Un calculator este un programabil sistem de prelucrare a informației astfel cum sunt definite de Alan Turing și care funcționează prin citirea secvențială un set de instrucțiuni , organizate în programe , care le determină să efectueze logice și operații aritmetice . Structura sa fizică actuală înseamnă că toate operațiunile se bazează pe logică binară și numere formate din cifre binare . La pornire, un computer care rulează unul după altul, instrucțiuni care îl fac să citească, să manipuleze și apoi să rescrie un set de date determinat de un ROM pentru a porni . Testele și salturile condiționate fac posibilă trecerea la următoarea instrucțiune și astfel să acționăm diferit în funcție de date sau de necesitățile momentului sau ale mediului.
Cele Datele care trebuie tratate sunt dobândite , fie prin citirea amintiri , sau care provin de la interne sau externe periferice (mișcarea unui șoarece , tastă apăsată pe o tastatură , mișcarea stiloului pe o tabletă, temperatură și alte măsurători fizice, etc.). Odată utilizate sau manipulate, rezultatele sunt scrise fie în amintiri, fie în componente care pot transforma o valoare binară într-o acțiune fizică (scrierea pe o imprimantă sau pe un monitor , accelerarea sau frânarea unui vehicul, schimbarea temperaturii unui cuptor ...). De asemenea, computerul poate răspunde la întreruperi care îi permit să execute programe de răspuns specifice fiecăruia și apoi să reia executarea secvențială a programului întrerupt.
Între 1834 și 1837, Charles Babbage a proiectat o mașină de calcul programabil prin asocierea unuia dintre descendenții Pascalinei (prima mașină de calcul mecanic inventată de Blaise Pascal ) cu instrucțiuni scrise pe același tip de cărți perforate ca cele inventate de Joseph Marie Jacquard pentru războinici . În această perioadă și-a imaginat majoritatea caracteristicilor computerului modern. Babbage își petrece restul vieții încercând să-și construiască mașina analitică , dar fără rezultat. Mulți oameni încearcă să dezvolte această mașină, dar a fost o sută de ani mai târziu, în 1937, când IBM a introdus era computerului începând dezvoltarea ASCC / Mark I , o mașină construită pe arhitectura lui Babbage care, atunci când este realizată, este a considerat finalizarea visului său.
Tehnica propriu - zisa a datelor calculatoare de la mijlocul XX - lea secol. Calculatoarele pot fi clasificate în funcție de mai multe criterii, cum ar fi domeniul de aplicare, dimensiunea sau arhitectura.
Cuvântul „computer” a fost introdus de IBM France în 1955 după ce François Girard, pe atunci șeful departamentului de publicitate al companiei, a avut ideea de a-l consulta pe fostul său profesor de literatură la Paris, Jacques Perret . Împreună cu Christian de Waldner , pe atunci președinte al IBM France, i-au cerut profesorului Perret să sugereze un „nume francez pentru noua sa mașină electronică destinată procesării informațiilor ( IBM 650 ), evitând în același timp utilizarea traducerii literal a cuvântului englez computer („ calculator ”sau „calculator”), care era la acea vreme destul de rezervat mașinilor științifice ” .
În 1911, o descriere a mașinii analitice a lui Babbage folosea ordonatorul de cuvinte pentru a-și descrie organul motor: „Pentru a merge și a lua și raporta numerele ... și pentru a le supune operației solicitate, trebuie să existe în mașină o variantă specială și variabilă organ: este ordonatorul de credite. Acest planificator este alcătuit pur și simplu din foi de carton perforate, similare cu cele ale războaielor Jacquard ... ” .
Profesorul a propus un cuvânt compus centrat în jurul ordinatorului : cel care pune ordine și care avea, de asemenea, noțiunea de ordine ecleziastică în Biserica Catolică (ordonant). El a sugerat mai precis „computer electronic”, femininul fiind capabil, potrivit lui, să distingă mai bine utilizarea religioasă a utilizării contabile a cuvântului.
