Računalnik: Razlika med redakcijama

'''Računálnik''' ({{jezik-en|computer}}) je [[naprava]] ali sistem, ki je sposoben izvajati zaporedje operacij ([[algoritem]]). Pri tem procesira [[Informacija|informacije]], običajno v obliki numeričnih ali [[Logika|logičnih]] operacij, ali procesiranja [[Podatek|podatkov]], za kar uporablja [[Vhodno-izhodna enota|vhodno-izhodne naprave]].{{sfn|Kodek|1994}}<ref name="sova">{{navedi knjigo |author=Cankarjeva založba |year=1988 |title=Leksikon Cankarjeve založbe |publisher= |isbn=86-361-0221-9 |cobiss=486659 |pages=1202}}</ref><ref>{{navedi splet |url=http://bos.zrc-sazu.si/cgi/a03.exe?name=sskj_testa&expression=ra%C4%8Dunalnik&hs=1 |title=SSKJ: Računalnik |accessdate=6.11.2014 |date= |format= |work=[[ZRC SAZU]] }}</ref> Ker se zaporedje izvajanja operacij s spremembo [[Programska oprema|programa]] lahko spremeni, lahko računalnik uporabljamo za različne namene.

Sodobni računalniki, ki temeljijo na [[Integrirano vezje|integriranih vezjih]], so miljonkrat do miljardokrat zmogljivejši od zgodnejših naprav, in zasedajo le drobec prvotnega prostora.<ref>Zgodnji računalniki kot sta [[Colossus (računalnik)|Colossus]] in [[ENIAC]] sta bila sposobna procesirati med 5 in 100 operacij na sekundo. Moderni “[[commodity]]” [[microprocesor]]ji (od 2007) lahko procesirajo milijardo operacij na sekundo, in kar nekaj teh operacij je bolj zapletena in uporabna od operacij zgodnejših računalnikov.{{cite web|url=http://www.intel.com/cd/channel/reseller/asmo-na/eng/products/mobile/processors/core2duo_m/feature/index.htm|title=Intel Core2 Duo Mobile Processor: Features|publisher=Intel Corporation|accessdate=20 June 2009}}</ref> Enostavni računalniki so dovolj majhni, da se jih lahko umesti v [[mobilna naprava|mobilne naprave]]. [[mobilno računalništvo|Mobilne računalnike]] in druge prenosne naprave ([[Telefon|telefonetelefon]]e, elektronske naprave ipd.) lahko napajajo majhne [[baterija (elektrika)|baterije]]. Osebni računalniki so v svojih različnih oblikah ikona [[Informacijska doba|informacijske dobe]] in običajno ljudje pomislijo na njih, ko je govora o »računalnikih«. Vendar je številčno najobširnejša uporaba računalnikov v vgrajenih računalnikih v napravah, od [[Pametni telefon|pametnih telefonov]] preko [[avto]]mobilov do [[Lovsko letalo|lovskega letala]], in od igrač do [[industrijski robot|industrijskih robotov]].

