года.
- ↑Сайт Томаса Фоулера (англ.). Дата обращения: 12 сентября 2025. Архивировано 16 мая 2014 года.
- ↑Vannevar Bush’s Differential AnalyzerАрхивная копия от 15 апреля 2009 наWayback Machine (англ.)
- ↑Раздел 5.2 Choice of binary system (Выбор двоичной системы)
- Страницы с нечисловыми аргументами formatnum
- Википедия:Cite web (не указан язык)
- Страницы, использующие волшебные ссылки ISBN
- Википедия:Статьи без ссылок на источники с февраля 2022 года
- Википедия:Статьи без источников (не распределённые по типам)
- Википедия:Статьи с разделами без ссылок на источники с июля 2022 года
- Википедия:Статьи с утверждениями без значимости
- Википедия:Статьи с шаблонами недостатков по алфавиту
- Википедия:Нет источников с декабря 2018
- Википедия:Статьи с утверждениями без источников более 14 дней
- Википедия:Нет источников с октября 2012
- Статьи со ссылками на Викисловарь
- Википедия:Ссылка на Викицитатник непосредственно в статье
- Статьи со ссылками на Викисклад
- Статьи со ссылками на проекты