„IBM France a păstrat cuvântul computer și a căutat inițial să protejeze acest nume ca marcă comercială. Dar cuvântul a fost adoptat cu ușurință și rapid de către utilizatori, iar IBM France a decis după câteva luni să îl lase în domeniul public. "
Potrivit lui Bernard Cohen, autorul cărții Howard Aiken: Portrait of a Computer Pioneer , „Istoricii tehnologiei și oamenii de știință din domeniul computerelor interesați de istorie au adoptat o serie de caracteristici care definesc un computer. Astfel, întrebarea dacă Mark I a fost sau nu un computer nu depinde de o opinie majoritară, ci mai degrabă de definiția utilizată. De multe ori, unele dintre caracteristicile de bază necesare pentru a fi considerat un computer sunt:
O mașină nu este, în general, clasificată ca computer, cu excepția cazului în care are caracteristici suplimentare, cum ar fi capacitatea de a efectua operațiuni specifice în mod automat și controlat și într-o secvență predeterminată. Pentru alți istorici și informaticieni, este de asemenea necesar ca mașina să fie într-adevăr construită și să fie complet operațională. "
Fără o definiție strictă, este imposibil să se identifice mașina care a devenit primul computer, dar unele dintre etapele fundamentale care merg de la dezvoltarea conceptului de mașină de calcul programabil de către Charles Babbage în 1837 până la prima dezvoltare a erei ar trebui să fie remarcat.informatica o sută de ani mai târziu.
În 1834, Charles Babbage a început să dezvolte o mașină de calcul programabilă, mașina sa analitică . S-a gândit să-l programeze folosind un cilindru cu știfturi ca în automatele lui Vaucanson , dar, doi ani mai târziu, a înlocuit acest cilindru citind cărțile Jacquard și astfel a creat o mașină de calcul infinit programabilă.
În 1843 , Ada Lovelace a scris primul program de calculator care calculează numerele Bernoulli , pentru mașina analitică care nu va fi construită niciodată.
Henry Babbage a construit o versiune extrem de simplificată a unității centrale de procesare a „mașinii analitice” a tatălui său și a folosit-o în 1906, pentru a calcula și tipări automat primii patruzeci de multipli ai numărului Pi cu o precizie de douăzeci și nouă de zecimale, demonstrând fără ambiguitate că principiul mașinii analitice era viabil și realizabil. În 1886, cea mai mare contribuție a sa a fost să doneze un ansamblu demonstrativ mecanic al uneia dintre mașinile tatălui său la Universitatea Harvard . Cincizeci de ani mai târziu, după ce a auzit prezentarea lui Howard Aiken pe supercomputerul său, un tehnician de la Harvard, Carmello Lanza, i-a comunicat că o mașină similară a fost deja dezvoltată și că i-a arătat setul de demonstrație mecanică oferit de Henry Babbage, care se afla în una dintre mansardele universitare; așa a descoperit lucrarea lui Babbage și le-a încorporat în mașina pe care i-a prezentat-o IBM în 1937. A fost a treia oară când a încercat să găsească un sponsor pentru dezvoltarea mașinii sale, deoarece proiectul său fusese deja respins de două ori înainte de integrare. a lucrării lui Babbage în arhitectura mașinii sale (o dată de Monroe Calculating Company și o dată de Universitatea Harvard).
Leonardo Torres Quevedo a înlocuit toate funcțiile mecanice ale lui Babbage cu funcții electromecanice (adunare, scădere, multiplicare și divizare, dar și citirea cardurilor și amintiri). În 1914 și 1920, a construit două mașini analitice , neprogramabile, extrem de simplificate, dar care au arătat că releele electromecanice ar putea fi utilizate într-o mașină de calcul, programabilă sau nu. Mașina sa din 1914 avea o mică memorie electromecanică, iar aritmometrul său din 1920, pe care l-a dezvoltat pentru a sărbători cea de-a suta aniversare a invenției aritmometrului , a fost condus de o mașină de scris care a fost folosită și pentru imprimarea rezultatelor sale.
Percy Ludgate a îmbunătățit și a simplificat funcțiile mecanice ale lui Babbage, dar nu a construit o mașină. Și, în cele din urmă, Louis Couffignal a încercat la începutul anilor 1930 să construiască o mașină analitică „pur mecanică, ca cea a lui Babbage, dar vizibil mai simplă” , dar fără succes. La o sută de ani după conceptualizarea computerului de către Charles Babbage, primul proiect bazat pe arhitectura mașinii sale analitice se va realiza. Într-adevăr, în 1937 Howard Aiken a prezentat IBM un proiect pentru o mașină de calcul programabil care va fi primul proiect care se va încheia cu o mașină care poate fi și care va fi utilizată și ale cărei caracteristici îl fac aproape un computer. modern. Și astfel, deși primul computer nu va fi niciodată stabilit în unanimitate, începutul erei moderne a computerului poate fi văzut ca prezentarea lui Aiken către IBM în 1937, care va culmina în ASCC .