Prve računske stroje je zasnoval že francoski matematik Blaise Pascal (seštevanje in odštevanje) in nemški matematik Gottfried Leibniz (množenje in deljenje) v 17.stoletju. Ta sta omogočila osnovne kalkulatorske dosežke. Na tej napravi so opazno nadaljevali razvoj, a največji dosežek se je zgodil v okviru Analitičnega društva Univerze Cambridge. [[Charles Babbage]], angleški strojni [[Inženir|inženir]] in polimatematik, je prvi začrtal način delovanja programabilnega računalnika, ki je sledil navodilom po tablicah z luknjicami in je opazno obogatil Pascalovo zasnovo s strojniškim znanjem. Stroj je deloval na paro in je po zasnovi in uporabi diferencialnih izračunov prvi in najpomembnejši preskok v razvoju računalniškega stroja. Babbage je običajno označen kot oče računalnika<ref>{{cite book | author=Halacy, Daniel Stephen | title = Charles Babbage, Father of the Computer | year = 1970 | publisher=Crowell-Collier Press | isbn = 0-02-741370-5 }}</ref>. Babbage je v zgodnjem 19. stoletju zasnoval in izumil prvi mehanični računalnik. Pri vpeljevanju diferencialnih izračunov in kotnih funkcij pri izračunavanju težjih matematičnih podvigov se je oprl na delo francoskega matematika Gasparda de Pronya, ki je pri delu logaritmičnih tabel in trigonometrije prepuščal po zgledu na industrijsko metodo tekočega traku izračune manjših delov računskega izraza preprostih delavcem, ki so opravili svoje delo in prepustili drugi skupini izračune. Po delu na njegovem revolucionarnem diferenčnem stroju, zasnovanemu za pomoč pri navigacijskih izračunih, je leta 1833 spoznal, da je možna izvedba tudi mnogo bolj zapletene naprave, t. i. ''analitični stroj''. Vnos programov in podatkov je predvidel s pomočjo [[Luknjana kartica|luknjanih kartic]], iznajdbo, ki je v tistem času omogočala krmiljenje [[Tkalstvo|tkalnih]] strojev. Kot izhod naj bi naprava uporabljala tiskalnik, črtalnik in zvonec. Stroj naj bi ravno tako bil zmožen luknjanja kartic s številkami, kar bi lahko uporabil kasneje med procesom izračunavanja. Stroj naj bi vključeval tudi aritmetično logično enoto (angl. ''arithmetic logic unit'', ALU), nadzornika tokov v obliki pogojnega vejenja in programskih zank, in naj bi vseboval tudi spomin, kar vse skupaj perdstavlja obliko, ki bi jo s sodobnimi pojmi opisali kot [[Alan Turing|Turingovemu]] [[Turingov stroj|stroju enakovredno]].<ref name="babbageonline">{{cite web|url=http://www.sciencemuseum.org.uk/onlinestuff/stories/babbage.aspx?page=5|title=Babbage|work=Online stuff|publisher=Science Museum|date=2007-01-19 |accessdate=2012-08-01}}</ref><ref>{{cite web|url=http://www.newscientist.com/article/mg20827915.500-lets-build-babbages-ultimate-mechanical-computer.html|title=Let's build Babbage's ultimate mechanical computer|work=opinion|publisher=New Scientist|date= 23 December 2010|accessdate=2012-08-01}}</ref>

Stroj je bil približno stoletje pred časom. Vse sestavne dele bi morali izdelati ročno, kar je bil velik problem za napravo, sestavljeno iz tisočev sestavnih delov. Sčasoma je zaradi odločitve angleške vlade, da zaustavi financiranje, projekt počasi zamrl. V razvoju se je Babbagu pridružila tudi [[Ada Lovelace]], sicer hčer [[George Noel Gordon Byron|lorda Byrona]], ki je znanstveni skupnosti predstavila nadaljnji razvoj Analitičnega stroja in tako prva predstavila vse možnosti sodobnega osebnega računalnika. Poleg Babbegeve zamisli stroja, ki lahko opravlja različne naloge, je ona dodala tudi dimenzijo izračunavanja tudi drugačnih vrednosti, ki se lahko prenesejo v glasbo, besede, simbolne vrednosti. Kot del predstavitve analitičnega stroja je ponudila tudi način, kako bi tak stroj lahko izračunaval naloge in tako velja za prvega računalniškega programerja. Ada Lovelace je ponudila Babbagu tudi poslovno sodelovanje, ki ga ta ni sprejel, ker se je opiral na vladno pomoč pri razvoju. Tako Ada Lovelace kot Babbage sta končala v revščini, Lovelace ni nadaljevala z objavljanjem znanstvenih del in postala kasneje celo odvisnik od igranja na srečo in opiatov.<ref>{{Navedi knjigo|title=The Innovators, How a Group of Hackers, Geniuses, and Geeks Created the Digital Revolution|last=Isaacson|first=Walter|publisher=Simon&Shuster|year=2014|isbn=978-1-47113-879-9|location=|page=32|cobiss=}}</ref>

Babbageov neuspešen poskus dokončati napravo bi lahko v največji meri pripisali ne samo političnim in finančnim razlogom, temveč tudi njegovi želji razviti vedno bolj zmogljiv računski stroj in napredovati hitreje, kot bi kdorkoli drug lahko sledil. Kakorkoli, njegov sin, Henry Babbage, je po njegovi smrti v letu 1888 uspešno sestavil poenostavljeno verzijo računske enote analitičnega stroja (''mlin''). Leta 1906 je uspešno prikazal njegovo uporabo pri preračunavanju tablic.

