Историческо развитиe на компютрите

Урок N:1

Вместо увод - историята на една сбъдната мечта

Броенето е може би една от най-древните дейности, които са извършвали хората, а развитието на човешките цивилизации е стимулирало развитието на средствата и методите за смятане. Това съществено е подпомогнало извършването на много важни открития. Затова още от древността мечтите и усилията на много изследова-тели са били насочени към създаване на устройства, автоматизиращи пресмятанията. Днес, в началото на XXI век, тази мечта е вече реалност.

А сега нека заедно да прелистим най-важните страници от историята за създаването на компютъра.

Един век преди откриването на компютъра

Предвестникът на днешния компютър се свързва с името на знаменития учен Чарлз Бебидж (1792-1871г.).

Двадесет и осем годишен той заживява с мечтата да създаде сметачна машина. Тя трябвало да изпълнява всички действия, необходими за пресмятанията, и да е в състояние сама да избира следващата си стъпка в зависимост от резултата, получен до момента. Тук става дума за машина, която сама, без намесата на човек, цялостно да управлява изчислителния процес. Тази машина Чарл Бебидж нарекъл "Аналитична машина". За нея той пише, че трябва да е изградена от следните основни блокове:

· "склад" - устройство за съхраняване на числа;

· "мелница" - устройство за извършване на аритметични действия;

· устройство за управление на изчислителния процес;

· устройство за въвеждане на числата;

· устройство за показване на резултатите.

Бебидж не успява да реализира своята идея, но тя е продължена от Л. Менабреа (италианец), който няколко години по-късно публикува идеите на Бебидж за универсална изчислителна машина. Неговият труд е бил преведен на английски от графиня Ада Лавлейс, която допълва статията с множество примери и разяснения. Тя самостоятелно съставя списък от команди (програма) за изчисляване. С този си труд тя записва името си като първата програмистка.

Машини с програмно управление

В края на 19-ти и началото на 20-ти век се правят важни открития във физиката и електрониката. Открити са нови електронни елементи, които позволяват да се създаде електронна памет.

Джон Атанасов - баща на съвременния компютър

Годините от 1936 до 1941 са тези, през които се конструират първите изчислителни машини на базата на електронни ключове. По същото това време професорът от Университета в щата Айова, Джон Винсент Атанасов - българин по произход, работи по проект за създаване на електронна изчислителна машина.

Джон Атанасов е магистър по математика и доктор по физика. Запознавайки се с всички известни постижения в изчислителната техника до 1936 г., след упорит труд през есента на 1937 г. Джон Атанасов достига до четири принципни решения:

1. За работата на компютъра трябва да се използват електричество и електронни устройства.

2. Вместо традиционната десетична бройна система трябва да се използва двоичната бройна система.

3. Паметта на компютъра е необходимо да се състои от самовъзстановяващи се елементи, с чието приложение ще се избягнат и най-малките грешки.

4. Изчисленията трябва да се извършват директно чрез съответни логически схеми.

През 1941 г. работата по проекта на компютъра е в много напреднала фаза и се ръководи от Джон Мочли. Той използва идеите на Атанасов при конструирането на първия компютър. Проектът е прекъснат, тъй като започва Втората световна война. Две години по-късно (1943) екипът на Дж. Мочли започва работа за създаването на електронна машина за извършване на пресмятанията в артилерията. Работата е успешна и приключва през 1945 г. със създаването на ENIAC - компютър с изключителни за времето си качества.

През 1950 г. Мочли и неговият екип създават компютър, в който и програмата, и данните се съхраняват съвместно в обща памет (EDVAC). Една година преди това под ръководството на проф. Морис Уилкс в Кеймбриджкия университет се създава напълно завършена програмно-управляема електронна изчислителна машина. Тя е наречена EDSAC.

Въпреки, че Джон Атанасов не завършва напълно своя компютър, наличните документални факти са дали основание на Федералния съд в САЩ да му се признае през 1973 г. авторството на първия проект за създаване на електронноизчислителна машина. Затова вече всички в света знаят, че бащата на компютъра е Джон Атанасов.

