Počítač je programovatelný zpracování informační systém , jak je definován Alan Turing a který funguje tak, že postupně čte sadu instrukcí , organizovaný do programů , které způsobují, že k provedení logické a aritmetické operace . Jeho aktuální fyzická struktura znamená, že všechny operace jsou založeny na binární logice a číslech vytvořených z binárních číslic . Po zapnutí počítač běžící jeden po druhém, instrukce, které ho nutí číst, manipulovat a poté přepsat sadu dat určených ROM k zavedení . Testy a podmíněné skoky umožňují přejít k další instrukci, a tak jednat odlišně podle údajů nebo potřeb daného okamžiku nebo prostředí.
Tyto údaje , které mají být zpracovány jsou získány buď čtení paměti , nebo pocházející z interních nebo externích periferních zařízení (pohyb myši , stisknuto tlačítko na klávesnici , pohyb pera na tablety, teploty a dalších fyzikálních měření, atd). Po použití nebo manipulaci se výsledky zapisují buď do pamětí, nebo do komponent, které mohou transformovat binární hodnotu na fyzickou akci (zápis na tiskárnu nebo na monitor , zrychlení nebo brzdění vozidla, změna teploty v peci ...). Počítač může také reagovat na přerušení, která mu umožňují provádět programy odezvy specifické pro každý z nich, a poté pokračovat v sekvenčním provádění přerušeného programu .
Od roku 1834 do roku 1837 navrhl Charles Babbage programovatelný počítací stroj spojením jednoho z potomků Pascaline (prvního mechanického počítacího stroje vynalezeného Blaise Pascalem ) s instrukcemi napsanými na stejném typu děrných štítků , jaké vynalezl Joseph Marie Jacquard pro jeho stavy . Během tohoto období si představoval většinu charakteristik moderního počítače. Babbage se po zbytek svého života snaží postavit svůj analytický stroj , ale bezvýsledně. Mnoho lidí se pokouší tento stroj vyvinout, ale o sto let později, v roce 1937, zahájila společnost IBM počítačový věk zahájením vývoje ASCC / Mark I , stroje postaveného na architektuře Babbage, která, když je realizována, je uvažoval o dokončení svého snu.
Skutečná Technika počítačů se datuje od poloviny XX -tého století. Počítače lze klasifikovat podle několika kritérií, jako je oblast použití, velikost nebo architektura.
Slovo „počítač“ představila společnost IBM France v roce 1955 poté, co François Girard, tehdejší vedoucí reklamního oddělení společnosti, dostal nápad konzultovat svého bývalého profesora literatury v Paříži Jacquesa Perreta . S Christianem de Waldnerem , tehdejším prezidentem společnosti IBM France, požádali profesora Perreta, aby navrhl „francouzský název svého nového elektronického stroje určeného ke zpracování informací ( IBM 650 ), aniž by používal doslovný překlad anglického slova computer („ kalkulačka “nebo "kalkulačka"), která byla v té době spíše vyhrazena pro vědecké stroje " .
V roce 1911 popisoval Babbageův analytický stroj pomocí slovníku popisující své motorické varhany: „Jít a vzít a nahlásit čísla ... a předat je požadované operaci, musí být ve stroji speciální a proměnná orgán: jedná se o schvalující osobu. Tento plánovač je jednoduše vyroben z děrovaných lepenkových listů, podobně jako u tkalcovských stavů… “ .
Profesor navrhl složené slovo soustředěné kolem objednatele : toho, kdo dává do pořádku a kdo má také pojem církevního řádu v katolické církvi (ordinant). Přesněji navrhl „elektronický počítač“, přičemž ženská bytost podle něj dokázala lépe rozlišit náboženské použití účetního použití slova.