De mașini de calculat a jucat un rol - cheie în dezvoltarea calculatoarelor din două motive destul de independente. Pe de o parte, pentru originile lor: în timpul dezvoltării unei mașini automate de calcul pe bază de imprimantă, în 1834 Charles Babbage a început să-și imagineze mașina sa analitică , strămoșul computerelor. A fost o mașină de calculat programată prin citirea cărților perforate (inspirată de Jacquard Craft ), cu un cititor de carduri pentru date și unul pentru programe, cu memorii, un computer central și imprimante și care va inspira dezvoltarea.prima calculatoare din 1937; care ne va aduce la mainframele anilor 1960.
Pe de altă parte, propagarea lor a fost făcută grație comercializării în 1971 a primului microprocesor , Intel 4004 , care a fost inventat în timpul dezvoltării unei mașini electronice de calcul pentru compania japoneză Busicom , care se află la originea exploziei de microcomputer din 1975 și care se află în centrul tuturor computerelor actuale, indiferent de dimensiunea sau funcția lor (deși doar 2% din microprocesoarele produse în fiecare an sunt utilizate ca unități centrale de computer, restul de 98% sunt utilizate în construcția de mașini, roboți de uz casnic , ceasuri, camere de supraveghere ...).
În plus față de progresele realizate în industria textilă și cele de electronice, avansuri în funcțiune mașină la sfârșitul XIX - lea secol pentru a finaliza recensământul din Statele Unite, mecanizarea criptografiei la începutul XX - lea secol, pentru a cripta automat și apoi decriptarea mesajelor, dezvoltarea rețelelor telefonice (bazate pe relee electromecanice ), trebuie, de asemenea, luate în considerare pentru a înțelege apariția acestui nou tip de mașină care nu calculează (așa cum făceau / obișnuiau să facă calculatoarele).), dar citiți și interpretați programe care calculează. Pentru lumea ideilor, înainte de invenția acestor noi mașini, elementul fondator al informaticii este în 1936 , publicarea articolului Despre numerele calculabile cu o aplicație la problema Entscheidungs de Alan Turing, care urma să mute preocuparea centrală a anumitor oamenii de știință (matematicieni și logicieni) ai timpului, ai subiectului calculabilității (sau decizibilității ) deschis de Hilbert , manipulat de Godël , clarificat de Church , către subiectul mecanizării calculului (sau al calculabilității efective). În acest text de 36 de pagini, Turing expune o mașină teoretică capabilă să efectueze orice calcul; arată că această mașină este la fel de puternică, la nivel de calcul, ca orice ființă umană. Cu alte cuvinte, o problemă matematică are o soluție, dacă și numai dacă există o mașină Turing capabilă să rezolve această problemă. Ulterior, el expune o mașină universală Turing capabilă să reproducă orice mașină Turing, este vorba despre conceptele de calculator, programare și program . El încheie demonstrând că există cel puțin o problemă matematică formal insolubilă , problema opririi .
Cu puțin înainte de cel de-al doilea război mondial au apărut primele calculatoare electromecanice, construite după ideile lui Alan Turing . Mașinile au fost repede înlocuite de primele computere electronice, care au fost mult mai eficiente.
Sfârșitul anilor 1930 a văzut, pentru prima dată în istoria calculelor, începutul construcției a două mașini de calcul programabile . Foloseau relee și erau programate citind role perforate și, prin urmare, pentru unii, erau deja computere. Acestea nu au fost puse în funcțiune decât la începutul anilor 1940, făcând din 1940 primul deceniu în care au fost găsite calculatoare programabile și mașini de calcul complet funcționale. A fost pentru prima dată în 1937 că Howard Aiken , care a dat seama că mașina analitică Babbage a fost tipul de mașină de calcul a dorit să se dezvolte, a propus IBM pentru a crea și de a construi - l; după un studiu de fezabilitate, Thomas J. Watson a fost de acord să-l construiască în 1939; a fost testat în 1943 la sediul IBM și a fost donat și mutat la Universitatea Harvard în 1944, schimbându-și numele din ASCC în Harvard Mark I sau Mark I.
