Персональный компьютер — миниатюрная электронная вычислительная машина (ЭВМ) индивидуального пользования, предназначенная для решения различного рода задач людьми различных специальностей и образовательного уровня (в том числе студентами и школьниками). Компьютер полезен как в профессиональной деятельности, так и в быту, при организации обучения и досуга. Широкое применение персональные компьютеры находят в автоматизации труда инженера, экономиста, руководителя производства и др., выполняя сложнейшие и трудоёмкие расчёты. Персональный компьютер незаменим для ученого как картотека научной литературы, систематизатор материалов по специальности, справочник, краткий энциклопедический словарь, средство для регистрации, хранения и обработки результатов научного эксперимента. Широко внедряются персональные компьютеры и в учебный процесс как в средней, так и в высшей школе. Все большее распространение получают они в быту, выполняя роль, например, адресной записной книжки, рецептурного справочника или дневника для ведения домашнего хозяйства. С их помощью можно планировать семейный бюджет, рассчитывать плату за коммунальные услуги, собирать и хранить различные полезные советы, конструировать одежду и т. д. Персональный компьютер можно также использовать для машинного обучения по различным дисциплинам, изучения иностранных языков, как партнера по игре в шашки, шахмат и т. п. Он служит незаменимым помощником в процессе воспитания и обучения детей, так как позволяет сочетать обучение и игру, что делает познавательный процесс более увлекательным и понятным.
К характерным особенностям персонального компьютера относятся: небольшие габаритные размеры (как правило, не превышающие размеров телевизора), что позволяет размещать компьютер на столе, оставляя место для телефонного аппарата, канцелярских принадлежностей и др.; возможность для пользователя работать самостоятельно (без привлечения, например, профессионального программиста или оператора); малое потребление электрической энергии (обычно не более нескольких сотен Вт).
Удобство общения человека с компьютером в сочетании с высокой надёжностью и простотой обслуживания обеспечивает пользователю наилучшие условия труда и позволяет значительно повысить его работоспособность.
Персональный компьютер представляет собой сложное устройство, состоящее из нескольких отдельных блоков. Ввод исходных данных (чисел) и программы решения задачи, т. е. последовательности математических операций, которые нужно над этими числами произвести, осуществляется устройством ввода с заранее подготовленных перфокарт, перфолент и магнитных лент, а также вручную — с помощью клавиатуры, подобной клавиатуре пишущей машинки. При работе на компьютере обычно используется клавиатура, содержащая буквы латинского и русского алфавитов, цифры и специальные символы (например, обозначения математических операций, знаки препинания, скобки). Все вводимые символы отражаются на экране дисплея — устройства для визуального (зрительного) воспроизведения информации, которая может быть представлена в виде текста, таблицы, чертежа и т. п. При вводе информации дисплей позволяет контролировать правильность вводимых команд и данных. Для исправления допущенных ошибок используется курсор — подвижная светящаяся метка на экране, расположенная под обрабатываемой строкой и указывающая пользователю место, где будет записан следующий знак (символ). Если нужно исправить ошибку, например, в числе 1248 заменить цифру «2» цифрой «3», то курсор подводят под неправильную цифру (1248), после этого нажимают клавишу «3», в результате чего получают на экране число 1348. Если в тексте появилась лишняя буква, например, напечатано слово «решение», то подводят курсор под лишнюю букву «е», нажимают клавишу «стирание», причём в середине слова пробел не возникает, так как все знаки, следующие за стертым символом, автоматически сдвигаются влево.
После набора и проверки записи текста на экране, по специальной команде пользователя этот текст перемещается в «память» персонального компьютера в виде соответствующих кодов, записанных в так называемой двоичной системе счисления, оперирующей лишь двумя цифрами — 0 и 1. С помощью двоичной системы любую информацию записывают примерно так, как это делается с помощью азбуки Морзе, использующей лишь два символа «точку» и «тире».
Хотя запись в двоичной системе оказывается достаточно длинной, однако простота арифметических операций и, главное, простота технических элементов, необходимых для записи и обработки двоичных кодов, обусловили её широкое применение в современной вычислительной технике.
Блок памяти компьютера обычно разделен на две части — оперативную (или внутреннюю) память и внешнюю память. Первая предназначена для хранения программ и данных, непосредственно участвующих в текущем вычислительном процессе. Она должна обладать высоким быстродействием, чтобы своевременно подавать данные в арифметико-логическое устройство компьютера, где и осуществляются математические операции. Оперативную память можно уподобить листу или тетрадке с записями, которые находятся на рабочем столе во время решения задач. При этом записями можно быстро воспользоваться, но объём такой памяти ограничен размерами листов, тетради и т. п. Если же требуется значительно больший объём сведений, то необходимо обратиться к внешнему источнику (например, к энциклопедии), который как бы соответствует внешней памяти машины. Внешняя память имеет значительно большую информационную емкость, но поиск информации в ней является относительно длительным процессом. Внешняя память строится на так называемых накопителях информации — магнитных лентах (аналогах обычной магнитофонной ленты) или магнитных дисках. Во втором случае запись производится на магнитном слое, которым покрыта поверхность диска, изготовленного либо из легкого металла, например, алюминия (жёсткие диски), либо из гибкой пластмассы (гибкие магнитные диски или дискетки). Ёмкость внешней памяти на лентах и дисках может достигать десятков и сотен миллионов чисел (слов).