"IBM France si ponechala slovo počítač a původně se snažila chránit tento název jako ochrannou známku." Toto slovo si ale uživatelé snadno a rychle osvojili a společnost IBM France se po několika měsících rozhodla ponechat je volným dílem. "
Podle Bernarda Cohena, autora Howarda Aikena: Portrét počítačového průkopníka , „Historici technologie a počítačoví vědci, kteří se zajímají o historii, přijali řadu vlastností, které definují počítač. Otázka, zda Mark I byl či nebyl počítačem, tedy nezávisí na většinovém názoru, ale spíše na použité definici. Někdy je třeba považovat některé základní vlastnosti, které je třeba považovat za počítač, za:
Stroj obecně není klasifikován jako počítač, pokud nemá další funkce, jako je schopnost provádět konkrétní operace automaticky a kontrolovaným způsobem a v předem stanoveném pořadí. Pro ostatní historiky a počítačové vědce je také nutné, aby byl stroj skutečně sestaven a byl zcela funkční. "
Bez přísné definice není možné identifikovat stroj, který se stal prvním počítačem, ale některé základní fáze, které jdou od vývoje konceptu programovatelného počítacího stroje Charlesem Babbageem v roce 1837 po první vývoj éry, by měly být poznamenat. počítačová věda o sto let později.
V roce 1834 začal Charles Babbage vyvíjet programovatelný počítací stroj , svůj analytický stroj . Napadlo ho naprogramovat pomocí válce s kolíky jako u Vaucansonových automatů , ale o dva roky později nahradil tento válec čtením žakárských karet a vytvořil tak nekonečně programovatelný počítací stroj.
V roce 1843 , Ada Lovelace napsal první počítačový program pro výpočet počtu Bernoulli , pro analytické přístroje, které by nikdy neměla být postavena.
Henry Babbage postavil extrémně zjednodušenou verzi centrální procesorové jednotky „analytického stroje“ svého otce a použil ji v roce 1906 k automatickému výpočtu a tisku prvních čtyřiceti násobků čísla Pi s přesností na dvacet devět desetinných míst, což jednoznačně prokazuje že princip analytického stroje byl životaschopný a dosažitelný. V roce 1886 byl jeho největším příspěvkem darování mechanické demonstrační sestavy jednoho z otcových strojů Harvardské univerzitě . Bylo to o padesát let později, po vyslechnutí prezentace Howarda Aikena na jeho superpočítači, mu harvardský technik Carmello Lanza sdělil, že podobný stroj již byl vyvinut a že mu ukázal mechanickou demonstrační soupravu, kterou předvedl Henry Babbage jedna z univerzitních podkroví; takto objevil Babbageovu práci a začlenil ji do stroje, který představil IBM v roce 1937. Bylo to potřetí, když se pokusil najít sponzora pro vývoj svého stroje. protože jeho projekt byl již před integrací dvakrát odmítnut Babbageova díla do architektury jeho stroje (jednou Monroe Calculating Company a jednou Harvard University).
Leonardo Torres Quevedo nahradil všechny mechanické funkce Babbage elektromechanickými funkcemi (sčítání, odčítání, násobení a dělení, ale také čtení karet a paměti). V letech 1914 a 1920 postavil dva analytické stroje , neprogramovatelné, extrémně zjednodušené, ale které ukázaly, že ve výpočtovém stroji lze použít elektromechanická relé, ať už programovatelná nebo ne. Jeho stroj z roku 1914 měl malou elektromechanickou paměť a jeho aritmometr z roku 1920, který vyvinul k oslavě stého výročí vynálezu aritmometru , byl poháněn psacím strojem, který se také používal k tisku jeho výsledků.
Percy Ludgate vylepšil a zjednodušil mechanické funkce Babbage, ale nepostavil stroj. A nakonec se Louis Couffignal pokusil počátkem 30. let postavit analytický stroj „čistě mechanický, jako Babbageův, ale znatelně jednodušší“ , ale bez úspěchu. Je to sto let po konceptualizaci počítače Charlesem Babbageem, kdy dojde k uskutečnění prvního projektu založeného na architektuře jeho analytického stroje. Ve skutečnosti to bylo v roce 1937, kdy Howard Aiken představil IBM projekt programovatelného počítacího stroje, který bude prvním projektem, který skončí strojem, který může být a který bude používán a jehož vlastnosti z něj činí téměř počítač. moderní. Přestože první počítač nebude nikdy jednomyslně stanoven, začátek moderního počítačového věku lze považovat za Aikenovu prezentaci IBM v roce 1937, která vyvrcholí ASCC .
