מחשב הוא אחת ההמצאות המברקות ביותר של האנושות. הודות לטכנולוגיית המחשב, אנשים הצליחו לאחסן ולעבד כמויות אדירות של נתונים, להאיץ את קצב החיים, לבצע חישובים, לקנות באינטרנט ולהגיע לפרודוקטיביות חסרת תקדים. כדי לבחור נכון ולהפעיל את המכשיר, עליך להכיר את שיטות סיווג המחשבים.
דרגת המחשוב העולמי
מחשב יכול להיות מוגדר ככל מכשיר אלקטרוני שמקבל ומקבל נתונים, מאחסן ומעבד אותם למידע משמעותי המובן למשתמש. הגדרה זו כוללת כיום מכשירים שימושיים והכרחיים רבים, כגון שעונים, מחשבונים, טלוויזיות, מדי חום, מחשבים ניידים, טלפונים ניידים ועוד רבים אחרים.
כולם מקבלים נתונים ומבצעים פעולות עם המידע הדרוש. מחשב הוא רק מונח כללי למערכת המורכבת ממכשירים רבים. מחשבים של זמנים קדומים יותר היו בגודל של חדר וצרכו כמויות אדירות של חשמל. כיום, הקידמה המדעית והטכנולוגית צמצמה את גודל המכונות, והקטינה אותן לגודל שלשעות קטנות. וזה לא הגבול.
כיום המחשבים מסווגים:
- לפי גיל;
- במונחים של כוח וגודל;
- לפי מטרה או פונקציונליות;
- לפי מספר מעבדים;
- לפי מספר בינארי "BIT";
- לפי אזור יישום;
- לפי מספר משתמשים;
- לפי תוכניות עיבוד נתונים;
- לחומרה ותוכנה;
- לפי גודל זיכרון המחשב.
חמישה דורות מחשבים
המכשירים מקובצים לפי דורות לפי גיל. אלה כוללים מכוניות מהדור הראשון, השני, השלישי, הרביעי והחמישי.
חמישה דורות מחשבים שונים במנגנוני עיבוד המידע:
- הראשון נמצא בצינורות הוואקום.
- שני - בטרנזיסטורים.
- שלישי - במעגלים משולבים.
- רביעי - בשבבי מיקרו-מעבד.
- החמישי הוא במכשירים חכמים המסוגלים לבינה מלאכותית.
מחשבים מהדור הראשון. זהו דור של מכונות שנוצרו בין 1946 ל-1957. להתקנים אלה היו המאפיינים הבאים:
- צינורות ואקום לחיבור.
- תופים מגנטיים כזיכרון לעיבוד נתונים.
- מערכת הפעלה נמוכה.
- תפס הרבה מקום התקנה, לפעמים חדר שלם.
- צרך הרבה אנרגיה, ובו בזמן שחרר כמות עצומה של אנרגיה לסביבה, מה שעלול להוביל להרס של מכונות.
מחשבי דור שני היו קיימים בין 1958 ל-1964. היו להם התכונות הבאות:
- טרנזיסטורים משומשים.
- פחות נפח חיצוני של מכונות בהשוואה למחשבים מהדור הראשון.
- צרך פחות אנרגיה.
- מערכת ההפעלה הייתה מהירה יותר.
במהלך הדור הזה פותחו שפות תכנות כמו Cobol ו-Fortran והשתמשו בהן בכרטיסים מחוררים להזנת נתונים והדפסה.
מחשבים מהדור השלישי היו קיימים בין 1965 ל-1971.
תכונות:
- מעגלים משולבים משומשים (ICs).
- היו קטנים יותר עקב השימוש בצ'יפס.
- היה לו זיכרון גדול לעיבוד נתונים.
- מהירות העיבוד הייתה הרבה יותר מהירה.
- הטכנולוגיה המשמשת במחשבים אלה היא טכנולוגיית Small Scale Integration (SSI).
