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Computador pessoal. História da invenção e produção

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Um computador é um dispositivo ou sistema capaz de realizar uma sequência de operações determinada, bem definida e variável.

Computador pessoal
Computador

O computador hoje em dia tomou o mesmo lugar que o telefone, o carro e a TV. Mas, aparentemente, esses são apenas os primeiros arautos da era total da informatização que está chegando nas próximas décadas.

Em todos os aspectos, o computador é um fenômeno completamente extraordinário. Talvez nenhuma outra invenção tecnológica antes dele tenha se mostrado tão rapidamente, não tenha se desenvolvido tão rapidamente e não tenha permeado todas as esferas de nossa vida de forma tão multifacetada. Os computadores já se tornaram indispensáveis ​​no trabalho de escritório, negócios, assuntos militares, ciência, tecnologia e centenas de outras atividades profissionais. Eles estão rapidamente se enraizando nos campos da arte, política e esportes.

A importância que os computadores conseguiram ocupar na vida privada das pessoas, na sua recreação e comunicação mútua é enorme. Mas tudo isso, talvez, sirva apenas como uma preparação ou o primeiro prenúncio de uma grandiosa revolução da informação que está chegando nas próximas décadas. Porque é o computador que terá de desempenhar o papel dessa chave mágica, dessa janela mágica, com a ajuda da qual cada indivíduo, através das redes globais de computadores, poderá aceder a toda a riqueza de informação acumulada pela humanidade.

Embora em nosso tempo as operações de computação não sejam de forma alguma a principal e, em todo caso, não a única área de aplicação do computador, historicamente deve sua aparição ao desenvolvimento da tecnologia computacional. A primeira geração de computadores, esses computadores rígidos e de baixa velocidade, foram os pioneiros da tecnologia da computação. Como lembramos, eles rapidamente desapareceram de cena, nunca encontrando uma ampla aplicação comercial devido à falta de confiabilidade, alto custo e programação difícil. Eles foram substituídos por computadores de segunda geração. Os semicondutores tornaram-se o elemento base dessas máquinas. As velocidades de comutação dos primeiros transistores imperfeitos já eram centenas de vezes maiores do que as das válvulas a vácuo, a confiabilidade e a eficiência também eram várias ordens de grandeza maiores. Isso imediatamente expandiu o escopo do computador. Tornou-se possível instalá-los em navios e aeronaves.

A demanda por computadores cresceu rapidamente. Os primeiros computadores seriais em transistores surgiram em 1958 simultaneamente nos EUA, Alemanha e Japão. Em 1962, começou a produção em massa de circuitos integrados, mas já em 1961 foi criado um computador experimental em 587 microcircuitos. Em 1964, a IBM lançou a produção de máquinas IBM-360 - a primeira série em massa de computadores baseados em elementos integrados. Pela primeira vez, tornou-se possível ligar máquinas em complexos e, sem nenhuma alteração, transferir programas escritos para um computador para qualquer outro desta série. Assim foi realizada a padronização de hardware e software dos computadores. No total, a série incluiu 9 máquinas de diferentes níveis de complexidade com um tempo de operação adicional de 206 a 0,18 microssegundos.

Durante vários anos, foram vendidos 19 mil computadores desta série de diferentes classes. A partir disso podemos concluir que com o advento das máquinas de terceira geração, a demanda por computadores cresceu ainda mais. Muitas empresas industriais e comerciais começaram a adquiri-los. Criados em 1971, os microprocessadores da Intel foram um sucesso comercial extraordinário, pois forneceram uma solução para uma gama bastante grande de tarefas operacionais a um custo baixo. Em 1976, surgiram as primeiras máquinas da quarta geração em grandes circuitos integrados - as americanas Cray-1 e Cray-2 com velocidade de 100 milhões de operações por segundo. Continham cerca de 300 mil chips (microcircuitos).

Então, em poucas palavras, parecia a pré-história do computador pessoal. Ninguém planejou o surgimento desse tipo de máquina. Ele caiu, figurativamente falando, como neve em sua cabeça. Tudo começou no mesmo ano de 1976, quando dois técnicos americanos empreendedores de vinte anos sem educação especial, Stefan Wozniak e Steve Jobs, criaram o primeiro computador pessoal pequeno, mas promissor, em uma oficina primitiva localizada em uma garagem comum. Foi chamado de "Apple" ("Apple") e foi originalmente destinado a videogames, embora também tivesse recursos de programação. Jobs mais tarde fundou a Apple Computer, pioneira na produção em massa de computadores pessoais. A demanda por eles superou todas as expectativas.