Tyto počítací stroje hrál klíčovou roli ve vývoji počítačů ze dvou důvodů zcela nezávislých. Na jedné straně pro jejich počátky: během vývoje automatického počítacího stroje založeného na tiskárně si Charles Babbage v roce 1834 začal představovat svůj analytický stroj , předchůdce počítačů. Byl to počítací stroj naprogramovaný čtením děrných štítků (inspirovaný Jacquardovým řemeslem ), se čtečkou karet pro data a jednou pro programy, s pamětí, centrálním počítačem a tiskárnami a který bude inspirovat vývoj. což nás přenese do sálových počítačů šedesátých let.
Na druhou stranu, jejich šíření byla provedena díky trh v roce 1971 z prvního mikroprocesoru , na Intel 4004 , který byl vynalezen v průběhu vývoje elektronické počítací stroj pro japonské firmy Busicom , která je na počátku výbuchu mikropočítač z roku 1975 a který leží v srdci všech současných počítačů bez ohledu na jejich velikost nebo funkci (i když pouze 2% ročně vyrobených mikroprocesorů jsou používány jako centrální počítačové jednotky, zbývající 98% se používá při konstrukci automobilů, domácích robotů , hodinky, sledovací kamery ...).
Navíc k pokrokům v textilním průmyslu a ti elektroniky, pokroky v provozu stroje na konci XIX th století dokončit sčítání lidu ve Spojených státech, mechanizaci kryptografie na počátku XX th století, aby se automaticky šifrovat a pak je třeba vzít v úvahu také dešifrování zpráv, rozvoj telefonních sítí (na základě elektromechanických relé ), aby bylo možné pochopit příchod tohoto nového druhu stroje, který nevypočítává (jak to kalkulačky dělají / zvykly dělat).), ale číst a interpretovat programy, které - vypočítají. Pro svět myšlenek je před vynálezem těchto nových strojů základním prvkem počítačové vědy v roce 1936 publikace článku O vypočítatelných číslech s aplikací na problém Entscheidungs od Alana Turinga, který měl přesunout středobod zájmu některých vědci (matematici a logici) té doby, předmět vypočítatelnosti (nebo rozhodovatelnosti ), který otevřel Hilbert , který ovládal Godël , objasnil církev , směrem k předmětu mechanizace výpočtu (nebo efektivní vypočítatelnosti). V tomto 36stránkovém textu Turing odhaluje teoretický stroj schopný provádět jakýkoli výpočet; ukazuje, že tento stroj je na úrovni výpočtu stejně výkonný jako kterýkoli jiný člověk. Jinými slovy, matematický problém má řešení, právě když existuje Turingův stroj schopný tento problém vyřešit. Následně vystavuje univerzální Turingův stroj schopný reprodukovat jakýkoli Turingův stroj, jde o pojmy počítač, programování a program . Na závěr prokazuje, že existuje alespoň jeden formálně neřešitelný matematický problém, problém zastavení .
Krátce před druhou světovou válkou se objevily první elektromechanické kalkulačky postavené podle představ Alana Turinga . Stroje rychle nahradily první elektronické počítače, které byly mnohem efektivnější.
Na konci 30. let se poprvé v historii výpočetní techniky zahájila výstavba dvou programovatelných počítacích strojů . Používali relé a byli programováni čtením perforovaných rolí, a proto pro některé již byly počítači. Do provozu byly uvedeny až počátkem 40. let, čímž se rok 1940 stal první dekádou, ve které byly nalezeny plně funkční programovatelné počítače a počítací stroje. Bylo to poprvé v roce 1937, kdy Howard Aiken , který si uvědomil, že Babbageův analytický stroj je typ počítacího stroje, který chce vyvinout, navrhl IBM, aby jej vytvořila a postavila; po studii proveditelnosti Thomas J. Watson souhlasil s jeho vybudováním v roce 1939; byl testován v roce 1943 v prostorách IBM a byl darován a přesunut na Harvardskou univerzitu v roce 1944, přičemž se změnil název z ASCC na Harvard Mark I nebo Mark I.
Byl to však také Konrad Zuse, kdo zahájil vývoj svého Zuse 3 tajně v roce 1939 a který jej dokončí v roce 1941. Protože Zuse 3 zůstal veřejnosti neznámý až po skončení druhé světové války (kromě pro americkou tajnou službu, která ji zničila bombardováním v roce 1943), její velmi vynalézavá řešení nebyla použita v globálním společném úsilí počítačového vývoje.