LSI טכנולוגיית אינטגרציה בקנה מידה גדול
מחשבים מהדור הרביעי יוצרו מ-1972 עד שנות ה-90. הם השתמשו בטכנולוגיית אינטגרציה בקנה מידה גדול (LSI):
- גודל זיכרון גדול.
- מהירות עיבוד גבוהה.
- גודל קטן ומחיר.
- מיוצר עם מקלדת שיצרה אינטראקציה טובה עם מערכת עיבוד הנתונים.
בשלב זה חלה התפתחות מהירה של האינטרנט.
התקדמות אחרות שנעשו כללו הכנסת ממשק משתמש גרפי (GUI) ועכבר. בנוסף ל-GUI, מחשב מסוג זה משתמש בכזהממשקי משתמש:
- שפה טבעית;
- Q&A;
- שורת פקודה (CLI);
- מילוי טפסים.
יצירת המחשב הרביעי יזמה על ידי המיקרו-מעבד Intel C4004, לאחר שהיצרנים החלו לשלב שבבים אלה בעיצובים החדשים שלהם.
בשנת 1981, International Business Machine הציגה את המחשב הביתי הראשון שלה, הידוע בשם IBM PC.
ההבדל התפקודי בין מחשבים
סיווג מחשבים לפי מטרה או פונקציונליות מחולק למכונות לשימוש כללי ולמכונות מיוחדות. הראשון פותר הרבה בעיות. אומרים שהם רב-תכליתיים שכן הם מבצעים מגוון רחב של משימות. דוגמאות למחשבים לשימוש כללי כוללות מחשבים נייחים ומחשבים ניידים.
מחשבים ייעודיים פותרים רק בעיות ספציפיות. הם נועדו לבצע משימות ספציפיות בלבד. דוגמאות למחשבים ייעודיים עשויים לכלול מחשבונים ומונה כסף.
תכניות עיבוד נתונים
סיווג מחשבים לפי עיבוד נתונים. בהתאם לסכימות עיבוד הנתונים, המכשירים מחולקים לאנלוגים, דיגיטליים או היברידיים.
מחשבים אנלוגיים פועלים על פי עקרון המדידה, שבו מדידות מומרות לנתונים. מכשירים אנלוגיים מודרניים משתמשים בדרך כלל בפרמטרים חשמליים כגון מתחים, התנגדויות או זרמים כדי לייצג כמויות מעובדות. מחשבים כאלהאינם קשורים ישירות למספרים. הם מודדים כמויות פיזיות רציפות.
מחשבים דיגיטליים הם אלה שעובדים עם מידע, מספרי או אחר, המיוצג בצורה דיגיטלית. מכשירים כאלה מעבדים נתונים בערכים דיגיטליים (ב-0 ו-1) ונותנים תוצאות עם דיוק ומהירות גבוהים יותר.
מכשירים היברידיים כוללים את פונקציית המדידה של מחשב אנלוגי ופונקציית הספירה של מכשיר דיגיטלי. מכונות אלו משתמשות ברכיבים אנלוגיים למטרות מחשוב ובהתקני אחסון דיגיטליים לאחסון.
סיווג מחשבים לפי כוח וגודל
מחשבים זמינים בגדלים שונים ובגלל הבדלים אלה, הם מבצעים מגוון עבודות עם יכולות שונות.
סיווג זיכרון המחשב לפי סוג:
- Microcomputers.
- Minicomputers.
- מחשבי-על.
- Mainframes.
- מחשבים ניידים.
מיקרו-מחשבים. הם קטנים וזולים יותר ממיינפריים ומחשבי-על, אך גם פחות יעילים. לדוגמה, מחשבים אישיים (מחשבים אישיים) ומכשירים שולחניים.
מיני מחשבים. אלו הם מחשבים בינוניים שעולים פחות ממיינפריים ומחשבי על. לדוגמה, מכונות בינוניות של IBM.