Način delovanja sodobnega računalnika je prvi v svoji razpravi ''O izračunljivih številih'' leta 1936 opisal računalniški znanstvenik [[Alan Turing]]<ref>[http://plms.oxfordjournals.org/cgi/reprint/s2-42/1/230 Proceedings of the London Mathematical Society]</ref>. Turing je ponovno določil meje dokazov in izračunov, ki jih je leta 1931 nakazal [[Kurt Gödel]]; Gödelov splošni formalni jezik na osnovi aritmetike je nadomestil z izmišljenimi in prav tako formalnimi napravami, ki so postale znane kot [[Turingov stroj|Turingovi stroji]]. Dokazal je, da bi neka taka naprava lahko bila sposobna izvesti katerokoli nedvoumno matematično operacijo, če bi le bila predstavljena v obliki [[Algoritem|algoritma]]. Dokazal je tudi, da ni rešitve za tako imenovani ''Entscheidungsproblem'' (odločitveni problem), in sicer tako, da izračunljivost problema za Turingov stroj ni vnaprej določena: na splošno ni možno z algoritmom za katerikolo izbrano kombinacijo vhodnih podatkov in algoritmov določiti, ali bo posamezni Turingov stroj program zaključil ali bo tekel do neskončnosti.

Vpeljal je tudi izraz »Splošni stroj« (sedaj bolj znan kot [[splošni oz. univerzalni Turingov stroj]]), ki je izraz za stroj, ki lahko izvede katerokoli operacijo drugega računskega stroja, ali, z drugimi besedami, računsko operacijo ali izračun na osnovi programa, shranjenega na traku, s čimer dosežemo programabilnost naprave. [[John von Neumann|Von Neumann]] je potrdil, da je osnovni koncept sodobnega računalnika plod teh Turingovih spoznanj.<ref>"von Neumann&nbsp;... firmly emphasized to me, and to others I am sure, that the fundamental conception is owing to Turing—insofar as not anticipated by Babbage, Lovelace and others." Letter by [[Stanley Frankel]] to [[Brian Randell]], 1972, quoted in [[Jack Copeland]] (2004) ''The Essential Turing'', p22.</ref> Turingovi stroji so še danes osnovni predmet računske teorije. Razen omejitev, ki so posledica njihovih končnih spominskih zmožnosti, za sodobne računalnike privzemamo, da so popolni po Turingu, kar pomeni, da imajo univerzalnemu Turingovemu stroju ustrezajočo zmožnost izvajanja algoritmov.

ENIAC je združeval visoko hitrost elektronike in zmožnost programabilnosti za razreševanje zahtevnih problemov. Sešteval in odšteval je lahko 5000 krat v sekundi, tisočkrat hitreje kot katerakoli naprava tistega časa. Vseboval je tudi module za množenje, deljenje in kvadratni koren. Vgrajeni spomin je bil omejen na 20 besed (okoli 80 [[Byte|bytov]]). Gradnjo sta nadzorovala [[John Mauchly]] in [[J. Presper Eckert]] na Univerzi v Pennsylvaniji (University of Pennsylvania); ENIACova razvoj in izgradnja sta trajala od 1943 do polne operativnosti konec 1945. Naprava je bila velikanska, tehtala je 30 ton, uporabljala 200 [[Kilowatt|kilowattovkilowatt]]ov električne moči in vsebovala preko 18,000 vakuumskih cevi, 1.500 [[rele]]jev, in stotine tisočev [[Upor (elektrotehnika)|upor]]ov, [[Kondenzator|kondenzator]]jev in [[induktor]]jev.<ref name="Eniac">[http://www.techiwarehouse.com/engine/a046ee08/Generations-of-Computer Generations of Computers]</ref>

Na Univerzi v Manchestru je skupina pod vodstvom [[Tom Kilburn|Toma Kilburna]] zasnovala in zgradila napravo, ki je uporabljala novo odkrite tranzistorje namesto cevi.<ref>{{Citation|last=Lavington|first=Simon|title=A History of Manchester Computers|year=1998|edition=2|publisher=The British Computer Society|location=Swindon|pages=34–35}}</ref> Njihov prvi tranzistorski računalnik, in s tem tudi prvi na setu, je bil dokončan leta 1953, druga različica pa aprila 1955. Kljub temu pa je naprava vsebovala cevi, s pomočjo katerih je delovala pri 125 &nbsp;kHz in brala ter zapisovala na spominske magnetne bobne, zaradi česar ni bila prva popolnoma tranzistorska naprava na svetu. Ta naziv gre računalniku [[Harwell CADET]] iz leta 1955,<ref>{{citation |doi=10.1049/esej:19980301 |last=Cooke-Yarborough |first=E. H. |title=Some early transistor applications in the UK |journal=Engineering and Science Education Journal |volume=7 |issue=3 |pages=100–106 |publisher=IEE |date=junij 1998 |url=http://ieeexplore.ieee.org/stamp/stamp.jsp?arnumber=00689507 |issn=0963-7346 |accessdate=7. junij 2009}} {{subscription required}}</ref> ki ga je izdelal elektronski odsek [[Atomic Energy Research Establishment]] v [[Harwell]]u.<ref>{{cite book | last = Cooke-Yarborough | first = E.H. | title = Introduction to Transistor Circuits | publisher = Oliver and Boyd | year = 1957 | location = Edinburgh | pages = 139}}</ref><ref name="ieeexplore.ieee">{{cite journal | last = Cooke-Yarborough | first = E.H. | title = Some early transistor applications in the UK | journal = Engineering and Science Education Journal | volume = 7 | issue = 3 | pages = 100–106 | publisher = IEE | location = London, UK | date = June 1998 | url = http://ieeexplore.ieee.org/stamp/stamp.jsp?arnumber=00689507 | issn = 0963-7346 | accessdate = 2009-06-07 | doi = 10.1049/esej:19980301}}</ref>