Během těchto 9 let bylo vyrobeno šest strojů. Všichni byli alespoň jednou popsáni v mnoha knihách v historii výpočetní techniky jako první počítač; žádný jiný stroj, postavený později, nebyl takto popsán. Těchto šest prekurzorů lze rozdělit do tří velmi specifických skupin:
"Bez podmíněného větvení , a tedy mechanické implementace slova SI , by největší z počítačů byl jen superpočítacím strojem." Dalo by se to přirovnat k montážní lince, vše bylo organizováno od začátku do konce, bez možnosti změny po zapnutí stroje. "
- Andrew Hodges, Alan Turing: záhada, 1983.
"ENIAC a Kolos byly jako dvě stavebnice, ze kterých se dalo sestavit, ze kterých bylo možné postavit mnoho podobných, ale odlišných strojů." Žádný se nepokusil implementovat univerzálnost „stroje Babbage“, ve kterém není stroj nikdy upravován a kde jsou na děrné štítky přepsány pouze pokyny. "
- Andrew Hodges, Alan Turing: záhada, 1983.
Z těchto šesti strojů byli jejich současníci známí pouze čtyři, další dva, Kolos a Z3, používané ve válečném úsilí, byly objeveny až po skončení druhé světové války , a proto se neúčastnily. počítačů. V 50. letech byly použity pouze dva z těchto strojů , ASCC / Mark I a ENIAC, a každý byl nakonec upraven tak, aby z něj byl stroj Turing-complete . vČerven 1945je publikován zakládající článek Johna von Neumanna, který uvádí základy architektury používané téměř ve všech počítačích od té doby. V tomto článku chce von Neumann navrhnout program zaznamenaný a naprogramovaný do stroje. První stroj odpovídající této architektuře, známý od von Neumannovy architektury, je experimentální stroj, Small-Scale Experimental Machine (SSEM nebo baby ) postavený v Manchesteru v červenci 1948 . V srpnu 1949 byl prvním funkčním strojem založeným na základech von Neumanna EDVAC .
Tato chronologie vyžaduje, aby byl počítač elektronický, a proto začíná v roce 1946 ENIAC, který byl zpočátku naprogramován spínači a umístěním vodičů na spínači , jako na staré telefonní ústředně . Počítače z tohoto období jsou obrovské s desítkami tisíc elektronek . ENIAC byl 30 m dlouhý, 2,40 m vysoký a vážil 30 tun. Tyto stroje nebyly vůbec spolehlivé, například v roce 1952 bylo na ENIAC vyměněno devatenáct tisíc trubic, to znamená více trubek, než obsahuje.
"ENIAC jednoznačně dokázal, že základní principy elektroniky byly opodstatněné." Bylo skutečně nevyhnutelné, že díky těmto znalostem a zkušenostem získaným na tomto prvním místě budou další počítací stroje tohoto typu zdokonaleny. "
Opět název prvního počítače uvedeného na trh závisí na použité definici; často jsou citovány tři počítače. Za prvé, BINAC , navržený společností Eckert - Mauchly Computer Corporation a dodaný společnosti Northrop Corporation v roce 1949, která po jeho dodání nikdy nebyla funkční. Ve vteřině Ferranti Mark I , prototyp, který byl vyvinut na univerzitě v Manchesteru , byl vylepšen a postaven v kopii firmou Ferrantiho a prodány na univerzitě v Manchesteru vÚnor 1951. A konečně UNIVAC I , navržený společností Eckert - Mauchly Computer Corporation, z nichž první byl prodán Úřadu pro sčítání lidu Spojených států dne. March 30 , z roku 1951. Asi dvacet strojů bylo vyrobeno a prodáno v letech 1951 až 1954.
"Použití tranzistorů v polovině padesátých let hru úplně změnilo." Počítače se staly dostatečně spolehlivými, aby je bylo možné prodat platícím zákazníkům, kteří věděli, že poběží dostatečně dlouho, aby odvedli dobrou práci. " IC snížila velikost a cenu počítačů značně. Středně velké podniky si nyní mohly tyto druhy strojů koupit.