מכשירים ניידים. הסיווג של מחשבים אישיים הם מחשבים ניידים ונטבוקים בגודל בינוני המונחים על ברכי המשתמש במהלך העבודה, מכשירי כף יד קטנים יותר שניתן להחזיק בידיים -טלפונים ניידים, מחשבונים ועוזרים דיגיטליים אישיים (PDAs).
מחשבי מיינפריים. מדובר במערכות מחשב יקרות מאוד. הם מעבדים נתונים מהר יותר והם זולים יותר ממחשבי-על.
מחשבי-על. מכונות מהירות יותר יקרות מאוד מכיוון שהן עושות הרבה חישובים מתמטיים. הם משמשים לעיבוד כמויות גדולות מאוד של נתונים.
מחשב העל המהיר והחזק ביותר הוא יקר מאוד ומשמש ליישומים מיוחדים הדורשים חישובים מתמטיים ענקיים, כמו חיזוי מזג אוויר. יישומים אחרים של מחשוב-על כוללים גרפיקת תנועה, חישובים דינמיים של נוזלים, מחקר אנרגיה גרעינית וחיפושי נפט.
ההבדל העיקרי בין מחשב-על למיינפריים הוא שהראשון מפנה את כל כוחו לכמה משימות ספציפיות, בעוד שמיינפריים מנצלים את הכוח שלהם כדי להפעיל תוכניות רבות בו-זמנית. מחשב מיינפריים גדול ויקר מאוד, המסוגל לתמוך בו זמנית במאות או אפילו אלפי משתמשים.
בהיררכיה שמתחילה במיקרו-מעבד פשוט, כמו שעונים בתחתית ומחשבי-על בראש הרשימה, מיינפריים נמצאים ממש מתחת למחשבי-על. במובן מסוים, מיינפריים חזקים יותר ממחשבי-על מכיוון שהם תומכים במשתמשים רבים במקביל, אך מחשבי-על יכוליםהפעל תוכנית אחת מהר יותר ממיינפריים.
מיקרו-מחשב היא מערכת העיבוד הכללית הקטנה ביותר. המחשב הישן יותר השיק מעבד 8 סיביות בנפח 3.7MB ומעבד 64 סיביות הנוכחי בנפח 4.66GB.
ניתן לחלק מכשירים כאלה לשני סוגים:
- מכשירים שולחניים.
- מנגנונים ניידים.
ההבדל הוא שניתן להשתמש באפשרויות ניידות בזמן נסיעה בעוד שמחשבים שולחניים לא יכולים להיות ניידים.
ארגון לפי מספר מעבדים
בהתבסס על מספר המיקרו-מעבדים, ניתן לחלק מחשבים ל:
- Sequential.
- מקביל.
מחשבים סדרתיים - כל משימה המבוצעת במכשירים כאלה מבוצעת רק על ידי המיקרו-מחשב. רוב המכשירים הללו הם מחשבים רציפים, שבהם כל משימה משלימה הוראה רציפה מההתחלה ועד הסוף.
מחשבים מקבילים מהירים יחסית. סוגים חדשים של מכונות המשתמשות במספר רב של מעבדים. מעבדים מבצעים משימות שונות באופן עצמאי ובמקביל מגבירים את המהירות של תוכניות מורכבות. מחשבים מקבילים תואמים למהירות של מחשבי-על בעלות נמוכה בהרבה.
BIT הפרדה
זהו סיווג של מחשבים המבוסס על אורך מילה. הספרה הבינארית נקראת BIT. מילה היא קבוצה של סיביות קבועהלמחשב. מספר הסיביות במילה (או אורך המילה) קובע את הייצוג של כל התווים בסיביות אלו. אורכי מילים נעים בין 16 ל-64 סיביות ברוב המחשבים המודרניים.
ספרה או סיבית בינארית היא יחידת המידע הקטנה ביותר במחשב. משמש לאחסון מידע ומוגדר כ-true/false או on/off. לביט בודד יש ערך של 0 או 1, המשמש בדרך כלל לאחסון נתונים ויישום הוראות בקבוצות של בתים. מחשב מסווג לרוב לפי מספר הביטים שהוא יכול לעבד בו זמנית, או לפי מספר הביטים בכתובת זיכרון.