Computador pessoal
Macintosh 128K

Em pouco tempo, a empresa de Jobs tornou-se uma grande e próspera empresa. Isso forçou outras empresas a prestar atenção no mercado de computadores pessoais. Muitos modelos de "carros pessoais" de vários conceitos apareceram à venda. Em 1981, a IBM lançou seu primeiro computador pessoal, o IBM PC. Seu sucesso em todo o mundo foi enorme, em grande parte devido ao excelente microprocessador de 16 bits Intel-8088 e ao software soberbamente projetado da Microsoft. O próximo modelo PC/XT, lançado em 1983, tinha 640 KB de RAM, disco rígido e alto desempenho. Em 1986, apareceu um modelo de PC / AT ainda mais avançado baseado no microprocessador Intel-80286. No final da década, os computadores IBM tornaram-se os mais massivos e populares.

O que é um computador pessoal? Independentemente da complexidade de um computador, seu diagrama de blocos pode ser dividido em três grandes seções: memória, processador e equipamento periférico. A memória serve para armazenar números e comandos lógicos (que também são armazenados nela em um código numérico) e funciona em constante comunicação com o processador e, quando necessário, é conectada a dispositivos periféricos. Fisicamente, a memória é dividida em células condicionais separadas, cada uma contendo exatamente um número de comprimento fixo.

Uma célula de máquina é caracterizada por uma certa microestrutura que determina quantas unidades binárias de informação (bits) podem ser escritas nela. Um bit corresponde a um bit da célula. Esta parte da célula, como já mencionado, pode estar em um dos dois estados - eles correspondem aos valores condicionais "zero" e "um". Oito bits formam uma unidade maior de informação - um byte, com o qual você pode representar na memória uma letra do alfabeto, um dígito do sistema decimal, bem como qualquer sinal de pontuação ou algum outro símbolo.

Cada célula recebe um endereço, sabendo qual você pode acessar, inserir um número ou lê-lo na célula. As células de memória também armazenam um programa composto por um conjunto de instruções - prescrições elementares sobre o que a máquina deve fazer durante cada ciclo de trabalho. Finalmente, a memória é usada para armazenar os resultados intermediários da resolução do problema. O desempenho da memória é caracterizado por dois indicadores: capacidade (ou seja, quantos números codificados em forma binária podem ser colocados nela) e velocidade (ou seja, a rapidez com que esses números podem ser gravados na memória e recuperados de lá novamente). O desempenho da memória depende da velocidade com que cada célula muda de um estado para outro.

A quantidade de memória e sua velocidade, em geral, estão em conflito entre si. Ceteris paribus - quanto mais memória, menor o desempenho e quanto maior o desempenho - menos memória. Portanto, nos computadores modernos, a memória é organizada na forma de uma estrutura de várias camadas. Geralmente é feita uma distinção entre memória principal e memória externa. A memória principal, por sua vez, consiste em duas partes: memória de acesso aleatório (RAM) e memória somente leitura (ROM). O primeiro, de nível mais alto, é formado pela RAM conectada diretamente ao processador. Na memória de acesso aleatório, o tempo mínimo de acesso aos dados armazenados na memória é alcançado. O segundo escalão de memória - memória somente leitura - é conectado à RAM em caso de sobrecarga. Ele serve como uma "referência rápida", que o microprocessador acessa de tempos em tempos para obter as informações necessárias ou programas aplicativos. Sua velocidade é várias ordens de magnitude menor do que na RAM, mas possui um volume muito maior. Além disso, quando o computador é desligado, as informações dele não são apagadas.

A memória externa refere-se a vários dispositivos capazes de armazenar grandes quantidades de informações. São unidades de disco magnético, fitas magnéticas, etc. Seu desempenho pode ser várias ordens de magnitude menor do que em dispositivos de memória principal, mas eles podem ter uma capacidade enorme - vários milhões ou bilhões de bytes. Inicialmente, um gravador de fita cassete convencional servia como um dispositivo de memória externa para um computador.