Съвременните компюти са сложни електонно-изчислителни машини (машини, които смятат). Те имат голямо разнообразие от устройства, които са включени към тях и без които компютърът не би могъл да извършва всичко, което е необходимо на човека.

На фигурата е показано какви видове устройства могат да бъдат включени към една такава машина. А по-късно ще разберете и кои са устройствата, които спадат към тези групи.

Процесор на компютъра

Урок N: 3

Най-важното устройство на един компютър е неговият процесор. Той извършва всички пресмятания в машината и управлява работата на устройствата, включени към машината. Затова компютърът не може да работи без него.

За това всеки процесор се състои от две устройства (ALU и CU), които извършват тези операции. АLU (Аритметично – Логическо Устройство) съответно извършва пресмятанията, а CU (Управляващо Устройство) управлява работата на отделните устройства.

Процесорът е толкова важен за компютъра, че в зависимост от вида на процесора се определя и вида на компютъра. Когато говорим за компютър Пентиум (Pentium), това означава, че процесора, с който работи компютърът, е Пентиум.

Въпроси:

1. Кои са двете устройства, които има процесора?

2. Може ли компютърът да работи без процесор и защо?

Вътрешна памет на компютъра

Урок N: 4

Вътрешната памет (Internal storage) на компютъра служи за съхраняване на данни и команди, които по-късно да могат да се използват от компютъра.

Тази памет бива два вида:

· RAM (Random Access Memory) - памет, в която може да се записва информация, и от която може да се чете информация. Тя се нарича още оперативна, тъй като в нея се стартират всички програми, с които работи компютъра. Тя има два недостатъка - има ограничен обем (в нея не можем да записваме колкото искаме информация) и е енергозависима (като изключим компютъра, информацията, записана в нея се изтрива).

· ROM (Read Only Memory) - памет само за четене. В нея се записват много важни за работата на компютъра програми. Без тях компютърът не може да работи. Затова информацията в тази памет не се изтрива, дори когато компютърът е изключен (тя е енергонезависима). Затова на дъното на компютъра има батерия, която осигурява необходимото за работата на тази памет напрежение.

Въпроси:

1. Може ли компютърът да работи без ROM памет?

2. Кои са двата големи недостатъка на оперативната памет?

Входни устройства на компютъра

Урок N: 5

Входните устройства (Input device) на компютъра се използват за въвеждане на някакъв вид информация в компютъра, с цел тя да се обработи.

Устройствата от тази група са:

Устройство (наименование)	За какво се използва
Клавиатура (keyboard)	С нея пишем букви и цифри
Мишка (mouse)	С нея въвеждаме команди и рисуваме
Микрофон (phone)	Въвеждаме звуци
Скенер (scanner)	Въвеждаме картинки

Въпрос:

1. Свържете всяко устройство с това, което можете да въведете с него.

Изходни устройства на компютъра

Урок N: 6

Изходните устройства (Output device) на компютъра се използват за да може човекът, работещ с компютъра да разбере какво е извършила машината.

Устройствата от тази група са:

Устройство (наименование)	За какво се използва
Монитор (display)	Показва на екран какво прави компютъра в момента
Принтер (printer)	Разпечатва написаното върху хартия
Тонколонки (speacers)	Пеят или говорят

Въпроси:

1. Заградете устройството, с което можете да разпечатате върху хартия картинка.

2. Може ли компютърът да работи без изходните устройства?

Външна памет на компютъра

Урок N: 7

Външната памет (External storage) на компютъра са група устройства, които позволяват трайно съхраняване на информация върху магнитен диск.

Устройствата от тази група са:

Устройство	Магнитен носител
Твърд диск (HD)	Метални магнитни дискове, затворени в специална кутия
Флопи-дисково устройство (FDD)	Дискети
Компактдиск (CD)	Компактдиск

Въпроси:

1. Свържете устройството с магнитния носител, който може да чете.

2. Кое от показаните на картинката устройства е с несменяеми дискове?

Клавиатура на компютъра

Урок N: 8

Клавиатурата на компютъра се използва за въвеждане на букви, цифри, символи и команди.