Tyto integrované obvody používané navrhnout více decentralizovaným IT výrobců, kteří chtějí konkurovat obřím IBM . Mikroprocesor byl vynalezen v roce 1969 Ted Hoff z Intel při vývoji kalkulačky pro japonskou firmou Busicom . Intel uvede na trh 4004 na konci roku 1971. Ted Hoff zkopíroval architekturu PDP-8 , prvního minipočítače , a to díky technologii integrovaných obvodů LSI ( integrace ve velkém měřítku ) , která umožnila dal několik tisíc tranzistorů na čip, který dokázal miniaturizovat funkce počítače do jediného integrovaného obvodu. Primární funkcí mikroprocesoru bylo řídit jeho prostředí. Četl přepínače, klávesy na klávesnici a jednal provedením požadovaných operací (přidání, násobení atd.) A zobrazením výsledků. První osobní počítač byl popsán v knize Edmunda Berkeleye Obří mozek neboli stroje, které si myslí , že v roce 1949, a jeho konstrukce byla popsána v sérii článků v časopise Radio-Electronics počínaje vydánímŘíjen 1950. V roce 1972 vyvinula francouzská společnost Micral , první mikropočítač založený na mikroprocesoru 8008 . Ale počítač, který vytvořil průmysl osobních počítačů, je Altair 8800, který byl poprvé popsán v časopise Radio-Electronics ofledna 1975. Bill Gates , Paul Allen , Steve Wozniak a Steve Jobs (chronologicky) všichni debutovali na svém osobním počítači u tohoto produktu méně než šest měsíců po jeho uvedení na trh.
Nejprve byly pro výpočet použity počítače (nejprve v celých číslech, poté v číslech s plovoucí desetinnou čárkou ). Nelze je však srovnávat s jednoduchými počítači kvůli téměř nekonečné možnosti spuštění dalších programů v závislosti na výsledku výpočtů nebo interních nebo externích senzorů (teplota, sklon, orientace atd. ) Nebo kvůli jakékoli akci operátora. nebo jeho prostředí.
Toto vytvoření neologismu bylo počátkem několika překladů výrazů superpočítač , superpočítač nebo superpočítač.
Zkušenosti se naučily rozlišovat dva aspekty v počítači, druhý z nich byl zpočátku podceňován:
Počítač, který byl na svou dobu velmi technicky vyspělý, jako například Gamma 60 od společnosti Bull , neměl očekávaný úspěch, a to z prostého důvodu, že existovalo jen málo prostředků, jak pohodlně implementovat jeho technické možnosti .
Od poloviny 80. let 20. století tvořil software - a jeho doplněk ke službám (školení, údržba atd.) - většinu nákladů na vybavení IT, přičemž hardware měl pouze menšinový podíl.
Počítače mohou být citlivé na bomby EMP .
Ze všech strojů, které vynalezl člověk, je počítač ten, který se nejvíce přibližuje následujícímu antropologickému konceptu: vstupní orgán, orgán zpracovávající informace a výstupní orgán. U lidí jsou vstupními orgány smyslové orgány, zpracovatelským orgánem je mozek, jehož software se během života učí s neustálými aktualizacemi, potom výstupními orgány jsou svaly. U moderních počítačů jsou vstupními zařízeními klávesnice a myš a výstupními zařízeními jsou monitor, tiskárna, vypalovačka DVD atd. Tyto postupy používané při výrobě těchto strojů změnily enormně od 1940 a staly se technologie (tj průmyslové skupiny organizované okolo technik) samy o sobě již od 1970 . Mnoho stále používá koncepty definované Johnem von Neumannem , i když je tato architektura na ústupu: programy se už téměř nemění (což by bylo považováno za špatnou programovací praxi) a hardware tuto novinku zohledňuje. ukládání instrukcí a dat, včetně mezipaměti .