Dar, de asemenea, Konrad Zuse a început să dezvolte Zuse 3 , în secret, în 1939, și cel care o va termina în 1941. Deoarece Zuse 3 a rămas necunoscut publicului larg până după sfârșitul celui de-al doilea război mondial (cu excepția pentru serviciul secret american care l-a distrus într-un bombardament în 1943), soluțiile sale foarte inventive nu au fost folosite în eforturile comune globale de dezvoltare a computerelor.
Au fost construite șase utilaje în acești 9 ani. Toate au fost descrise, cel puțin o dată, în multitudinea de cărți din istoria calculelor , ca fiind primul computer; nicio altă mașină, construită ulterior, nu a fost descrisă ca atare. Acești șase precursori pot fi împărțiți în trei grupuri foarte specifice:
„Fără o ramificare condiționată și, prin urmare, implementarea mecanică a cuvântului SI , cel mai mare dintre computere ar fi doar o mașină de calcul superioară. Poate fi comparat cu o linie de asamblare, totul fiind organizat de la început până la sfârșit, fără nicio posibilitate de schimbare odată ce mașina este pornită. "
- Andrew Hodges, Alan Turing: enigma, 1983.
„ENIAC și Colossus erau ca două truse de asamblat, din care puteau fi construite multe mașini similare, dar diferite. Nimeni nu a încercat să pună în aplicare universalitatea „mașinii Babbage” în care mașina nu este niciodată modificată și în care numai instrucțiunile sunt rescrise pe cărțile cu pumn. "
- Andrew Hodges, Alan Turing: enigma, 1983.
Dintre aceste șase mașini, doar patru erau cunoscute de contemporanii lor, celelalte două, Colossus și Z3, utilizate în efortul de război, nu au fost descoperite decât după sfârșitul celui de-al doilea război mondial și, prin urmare, nu au participat. de calculatoare. Doar două dintre aceste mașini au fost utilizate în anii 1950 , ASCC / Mark I și ENIAC și fiecare a fost în cele din urmă modificată pentru a o transforma într -o mașină completă Turing . ÎnIunie 1945este publicat un articol fondator al lui John von Neumann care oferă bazele arhitecturii utilizate în aproape toate computerele de atunci. În acest articol, von Neumann dorește să proiecteze un program înregistrat și programat în mașină. Prima mașină corespunzătoare acestei arhitecturi, cunoscută de la arhitectura lui von Neumann, este o mașină experimentală, Mașina Experimentală la Scală Mică (SSEM sau bebeluș ) construită în Manchester în iulie 1948 . În august 1949 , prima mașină funcțională, bazată pe fundamentele lui von Neumann, a fost EDVAC .
Această cronologie necesită ca un computer să fie electronic și, prin urmare, începe, în 1946, cu ENIAC, care, la început, a fost programat cu întrerupătoare și prin poziționarea firelor pe un întrerupător , ca pe un tablou telefonic vechi . Calculatoarele din această perioadă sunt imense, cu zeci de mii de tuburi de vid . ENIAC avea 30 m lungime, 2,40 m înălțime și cântărea 30 de tone. Aceste mașini nu erau deloc fiabile, de exemplu, în 1952, pe ENIAC au fost înlocuite nouăsprezece mii de tuburi, adică mai multe tuburi decât conține.
„ENIAC a demonstrat, fără ambiguitate, că principiile de bază ale electronicii erau bine întemeiate. Era cu adevărat inevitabil ca alte mașini de calcul de acest tip să fie perfecționate datorită cunoștințelor și experienței dobândite în acest sens. "
Din nou, titlul primului computer comercializat depinde de definiția utilizată; sunt adesea citate trei calculatoare. În primul rând, BINAC , proiectat de Eckert - Mauchly Computer Corporation și livrat către Northrop Corporation în 1949, care, după livrare, nu a fost niciodată funcțional. În al doilea rând, Ferranti Mark I , al cărui prototip fusese dezvoltat de Universitatea din Manchester , a fost îmbunătățit și construit într-un exemplar de către compania Ferranti și revândut la Universitatea din Manchester înFebruarie 1951. Și, în sfârșit, UNIVAC I , proiectat de Eckert - Mauchly Computer Corporation, dintre care primul a fost vândut Biroului de recensământ al Statelor Unite pe.30 martie 1951. Aproximativ douăzeci de mașini au fost produse și vândute între 1951 și 1954.
„Utilizarea tranzistoarelor la mijlocul anilor 1950 a schimbat complet jocul. Computerele au devenit suficient de fiabile pentru a fi vândute clienților plătitori știind că vor alerga suficient de mult pentru a face o treabă bună. " IC a redus dimensiunea și prețul calculatoarelor considerabil. Întreprinderile mijlocii ar putea acum să cumpere aceste tipuri de utilaje.