Com o tempo, os disquetes (discos magnéticos macios semelhantes a uma pequena placa fechada em um envelope especial; sua capacidade é de cerca de 1 a 1,4 MB) começaram a se espalhar. As informações da memória do computador para um disquete e de um disquete para a memória do computador são gravadas usando uma unidade de disco - um dispositivo especial de entrada e saída de dados. Um cassete de fita pode armazenar tanta informação quanto um disquete, mas o tempo necessário para acessar um programa ou elemento de dados para unidades de fita magnética é muito maior do que para uma unidade de disco magnético. Isso é compreensível, pois as informações da fita são gravadas como uma longa sequência de bits e, para ler as informações necessárias, é necessário rebobinar a fita inteira. Agora, os discos rígidos (discos rígidos) são usados ​​como um dispositivo de memória externo.

A unidade mais importante de qualquer computador é o processador. Seu papel é desempenhado em um computador por um microprocessador - um circuito integrado em um cristal de silício. O microprocessador implementa o circuito lógico mais complexo, que pode ser considerado o “coração e cérebro” da máquina. O próprio nome do bloco fala de suas funções ativas. De fato, o processador está envolvido no processamento, de acordo com o programa, das informações contidas na memória. Em cada ciclo de trabalho, o processador realiza uma operação lógica ou computacional. A base do processador são os circuitos lógicos: unidade de controle, unidade lógica aritmética e registradores. O dispositivo de controle controla a operação de todos os componentes do computador; a entrada deste circuito recebe códigos de comando da memória, que são convertidos em um conjunto de pulsos de controle enviados aos pontos desejados do circuito do computador.

A operação do dispositivo de controle pode ser comparada às ações de um maestro em uma orquestra, que, guiado pelas notas de uma obra musical, com o auxílio de uma batuta de maestro, indica a grupos de músicos e músicos individuais o início e o fim pontos de partes da obra musical que está sendo executada. A unidade lógica-aritmética é projetada para realizar operações aritméticas e lógicas. Os registradores são dispositivos digitais eletrônicos para armazenamento temporário de informações na forma de um número binário. Se o registrador puder armazenar simultaneamente 8 bits (oito caracteres binários), ele é chamado de oito bits. Se houver 16 dezesseis bits, e assim por diante. Os registradores são especializados em suas funções. Alguns servem apenas para armazenar informações, outros atuam como contadores de comandos executados, outros servem para lembrar os endereços dos comandos executados, etc.

O equipamento periférico de computador é uma grande família de dispositivos simples e complexos, cujo principal significado é fornecer comunicação entre o computador e o mundo exterior. Em primeiro lugar, o computador deve ser dotado da capacidade de perceber informações. Isso é o que os dispositivos de entrada fazem. O principal dispositivo de entrada é o teclado. Contém teclas alfanuméricas para inserção de números e textos, bem como teclas para controle do cursor, troca de modos e registros, e para outros fins. As teclas do teclado estão localizadas quase da mesma forma que em uma máquina de escrever.

O principal dispositivo para exibição de informações é um display (monitor). O mouse é de grande importância no diálogo entre o usuário e o computador. Um mouse é um pequeno dispositivo que desliza sobre uma superfície plana. As coordenadas relativas de seu movimento são transmitidas ao computador e processadas de forma a controlar os movimentos na tela de exibição de um marcador especialmente selecionado, que é chamado de cursor. Essa maneira de posicionar e especificar objetos na tela é muito conveniente. Com essa organização do diálogo, várias versões pré-compostas de comandos são exibidas na tela. Ao apontar o cursor para um deles, o usuário dá um comando. Assim, uma pessoa que não tem nem ideia remota de programação pode trabalhar com sucesso em um computador.

O dispositivo de saída mais utilizado é um dispositivo de impressão ou impressora. Mas também pode ser um plotter gráfico (plotter) para exibir gráficos e desenhos. Até recentemente, as impressoras matriciais eram as mais utilizadas. Neles, a imagem de personagens individuais é construída em uma matriz de 9 por 9 pontos e é formada por golpes na fita de tinta das hastes mais finas. O número de hastes geralmente é 9, de modo que os pontos dentro de sua matriz se tocam, formando linhas contínuas. É fácil criar fontes arbitrárias nessas impressoras, bem como produzir quaisquer gráficos. Maior qualidade de impressão é fornecida por impressoras a jato de tinta que permitem vários níveis de brilho e impressão em cores. O princípio de funcionamento de tais impressoras baseia-se no fato de que as menores gotas de tinta são ejetadas no papel pelo controle do programa de um bico que se move horizontalmente, formando a imagem necessária.