מערכות רבות משתמשות בארבעה בתים של שמונה סיביות כדי ליצור מילה של 32 סיביות. הערך של סיביות מאוחסן בדרך כלל מעל או מתחת לרמה ייעודית של מטען חשמלי על קבל בתוך מודול זיכרון. עבור התקנים המשתמשים בלוגיקה חיובית, ערך של 1 (נכון או גבוה) הוא מתח חיובי ביחס להארקה חשמלית, וערך של 0 (שקר או נמוך) הוא 0.
טיפולוגיה לפי אזור יישום ומשתמשים
סיווג המחשבים בעולם המודרני תלוי ביישומים ובמטרות שלהם. גם על כמה משתמשים ישתמשו במכונות בעבודתם. המכשירים מסווגים לפי אפליקציה:
- רכבים למטרות מיוחדות.
- מחשבים לשימוש כללי.
הראשונים נועדו רק לעמוד בדרישות של משימה או יישום ספציפי. הוראות,הדרושים לביצוע משימה מסוימת מאוחסנים לצמיתות בזיכרון הפנימי כך שהוא יכול להשלים משימה בפקודה אחת. למחשב זה אין אפשרויות נוספות ולכן הוא זול יותר.
מחשבים לשימוש כללי נועדו לענות על הצרכים של יישומים רבים ושונים. במכונות אלו, ההוראות הדרושות לביצוע משימה מסוימת מחוברות לצמיתות לזיכרון הפנימי. כאשר עבודה אחת הושלמה, ניתן לטעון הוראות עבור עבודה אחרת לזיכרון הפנימי לצורך עיבוד. ניתן להשתמש במכונה לשימוש כללי זה להכנת שכר, ניהול מלאי, דו ח מכירות וכו'.
סיווג מחשבים אישיים בהתאם למספר המשתמשים:
- מצב משתמש יחיד - רק משתמש אחד יכול להשתמש במשאב בכל עת.
- מצב מרובה משתמשים - משותף מחשב אחד על ידי מספר משתמשים בכל עת.
רשת מחשבים - מספר מכונות אוטונומיות מחוברות בשימוש על ידי משתמשים רבים בכל עת.
מפרט קושחה
חומרה היא הרכיבים הפיזיים המרכיבים מערכת מחשב. סיווג תוכנות המחשב האישי מחלק את התוכנה ואת הנתונים הקשורים לחומרת המחשב.
לחומרה ותוכנה יש קשר סימביוטי, כלומר ללא תוכנת מחשבמוגבל מאוד, וללא החומרה, התוכנה לא תעבוד בכלל. הם צריכים זה את זה כדי לממש את הפוטנציאל שלהם.
סיווג תוכנת מחשב:
- מערכת הפעלה היא תוכנה המאפשרת למשתמש לשלוט בחומרה מבלי להתעמק במורכבותה.
- תוכניות שירות - בצע משימות ספציפיות הקשורות לניהול ציוד. הסיווג של תוכנות מחשב לפי סוג זה כולל תוכניות דחיסה, מעצבים, מאחו וכלים אחרים לניהול דיסקים.
- תוכניות הספרייה הן ספריות הידור של שגרות נפוצות. במערכת Windows, הם בדרך כלל נושאים את סיומת הקובץ DLL ולעיתים קרובות מכונים ספריות זמן ריצה.
- מתרגמים - ללא קשר לשפה או לסוג השפה שבה משתמש המשתמש לכתיבת תוכניות, הם חייבים להיות בקוד מכונה כדי שיזוהו ויבוצעו על ידי מחשב.
- תוכנת אפליקציה משמשת בדרך כלל למשימות שיש להן חיבור לעולם שמחוץ למכשיר.