De circuite integrate utilizate pentru a proiecta o mai descentralizat producătorii care doresc să concureze cu gigantul IBM . Microprocesor a fost inventat în 1969 de către Ted Hoff a Intel în timpul dezvoltării unui calculator pentru firma japoneza BUSICOM . Intel va comercializa 4004 la sfârșitul anului 1971. Ted Hoff a copiat arhitectura PDP-8 , primul mini-computer și datorită tehnologiei circuitului integrat LSI ( integrare pe scară largă ) , care a făcut posibilă a pus câteva mii de tranzistori pe un cip pe care să-l poată miniaturiza funcțiile unui computer într-un singur circuit integrat. Funcția principală a microprocesorului a fost de a controla mediul său. A citit comutatoarele, tastele tastaturii și a acționat efectuând operațiile necesare (adunare, multiplicare etc.) și afișând rezultatele. Primul computer personal a fost descris în cartea lui Edmund Berkeley, Giant brain, or machines that think , în 1949, iar construcția acestuia a fost descrisă într-o serie de articole din revista Radio-Electronics începând cu numărulOctombrie 1950. În 1972, o companie franceză a dezvoltat Micral , primul microcomputer care se bazează pe microprocesorul 8008 . Dar computerul care a creat industria computerelor personale este Altair 8800, care a fost descris pentru prima dată în revista Radio-Electronics dinianuarie 1975. Bill Gates , Paul Allen , Steve Wozniak și Steve Jobs (cronologic) și-au făcut debutul pe computerul personal pe acest produs la mai puțin de șase luni de la introducere.
Calculatoarele au fost utilizate mai întâi pentru calcul (mai întâi în numere întregi, apoi în virgulă mobilă ). Cu toate acestea, ele nu pot fi comparate cu computere simple, din cauza posibilității aproape infinite de a lansa alte programe în funcție de rezultatul calculelor, sau de senzori interni sau externi (temperatură, înclinare, orientare etc. ) sau a oricărei acțiuni a operatorului sau mediul său.
Această creație a unui neologism a fost la originea mai multor traduceri ale expresiilor supercomputer , supercomputer sau supercomputer.
Experiența a învățat să distingă două aspecte într-un computer, al doilea fiind inițial subestimat:
Un computer foarte avansat din punct de vedere tehnic pentru vremea sa, cum ar fi Gamma 60 de la compania Bull , nu a avut succesul scontat, din simplul motiv că existau puține mijloace de implementare convenabilă a posibilităților sale tehnice .
De la mijlocul anilor 1980, software-ul - și completarea acestuia la servicii (instruire, întreținere etc.) - a format cea mai mare parte a costurilor echipamentelor IT, hardware-ul având doar o parte minoritară.
Calculatoarele pot fi susceptibile la bombele EMP .
Dintre toate mașinile inventate de Om, computerul este cel care se apropie cel mai mult de următorul concept antropologic: organ de intrare, organ de procesare a informației și organ de ieșire. La om, organele de intrare sunt organele senzoriale, organul de procesare este creierul al cărui software învață cu actualizări constante în timpul vieții, apoi organele de ieșire sunt mușchii. Pentru computerele moderne dispozitivele de intrare sunt tastatura și mouse-ul, iar dispozitivele de ieșire sunt monitorul, imprimanta, arzătorul de DVD etc. Cele Tehnicile folosite pentru a face aceste mașini s- au schimbat enorm de la 1940 și au devenit o tehnologie ( de exemplu , un grup industrial organizat în jurul valorii de tehnici) , în dreptul lor încă din anii 1970 . Mulți folosesc încă conceptele definite de John von Neumann , deși această arhitectură este în declin: programele nu se mai modifică singure (ceea ce ar fi considerat o practică proastă de programare), iar hardware-ul ia în considerare aceste știri. stocarea instrucțiunilor și a datelor, inclusiv în cache .
Arhitectura von Neumann a descompus computerul în patru părți distincte:
Unitatea aritmetică și logică sau UAL este elementul care efectuează operațiile elementare (adunări, scăderi ...), operatorii logici (ȘI, SAU, NI etc.) și operațiile de comparație (de exemplu, compararea egalității între două memorii) zone). UAL efectuează calculele computerizate. Unitatea de control își preia instrucțiunile din memorie. Acestea îi spun ce trebuie să comande UAL și cum va trebui să acționeze în cele din urmă în conformitate cu rezultatele pe care le va oferi. Odată ce operațiunea este finalizată, unitatea de control trece fie la următoarea instrucțiune, fie la o altă instrucțiune la care programul îi ordonă să se conecteze.