As impressoras a laser fornecem impressão de alta qualidade em alta velocidade. Assim como as fotocopiadoras, as impressoras a laser utilizam um processo de impressão xerográfica, mas a diferença é que a imagem é formada pela exposição direta (iluminando) dos elementos fotossensíveis da impressora com um feixe de laser. As impressões feitas dessa maneira não têm medo de umidade, são resistentes à abrasão e ao desbotamento. A qualidade desta imagem é muito alta.

Como em qualquer computador, uma parte necessária e integral de um computador é seu software. É quase impossível trabalhar nele sem o programa apropriado. A classe de programas mais importante para cada computador deve ser considerada seu sistema operacional, que suporta o funcionamento de todos os demais programas, garante sua interação com o hardware e fornece ao usuário a capacidade de gerenciar o computador em geral. Este sistema converte comandos e ações executados por uma pessoa em um computador em longos conjuntos de comandos curtos e simples que um computador pode entender. Não há muitos sistemas operacionais. Em 1974, foi desenvolvido o sistema CP/M, que marcou o início da criação de sistemas operacionais para computadores pessoais de 8 bits.

O sucesso deste sistema deveu-se à sua extrema simplicidade e compacidade, bem como ao facto de exigir muito pouca memória. Em 1981, junto com os computadores IBM PC, surgiu o sistema operacional MS-DOS - o sistema operacional de disco da Microsoft, que se tornou o principal sistema operacional para computadores de 16 bits.

O primeiro sistema Windows 95 da Microsoft foi lançado em 1995. Suas características distintivas foram: uma nova interface de usuário, suporte para nomes longos de arquivos, detecção automática e configuração de periféricos Plug and Play, a capacidade de executar aplicativos de 32 bits e a presença de suporte TCP/IP diretamente no sistema. O Windows 95 usava multitarefa preemptiva e executava cada aplicativo de 32 bits em seu próprio espaço de endereço.

A Apple desenvolveu o Mac OS (Macintosh Operating System) para seus computadores Macintosh. As primeiras versões do Mac OS eram compatíveis apenas com Macs baseados em processadores Motorola 68k. As versões subsequentes eram compatíveis com a arquitetura PowerPC (PPC). Desde meados dos anos 2000, a Apple usa processadores Intel em seus computadores. De acordo com o EULA do Mac OS, a instalação do SO só é permitida em computadores Apple.

Autor: Ryzhov K.V.

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As microagulhas são agulhas minúsculas com menos de 1 mm de comprimento que são tão curtas que não entram em contato com os neurônios quando entram na pele, o que significa que não causam dor. Eles não perfuram a pele até o ponto de sangue, mas podem coletar fluido subcutâneo, que contém a maioria dos biomarcadores importantes.

Engenheiros de todo o mundo já desenvolveram vários tipos de microagulhas, mas até agora, criar um dispositivo prático que analisa rapidamente um líquido e produz um resultado parecia indescritível.

Cientistas japoneses superaram esse problema desenvolvendo uma maneira de combinar microagulhas porosas com sensores de papel. O resultado é um teste único barato, indolor, fácil de usar e altamente prático para diagnosticar pré-diabetes ou controlar os níveis de açúcar no sangue em diabetes.

Para produzir tal dispositivo de diagnóstico, as microagulhas são feitas primeiro. Para fazer isso, a mistura fundida de polímero biodegradável e sal é despejada nas cavidades em forma de cone da microplaca. Em seguida, o formulário é virado e o fundo das microagulhas é colocado em uma folha de papel e pressionado sob pressão. Isso faz com que a mistura penetre nos poros do papel e prenda as microagulhas. Depois de desmoldadas, as agulhas são resfriadas em uma solução especial que extrai todo o sal delas, deixando para trás milhares de orifícios ou poros por onde o fluido subcutâneo pode fluir. Finalmente, um sensor de glicose de papel é fixado à base de papel do conjunto de microagulhas usando fita dupla face.

Os cientistas testaram o adesivo em um gel de agarose no qual a glicose foi dissolvida. O líquido do gel fluiu através das microagulhas porosas para o substrato de papel e de lá para a camada do sensor. A concentração de glicose foi registrada com precisão pela mudança de cor do sensor de papel.

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