Architektura von Neumann rozložila počítač na čtyři odlišné části:
Aritmetická a logická jednotka nebo UAL je prvek, který provádí základní operace (sčítání, odčítání ...), logické operátory (AND, OR, NI atd.) A srovnávací operace (například porovnání rovnosti mezi dvěma paměťmi oblastech). UAL provádí počítačové výpočty . Řídicí jednotka přijímá pokyny z paměti. Řeknou jí, co musí UAL nařídit a jak bude nakonec muset jednat podle výsledků, které poskytne. Jakmile je operace dokončena, řídicí jednotka předá buď další instrukci, nebo jiné instrukci, ke které jej program nařídí připojit.
Řídicí jednotka usnadňuje komunikaci mezi aritmetickou a logickou jednotkou, pamětí i periferiemi. Zvládá většinu provádění pokynů v počítači.
V systému lze paměť popsat jako řadu očíslovaných buněk, z nichž každá obsahuje malé množství informací. Tyto informace lze použít k tomu, aby počítač řekl, co má dělat ( pokyny ), nebo aby obsahoval data ke zpracování. Ve většině architektur se pro obě funkce používá stejná paměť. U masivně paralelních počítačů se dokonce připouští, že programové instrukce jsou během provozu nahrazovány jinými, pokud to má za následek vyšší účinnost. Tato praxe byla kdysi běžná, ale požadavky na čitelnost softwarového inženýrství způsobily její regresi, s výjimkou tohoto konkrétního případu, po několik desetiletí. Tuto paměť lze přepsat tolikrát, kolikrát je potřeba. Velikost každého z paměťových bloků a použitá technologie se lišily podle nákladů a potřeb: 8 bitů pro telekomunikace, 12 bitů pro instrumentaci (DEC) a 60 bitů pro velké vědecké počítače (Control Data). Nakonec byla nalezena shoda kolem bytu jako adresovatelné jednotky a pokynů ve formátu 4 nebo 8 bytů.
Ve všech případech zůstává bajt adresovatelný, což zjednodušuje psaní programů. Techniky používané pro výrobu slipů rozumí elektromechanické relé, rtuti trubkami, v nichž byly generovány akustické vlny, tranzistory jednotlivce, jádra z feritu a nakonec integrované obvody včetně milionů tranzistorů.
Vstupní / výstupní zařízení umožňují počítači komunikovat s vnějškem. Tato zařízení jsou velmi důležitá, od klávesnice po obrazovku . Síťová karta umožňuje, například pro připojení počítače k počítačové síti , z nichž největší je Internet . Všechna vstupní zařízení mají společné to, že převádějí informace, které získávají zvenčí, na data, kterým počítač rozumí. Naopak výstupní zařízení dekódují informace poskytované počítačem, aby byly uživateli srozumitelné.
Tyto různé části jsou spojeny třemi sběrnicemi , adresní sběrnicí, datovou sběrnicí a řídicí sběrnicí. Sběrnice je seskupení určitého počtu elektrických vodičů tvořících spojení pro přenos binárních informací zakódovaných na několika bitech. Adresovou sběrnici dopravuje adres generovaných CPU (Central Processing Unit) vyberte paměťový slot nebo interní evidenci jednoho z bloků. Počet bitů přenášených touto sběrnicí závisí na množství paměti, které musí být adresováno. Datová sběrnice dopravuje dat přenášených mezi různými prvky systému. Ovládání sběrnice nese různé synchronizační signály jsou nezbytné pro fungování systému: čteného signálu (RD), napište signál (WR), výběr signálu (CS: Chip Select ).
Miniaturizace umožňuje integrovat UAL a řídicí jednotku do jediného integrovaného obvodu známého jako mikroprocesor . Typicky je paměť umístěna na integrovaných obvodech blízko procesoru, část této paměti, paměť cache , případně je umístěna na stejném integrovaném obvodu jako UAL.
Sestava je na většině architektur doplněna hodinami, které cyklují procesor. Samozřejmě chceme, aby to bylo co nejrychleji, ale nemůžeme bez omezení zvýšit jeho rychlost ze dvou důvodů:
Od roku 2004 je trendem seskupovat několik UAL ve stejném procesoru nebo dokonce několik procesorů ve stejném čipu. Progresivní miniaturizace (viz Moorův zákon ) to skutečně umožňuje bez velké změny nákladů. Další trend, od roku 2006 v ARM , směřuje k beztaktním mikroprocesorům: polovina rozptylu tepla je ve skutečnosti způsobena hodinovými signály, když je mikroprocesor v chodu; kromě toho má mikroprocesor bez hodin téměř nulovou spotřebu, když není v provozu: jediný potřebný hodinový signál je pak ten, který je určen k obnovení pamětí . Toto zařízení je důležité pro přenosné modely.