סיווג התקני מחשב מסווג מחשבים לפי סוגי חומרה, כגון כונן קשיח שמחובר פיזית למחשב, כל דבר שניתן לגעת בו פיזית. התקליטור, הצג, המדפסת וכרטיס המסך הם כולם דוגמאות לחומרת מחשב. ללא חומרה כלשהי, המחשב לא יפעל והתוכנה לא תעבוד.
חומרה ותוכנהתוכנות מקיימות אינטראקציה זו עם זו: התוכנה אומרת לחומרה אילו משימות עליה לבצע.
סיווג של אספקת מחשב לפי סוג מכשיר:
- מכשירי קלט;
- אחסון;
- processing;
- ניהול;
- out.
אופייני לזיכרון המחשב
זיכרון המחשב הוא כמו המוח האנושי המשמש לאחסון נתונים והוראות. זיכרון המחשב מחולק לתאים קטנים מאוד. לכל אחד מהאחרונים יש מיקום ייחודי, לכל מיקום יש כתובת קבועה שנעה בין 0 ל-65535.
מחשבים משתמשים בעיקר בשלושה סוגי זיכרון:
- זיכרון מטמון הוא זיכרון מהיר שמאיץ את המעבד. הוא פועל כמאגר בין המעבד לזיכרון הראשי. נתונים וקבצי תוכניות בשימוש קבוע המשמשים את ה-CPU מאוחסנים בזיכרון המטמון. המעבד יכול לגשת לנתונים בעת הצורך. כאשר מערכת ההפעלה מופעלת, היא מעבירה כמה קבצים ונתונים חשובים מהדיסק לזיכרון המטמון, משם המעבד יכול לגשת אליהם בקלות.
- זיכרון ראשי (זיכרון ראשי). זיכרון ראשי מכיל את כל הקבצים והנתונים או ההוראות שהמחשב פועל עליהם. כאשר המחשב כבוי, הנתונים המאוחסנים בזיכרון הראשי אובדים לנצח. הקיבולת של משאב זה מוגבלת. התקן המוליך למחצה משמש בזיכרון ראשוני, שהוא איטי יותר מאוגר. שתי קטגוריות משנה של הראשיזיכרון - זיכרון RAM ו-ROM.
- זיכרון משני. אנחנו מכירים את זה כחיצוני. זה איטי יותר מהזיכרון הראשי. משאב משמש לאחסון נתונים ומידע באופן קבוע. המעבד ניגש לנתוני זיכרון משני דרך כמה שגרות קלט/פלט. התוכן של תאי הזיכרון המשני מועבר תחילה לזיכרון הראשי, ולאחר מכן המעבד יכול לגשת אליו. דוגמה לזיכרון נוסף: DVD, דיסק, CD-ROM וכו'.
לאחר קריאת מידע זה, למשתמש יהיה קל לענות על השאלה כדי לסווג מחשבים.
הדור החמישי של מחשבים: הווה ועתיד
מחשבים מהדור החמישי בנויים על ההתקדמות הטכנולוגית שהושגה בדורות קודמים של מכשירים. יישומם מתוכנן לשפר את האינטראקציה בין אנשים ומכונות על ידי שימוש באינטליגנציה אנושית ובמאגרי מידע שנצברו מאז תחילת העידן הדיגיטלי. רבים מהפרויקטים האלה כבר מיושמים, בעוד שאחרים עדיין בפיתוח.
הסיווג של מחשבים מודרניים למכשירי דור 5 הוא מערכת שיש לה התחלה אבל אין סוף, שכן המכשירים של קבוצה זו עדיין בפיתוח והמצאה. התפתחותם החלה בשנות ה-90 ונמשכת גם היום. הם משתמשים בטכנולוגיה באינטגרציה בקנה מידה גדול (VLSI).
החלוצים בהאצת בינה מלאכותית הן גוגל, אמזון, מיקרוסופט, אפל, פייסבוק וטסלה. התוצאות הראשוניות כבר נראות ב-smartמכשירים ביתיים שנועדו למכן ולשלב פעילויות במערכת תומכת החיים בבית.