Iznajdba je najavila eksplozijo komercialne in osebne rabe računalnikov in je vodila do izuma [[mikroprocesor]]ja. Določitev, točno katera naprava je bila prvi mikroprocesor, je težka, deloma tudi zaradi pomanjkanja splošno sprejete definicije pojma »mikroprocesor«. Večinoma je nesporno, da je bil prvi enočipni mikroprocesor [[Intel 4004]] iz leta 1971,<ref>{{Citation|last=Intel_4004|title=Intel's First Microprocessor—the Intel 4004|publisher=Intel Corp.|date=november 1971|url=http://www.intel.com/museum/archives/4004.htm|accessdate=17.5.2008}}</ref> ki so ga zasnovali in opredmetili [[Marcian Hoff|Ted Hoff]], [[Federico Faggin]] in Stanley Mazor v podjetju [[Intel]].<ref> Površina čipa Intel 4004 (1971) je bila 12&nbsp;mm², vseboval je 2.300 tranzistorjev; za primerjavo, procesor Pentium Pro je imel površino 306&nbsp;mm², vseboval je 5.5 milijona tranzistorjev.{{citation|last1= Patterson |first1= David |last2= Hennessy|first2= John|year=1998|title= Computer Organization and Design |location= San Francisco|publisher=[[Morgan Kaufmann]]|isbn = 1-55860-428-6|pages=27–39}}</ref>

Nadaljevanje minituarizacije računalniških naprav, napredek v trajanju avtonomije prenosnih baterij in drugi dejavniki so v 1990-ih botrovali vedno večji popularnosti [[Prenosnik|prenosnih računalnikov]].{{citation needed|date=April 2014}} Isti razlogi so izdelovalcem omogočili vgradnjo vedno manjših in zmogljivejših sestavnih delov v [[Mobilni telefon|mobilne telefone]]. Kasneje se pojavijo tako imenovani [[Pametni telefon|pametni telefon]], ki uporabljajo različne [[Operacijski sistem|operacijske sisteme]] ter na tržišču postajajo po številu prevladujoče računalniške naprave; tako so izdelovalci samo za drugo četrtletje leta 2013 poročali o prodaji 213 milijonov naprav.<ref>http://www.idc.com/getdoc.jsp?containerId=prUS24239313</ref>

Računalnik je naprava, ki obdeluje podatke v skladu s seznamom ukazov, katerega imenujemo [[Računalniški program|program]]. Računalniki se pojavljajo v številnih fizičnih oblikah. Dandanes so enostavni računalniki lahko narejeni tako majhni, da se jih lahko vgradi v ročno [[Ura (naprava)|uro]], poganja pa jih [[baterija (elektrika)|baterija]] ure. Osebni računalniki (angl. ''Personal Computer; PC'') mnogih izvedb so simboli informacijske dobe in so po mnenju mnogih to, kar bi naj pomenila beseda »računalnik«. Kljub temu je najpogostejša oblika računalnika v današnji rabi vgradni računalnik. Vgradni računalniki so majhne, preproste naprave, ki so pogosto uporabljene za nadzor nad drugimi napravami, najdemo jih lahko npr. v vojaških letalih, tovarniških robotih, digitalnih kamerah in celo otroških igračah.

* [[Notranji pomnilnik|Centralni pomnilnik]] shranjuje podatke in programske instrukcije: [[Bralno-pisalni pomnilnik|RAM]], [[Bralni pomnilnik|ROM]]

* Izhodne enote prenašajo rezultate iz centralnega pomnilnika na izhodne enote: [[tiskalnik]], [[zaslon]], [[Zvočnik (naprava)|zvočnik]], ...