Нейните бутони са разделени на няколко групи:

F1 - F12 - наричат се функционални клавиши. Те нямат точно определено предназначение. В зависимост от използваната програма техните функции се променят (всяка програма ги използва по свой собствен начин).

Буквено-цифров блок - това са клавишите, върху които има изрисувани букви, цифри и символи. С тях изписваме това, което е изобразено на бутона.

Малка клавиатура - намира се най-вдясно на клавиатурата. От там набираме цифрите или изпълняваме командите, които са написани върху клавишите.

Специални бутони - върху тях са написани команди, които компютърът изпълнява след натискане на бутона. Най-важните от тях са:

ENTER  - използва се за стартиране на програма и изпълнение на команда. Изписва се името на командата или програмата и бутонът се натиска.

ESC - използва се за излизане от програма и за прекъсване на команда.

Въпроси:

1. Можем ли с клавиша F2 да излезем от програмата за рисуване?

2. За какво използваме буквено-цифровия блок?

Информация. Кодиране на информация

Урок N: 9

Компютрите обработват информация, която ние - хората въвеждаме.

Компютърът е изграден от сложни електронни и електро-механични компоненти. Поради това той "разбира" само електрически сигнали. Затова информацията, която се въвежда, трябва да се преобразува във вид, разбираем за компютъра.

Това преобразуване става по специални правила, които се наричат кодиране на информацията.

От часовете по математика вече сте разбрали, че всички числа и действията между тях можете да изразите чрез цифрите 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9. Това е така, защото сте използвали десетична бройна система за изписване на числата (десетична - записваме числата с 10 цифри). Има и друг начин за изписване на числа - с помощта на цифрите 0 и 1. Този начин за запис на числата се нарича двоична бройна система (записваме числата с две цифри - 0 и 1). Точно тази двоична бройна система се използва за представяне на числата в компютрите.

Например числото 5 как се представя чрез нули и единици:

5₍₁₀₎ = 1.1 + 0.2 + 1.2.2 = 101₍₂₎

Въпроси:

1. Коя бройна система използвате в часовете по математика?

2. Какво означава кодиране на информацията?

Урок N: 10

Когато купувате ябълки от пазара, продавачът използва кантар, за да претегли плодовете. Казваме, че измервателната единица за тегло е килограм.

По същия начин и информацията, която компютърът обработва, се измерва. Най-малката измервателна единица за информация е 1 bit (бит). 1 бит е равен на нула или единица:

1 bit = 0 или 1

Друга измервателна единица е byte (байт)

1 byte (байт) = 8 bits (бита)

Така, както килограмите са по-голяма единица от грамовете за измерване на тегло, така и за измерването на информация съществуват по-големи единици:

1 КВ (кило байт) = 1024 байта

1 МВ (мега байт) = 1024 кило байта (1 048 576 байта)

1 GB (гига байт) = 1024 мега байта (1 073 741 824 байта)

Въпроси:

1. Коя е най-малката единица за измерване на информация?

2. Свържете единиците за измерване на информация с тяхната големина.

1 GB       0 или 1

1 bit        1024 байта

1 MB       8 бита

1 byte     1024 мега байта

Hardware и software - две неразделно свързани части на компютърна информационна система

Урок N: 11

От устройството на компютъра вече разбрахте, че съвременните електронно-изчислителни машини са достатъчно сложни по устройство. За това те са не просто компютри, а се наричат компютърни информационни системи.

До тук се запознахте с всички групи устройства, които могат да бъдат включени към един съвременен компютър. На езика на компютърните специалисти те се наричат HARDWARE (хардуер). Това е апаратната част на една компютърна информационна система.

За да може човекът да управлява работата на апаратната част на компютрите, на него са му необходими и програми. Всички програми, с които може да работи един компютър, се наричат SOFTWARE (софтуер).

Компютрите не могат да мислят. Те само изпълняват програмите, написани от човека. Програмите и данните, необходими за тяхната работа, се съхраняват в компютрите върху магнитни носители (дискети, твърди дискове или компактдиск).

Въпроси:

1. Може ли компютърът да работи без хардуера и защо?

2. Може ли компютърът да мисли?