Unitatea de control facilitează comunicarea între unitatea aritmetică și logică, memorie, precum și periferice. Se ocupă de cea mai mare parte a executării instrucțiunilor din computer.
În cadrul sistemului, memoria poate fi descrisă ca o serie de celule numerotate, fiecare conținând o cantitate mică de informații. Aceste informații pot fi folosite pentru a spune computerului ce trebuie să facă ( instrucțiuni ) sau să conțină date de procesat. În majoritatea arhitecturilor , aceeași memorie este utilizată pentru ambele funcții. În calculatoarele masiv paralele, este chiar admis că instrucțiunile programului sunt înlocuite cu altele în timpul funcționării atunci când acest lucru are ca rezultat o eficiență mai mare. Această practică a fost odată obișnuită, dar cerințele de lizibilitate ale ingineriei software au făcut-o să regreseze, cu excepția acestui caz special, de câteva decenii. Această memorie poate fi rescrisă de câte ori este necesar. Dimensiunea fiecărui bloc de memorie, precum și tehnologia utilizată au variat în funcție de costuri și nevoi: 8 biți pentru telecomunicații, 12 biți pentru instrumentație (DEC) și 60 biți pentru calculatoare științifice mari (date de control). În cele din urmă s-a găsit un consens în jurul octetului ca unitate adresabilă și instrucțiuni în format de 4 sau 8 octeți.
În toate cazurile, octetul rămâne adresabil, ceea ce simplifică scrierea programelor. Tehnicile utilizate pentru producerea de slipuri au înțeles relee electromecanice, tuburi de mercur în care au fost generate unde acustice, tranzistoare individuale, nucleele de ferită și în cele din urmă circuite integrate, inclusiv milioane de tranzistoare.
Dispozitivele de intrare / ieșire permit computerului să comunice cu exteriorul. Aceste dispozitive sunt foarte importante, de la tastatură până la ecran . Placa de rețea face posibilă, de exemplu, conectarea computerelor la o rețea de calculatoare , dintre care cea mai mare este Internetul . Ceea ce au în comun toate dispozitivele de intrare este că convertesc informațiile pe care le recuperează din exterior în date care pot fi înțelese de computer. În schimb, dispozitivele de ieșire decodifică informațiile furnizate de computer pentru a le face ușor de înțeles de către utilizator.
Aceste părți diferite sunt conectate prin trei autobuze , magistrala de adrese, magistrala de date și magistrala de control. Un autobuz este o grupare a unui anumit număr de fire electrice care formează o legătură pentru transportul informațiilor binare codate pe mai mulți biți. Adresă de autobuz transportă adresele generate de CPU (Central Processing Unit) pentru a selecta un slot de memorie sau un registru intern al unuia dintre blocuri. Numărul de biți transportați de această magistrală depinde de cantitatea de memorie care trebuie adresată. Magistrala de date transportă datele schimbate între diferitele elemente ale sistemului. Magistrala de control poartă diferite semnale de sincronizare necesare pentru funcționarea sistemului: semnal de citire (RD), a semnalului de scriere (WR), semnal de selecție (CS: Chip Select ).
Miniaturizarea face posibilă integrarea UAL și a unității de control într-un singur circuit integrat cunoscut sub numele de microprocesor . De obicei, memoria este localizată pe circuite integrate apropiate de procesor, o parte din această memorie, memoria cache , fiind posibilă situată pe același circuit integrat ca UAL.
Ansamblul este, pe majoritatea arhitecturilor, completat de un ceas care ciclează procesorul. Desigur, vrem să fie cât mai rapid posibil, dar nu putem crește viteza fără limite din două motive:
Din 2004, tendința a fost de a grupa mai multe UAL-uri în același procesor, sau chiar mai multe procesoare în același cip. Într-adevăr, miniaturizarea progresivă (vezi Legea lui Moore ) o permite fără prea multe schimbări de cost. O altă tendință, începând cu 2006 la ARM , a fost spre microprocesoarele fără ceas: jumătate din disiparea căldurii se datorează de fapt semnalelor de ceas atunci când microprocesorul funcționează; în plus, un microprocesor fără ceas are un consum aproape zero atunci când nu funcționează: singurul semnal de ceas necesar este cel destinat reîmprospătării amintirilor . Acest activ este important pentru modelele portabile.