Hlavní funkční odchylkou dnes od modelu von Neumann je přítomnost dvou různých mezipamětí na některých architekturách : jedna pro instrukce a druhá pro data (zatímco von Neumannův model specifikoval společnou paměť pro obě). Důvodem této nesrovnalosti je, že modifikace vlastních instrukcí programem je dnes považována (s výjimkou vysoce paralelních strojů) za praxi, které je třeba se vyhnout. V důsledku toho, pokud musí být obsah datové mezipaměti přepsán do hlavní paměti, když je změněn, je známo, že mezipaměť instrukcí nikdy nebude muset být, proto zjednodušení obvodů a zvýšení výkonu.
Tyto pokyny , které je počítač schopen zpracovat, nejsou ty lidské řeči. Hardware prostě ví, jak provést omezený počet přesně definovaných pokynů. Typické pokyny, kterým počítač rozumí, jsou například:
Většina instrukcí se skládá ze dvou polí: jedno označující, co má dělat, volalo operační kód a druhé označovalo, kde to udělat, volalo operand .
V počítači instrukce odpovídají kódům - kód pro kopii je například 001. Sada instrukcí, které počítač podporuje, se nazývá jeho strojový jazyk, jazyk, který je posloupností binárních číslic , protože instrukce a data jsou srozumitelný procesoru ( CPU ) se skládá pouze z 0 (nula) a 1 (jedna) :
Obecně se tento typ jazyka nepoužívá, protože je upřednostňován před takzvaným jazykem vysoké úrovně, který je poté transformován do binárního jazyka speciálním programem ( podle potřeby tlumočníkem nebo překladačem ). Takto získané programy jsou kompilované programy, kterým počítač rozumí ve svém rodném jazyce. Některé programovací jazyky , například assembler, se nazývají nízkoúrovňové jazyky, protože pokyny, které používají, jsou velmi podobné těm z počítače. Programy psané v těchto jazycích proto velmi závisí na platformě, pro kterou byly vyvinuty. Jazyk C , který je mnohem čitelnější než assembler, usnadňuje vytváření programů. Z tohoto důvodu se stále více používá, protože náklady na hardware klesají a hodinové mzdy programátorů rostou .
Počítačový software jsou (obvykle dlouhé) seznamy pokynů, které lze provést počítačem. Mnoho programů obsahuje miliony pokynů, některé byly prováděny opakovaně. Dnes je osobní počítač provádí několik miliard instrukcí za sekundu. Od poloviny šedesátých let provozují počítače několik programů současně. Tato možnost se nazývá multitasking . To je případ všech moderních počítačů. Ve skutečnosti každé jádro procesoru provádí pouze jeden program najednou a přepíná mezi programy, kdykoli je to nutné. Pokud je rychlost procesoru dostatečně vysoká na to, aby bylo možné provést počet úkolů , bude mít uživatel dojem současného provádění programů. Priority spojené s různými programy jsou obecně spravovány operačním systémem .
Operační systém je centrální program, který obsahuje základní programy nezbytné pro správné fungování počítačových aplikací. Operační systém přiděluje fyzické zdroje počítače (čas procesoru, paměť atd.) Různým spuštěným programům. Poskytuje také softwarové nástroje (například ovladače), které jim usnadňují používání různých periferních zařízení, aniž by museli znát fyzické podrobnosti.
IBM 370 (1972).
HP 2116 (1974).
Server VAX (1975).
IBM PC 5150 v roce 1983.
Superpočítač Columbia do NASA v roce 2004.
Acer Aspire 8920 (2012).
"Aritmetický stroj produkuje efekty, které jsou bližší myšlence než cokoli jiného, co dělají zvířata; ale nedělá nic, co by lidi přimělo říci, že má vůli, jako zvířata. "
" ... Za necelé dva roky načrtl mnoho hlavních rysů moderního počítače." Zásadním krokem bylo přijetí systému děrných štítků odvozeného z žakárského stavu. "