Арифметико-логическое устройство в простейшем случае представляет собой сумматор, так как любая арифметическая операция (умножение, деление, возведение в степень и др.) может быть сведена к последовательности сложений или вычитаний (суммированию положительных и отрицательных чисел). Результаты каждой операции вновь записываются в оперативную память компьютера, затем окончательные (а в некоторых случаях и промежуточные) результаты выводятся из машины вовне.
Управляющее устройство координирует работу всех элементов машины в соответствии с заданной программой: осуществляет считывание из оперативной памяти последовательности команд, из которых состоит программа решения задачи, расшифровывает коды этих команд и управляет выполнением соответствющих математических операций в арифметико-логическом устройстве, а также обменом информации между различными блоками компьютера.
В качестве устройств вывода в персональном компьютере используются дисплей и принтер — печатающее устройство. На дисплей могут выводиться не только буквенные и цифровые тексты, с его помощью можно получать и различные изображения, причём в многоцветном исполнении (так называемая машинная графика).
В тех случаях, когда требуется получить документированные ответы, к компьютеру подключают принтер, обеспечивающий вывод текстов на бумагу.
Для успешного общения с персональным компьютером не обязательно обладать специальными знаниями в области программирования. Дело в том, что современные способы программирования основаны на применении так называемых языков высокого уровня, независимых от структуры и конструкции конкретной ЭВМ, позволяющих лаконично и емко определять задания для машины в терминах, близких к человеческой речи и используемых в профессиональной деятельности людей. Это значительно облегчает использование компьютера и позволяет вести с ним «разговорный диалог» на всех этапах его работы.
На языке программирования высокого уровня можно задать машине выполнение определённой функции, например, нахождение логарифма числа, синуса некоторого угла и др. При этом пользователь может не знать, как машина будет вычислять эту функцию, какую последовательность операций она выполнит, какие ячейки памяти будет использовать. Записанная в машине программа-переводчик (транслятор) переводит это задание на машинный язык (внутренний язык ЭВМ), который обеспечивает выполнение всех операций, необходимых для получения правильного ответа.
К настоящему времени создано большое количество языков программирования, ориентированных на различные области применения и различную квалификацию пользователей. Одним из наиболее распространённых и простых языков высокого уровня является Бейсик, чаще всего используемый при работе с персональным компьютером в режиме диалога, то есть при непосредственной связи пользователя с ЭВМ, минуя посредника — оператора. Диалоговый режим позволяет пользователю взаимодействовать с компьютером в условиях «взаимопонимания» и обеспечивает ему, как принято говорить, «дружественную реакцию» машины на любые, в том числе и ошибочные, действия.
По назначению персональные компьютеры делятся на 3 основные группы: профессиональные, предназначенные для ученых и специалистов различного профиля; учебные — для студентов вузов и техникумов, учащихся средних школ и ПТУ; бытовые. Профессиональные компьютеры содержат самый широкий комплект оборудования и являются наиболее универсальными; учебные и бытовые, имеющие более низкую производительность, допускают использование в качестве дисплея и внешней памяти бытовых телевизоров и магнитофонов.
На базе персональных компьютеров, установленных в цехах, отделах и лабораториях заводов, научно-производственных объединений и институтов, могут создаваться локальные (местные) компьютерные сети, которые позволяют осуществлять обмен информацией между подразделениями, облегчают организацию совместного решения поставленных задач. Такие сети создаются, как правило, и в учебных классах, где все компьютеры учащихся соединяются с компьютером преподавателя, дополнительно оснащенным дисковыми накопителями и принтерами. Это даёт возможность преподавателю проследить за работой любого ученика не только с помощью дисплея, но и получить распечатку составленной им программы и результатов вычислений. Наличие внешней памяти позволяет записать программу и весь ход решения задачи. Кроме того, на магнитных дисках можно хранить ряд программ, которые могут быть переданы в процессе обучения на компьютеры учащихся.
За последние годы отечественной промышленностью выпущено несколько десятков типов персональных компьютеров. Среди них наиболее популярны ДВК (диалоговый вычислительный комплекс), имеющий несколько модификаций, «Электроника» (также несколько моделей), ЕС-1840, «Агат» и др. Специально для обучения в школах и ПТУ освоен выпуск персональных компьютеров «Корвет» и «КУВТ». К дешевым ученическим и бытовым компьютерам относятся «Микроша» и «Ириша», позволяющие использовать в качестве дисплея телевизор, а в качестве внешней памяти — бытовой магнитофон. Развитие вычислительной техники дает основание считать, что в самом недалёком будущем каждая семья наравне с телевизором будет располагать и собственным персональным компьютером.