Principala abatere funcțională de astăzi de la modelul von Neumann este prezența pe unele arhitecturi a două cache diferite: unul pentru instrucțiuni și unul pentru date (în timp ce modelul von Neumann a specificat o memorie comună pentru ambele). Motivul acestei discrepanțe este că modificarea de către un program a propriilor instrucțiuni este considerată astăzi (cu excepția mașinilor foarte paralele) ca o practică care trebuie evitată. În consecință, dacă conținutul cache-ului de date trebuie rescris în memoria principală atunci când este modificat, se știe că cel al cache-ului de instrucțiuni nu va trebui să fie niciodată, prin urmare simplificarea circuitelor și câștigul în performanță.
În instrucțiunile pe care computerul poate înțelege nu sunt cele ale limbajului uman. Hardware-ul știe doar să execute un număr limitat de instrucțiuni bine definite. Instrucțiunile tipice înțelese de un computer sunt, de exemplu:
Majoritatea instrucțiunilor constau din două câmpuri: unul care indică ce trebuie făcut, numit opcode , iar celălalt care indică unde să o facă, numit operand .
În cadrul computerului, instrucțiunile corespund codurilor - codul pentru o copie fiind de exemplu 001. Setul de instrucțiuni acceptate de un computer se numește limbajul său de mașină , limbă care este o succesiune de cifre binare , deoarece instrucțiunile și datele care sunt înțeles de procesor ( CPU ) constă numai din 0 (zero) și 1 (unu) :
În general, acest tip de limbaj nu este utilizat, deoarece este preferat de ceea ce se numește un limbaj de nivel înalt, care este apoi transformat în limbaj binar de un program special ( interpret sau compilator, după cum este necesar). Programele astfel obținute sunt programe compilate care pot fi înțelese de computer în limba sa maternă. Unele limbaje de programare , cum ar fi asamblorul, sunt numite limbaje de nivel scăzut, deoarece instrucțiunile pe care le folosesc sunt foarte asemănătoare cu cele ale computerului. Prin urmare, programele scrise în aceste limbi depind foarte mult de platforma pentru care au fost dezvoltate. Limbajul C , mult mai ușor de citit decât de asamblare, face mai ușor pentru a produce programe. Din acest motiv, s-a văzut că este utilizat din ce în ce mai mult pe măsură ce costurile hardware scad și salariile orare ale programatorilor cresc .
Programele de calculator sunt (de obicei lungi) liste de instrucțiuni care pot fi executate de un computer. Multe programe conțin milioane de instrucțiuni, unele efectuate în mod repetat. Astăzi, un computer personal execută câteva miliarde de instrucțiuni pe secundă. De la mijlocul anilor 1960 , computerele rulează simultan mai multe programe . Această posibilitate se numește multitasking . Acesta este cazul tuturor computerelor moderne. În realitate, fiecare miez de procesor execută un singur program odată, comutând între programe ori de câte ori este necesar. Dacă viteza procesorului este suficient de mare pentru a putea fi executate numărul de sarcini , utilizatorul va avea impresia de execuție simultană a programelor. Prioritățile asociate diferitelor programe sunt, în general, gestionate de sistemul de operare .
Sistemul de operare este programul central care conține programele de bază necesare pentru buna funcționare a aplicațiilor de calculator. Sistemul de operare alocă resursele fizice ale computerului (timpul procesorului, memoria etc.) diferitelor programe care rulează. De asemenea, oferă instrumente software (cum ar fi driverele) pentru a le facilita utilizarea diferitelor periferice fără a fi nevoie să cunoască detaliile fizice.
IBM 370 (1972).
HP 2116 (1974).
Server VAX (1975).
IBM PC 5150 în 1983.
Supercomputerul Columbia către NASA în 2004.
Acer Aspire 8920 (2012).
„Mașina aritmetică produce efecte care sunt mai aproape de gândire decât orice fac animalele; dar nu face nimic care să îi facă pe oameni să spună că are putere de voință, ca și animalele. "
„ ... În mai puțin de doi ani el a schițat multe dintre caracteristicile principale ale computerului modern. Un pas crucial a fost adoptarea unui sistem de cărți perforate derivat din țesătura Jacquard. "