Персональный компьютер
Персона́льный компью́тер (ПК, персональная ЭВМ, ПЭВМ), вычислительная машина универсального назначения, предназначенная для индивидуальной работы конечного пользователя; характеризуется небольшими габаритами, гибкой конфигурацией, доступной ценой. Конфигурацией ПК называется набор (и характеристики) установленного в системном блоке оборудования (процессор, жёсткие диски, графические адаптеры и др.) в совокупности с внешними устройствами. При выборе конфигурации ПК основным фактором является предполагаемая сфера применения: работа в офисе, аварийно-спасательном подразделении, работа со сложными графическими программами и др. В начале 21 в. ПК используются практически во всех отраслях деятельности человека, значительно изменяя многие аспекты жизни общества.
ЭВМ первого поколения отличались очень большими размерами и значит, потреблением электроэнергии, например ENIAC (1946, США). По мере совершенствования элементной базы [изобретение транзистора (1947), интегральной схемы (1958) и др.] размеры вычислительных машин постепенно уменьшались. В середине 1950-х гг. стало возможным построение небольших, сравнительно недорогих и экономичных ЭВМ, например LGP-30 (1956), Bendix G-15 (1956), IBM 610 (1957; все – США), которые могли приобретаться и эксплуатироваться предприятиями среднего бизнеса. Впоследствии появилось множество вычислительных машин индивидуального пользования, некоторые из них были настольными, например Olivetti Programma 101 (1964, Италия), Kenbak-1 (1970, США), однако по своим вычислительным возможностям они больше напоминали программируемые калькуляторы.
Создание ПК в их современном понимании стало возможным только после изобретения микропроцессора, позволившего значительно упростить и удешевить проектирование и производство ЭВМ. Существенное снижение энергопотребления, уменьшение габаритов, а также цены позволили сделать ПК доступным для любого пользователя. Представленный в 1973 г. компанией R2E (Франция) Micral N стал первым коммерческим ПК, построенным на базе микропроцессора (Intel 8008). В этом же году компания Xerox (США) представила Xerox Alto – первый ПК, в котором был реализован графический пользовательский интерфейс (англ. Graphical User Interface – GUI), а для управления, кроме клавиатуры, применялся дополнительно манипулятор – мышь, запатентованный в 1970 г. американским инженером Д. Энгельбартом. Несмотря на то, что Xerox Alto не получил коммерческого распространения, он оказал значительное влияние на дальнейшее развитие пользовательских компьютерных интерфейсов (например, впервые была представлена концепция рабочего стола). С конца 1970-х гг. началось быстрое развитие ПК, прежде всего благодаря стремительному росту популярности т. н. ПК для энтузиастов и домашних ПК. ПК для энтузиастов распространялись по достаточно низкой цене, как правило, в виде наборов «сделай сам», например Altair 8800 (США), либо технической документации. Поскольку для их сборки и эксплуатации требовались определённые технические навыки, они были недоступны широкому кругу потребителей, однако сыграли значительную роль в популяризации ПК в среде технических специалистов и любителей, прежде всего молодёжи. Домашние ПК не требовали специальных технических навыков и применялись преимущественно для видеоигр, например Commodore 64 (1982, США). В качестве устройства видеоотображения в них чаще всего использовался бытовой телевизор, а функции внешнего накопителя выполнял бытовой или специализированный магнитофон.
К середине 1980-х гг. сформировался современный облик универсального ПК, основные черты которого (вплоть до начала 21 в.) определили компьютеры IBM PC (1981) и Macintosh компании Apple (1984; оба – США). Быстрое развитие микроэлектроники, обеспечившее снижение энергопотребления и уменьшение габаритов ПК одновременно с ростом их вычислительной мощности, способствовало совершенствованию не только настольных (стационарных), но и портативных ПК (например, ноутбуки, карманные ПК). Объединение функциональных возможностей мобильного телефона и карманных ПК привело к появлению смартфонов.
Главный элемент ПК – системный блок, объединяющий основные узлы компьютера. Системная интегральная плата [т. н. системная (материнская) плата, расположенная в системном блоке] содержит: микропроцессор, оперативное и постоянное запоминающие устройства, звуковую карту, основные системные контроллеры (прерываний, памяти, прямого доступа к памяти и др.), контроллеры ввода-вывода (например, контроллер клавиатуры, контроллер последовательного порта), которые обеспечивают основные интерфейсы взаимодействия с пользователем посредством одной или множества системных шин. На системной плате также могут располагаться разъёмы расширения, предназначенные для подключения к системной шине адаптеров дополнительных устройств: это позволяет изменять базовую конфигурацию выбранной модели универсального ПК. Наличие этих разъёмов обеспечивает дальнейшее наращивание его возможностей. Кроме того, системный блок, как правило, включает различные накопители (например, накопитель на жёстких магнитных дисках, на гибких или оптических дисках), блок питания, систему охлаждения и др. В некоторых случаях внешние устройства ввода-вывода, такие как клавиатура, монитор, компонуются в состав системного блока; так, компоновка с монитором (моноблок) часто применялась в первых ПК фирмы Apple.
В номенклатуру программного обеспечения (ПО) современного ПК входят: программа начальной загрузки (обеспечивающая проверку и инициализацию аппаратуры ПК), операционная система (ОС), набор прикладных программ, предназначенных для решения конкретных прикладных задач. В ранних ПК роль ОС часто выполнял интерпретатор BASIC, позволявший начинать работу с ПК с составления программы на языке программирования высокого уровня или с загрузки ранее сохранённой программы с внешнего носителя. Современные ПК, как правило, работают под управлением многопользовательских многозадачных ОС, обеспечивая параллельное исполнение множества задач и безопасное разделение ресурсов в случае совместного использования одного ПК несколькими пользователями. В некоторых случаях (например, планшетные, карманные ПК) используются специализированные ОС, оптимизированные для работы на данном классе ПК.
Современные ОС характеризуются интуитивно понятным графическим пользовательским интерфейсом, позволяющим конечному пользователю абстрагироваться от множества особенностей организации вычислительного процесса. Поэтому базовое использование (системное администрирование) современных ПК требует минимума специализированных технических навыков и, как правило, может быть выполнено пользователем ПК без привлечения профессионального персонала.
ПК условно разделяют на универсальные, рабочие станции, ПК для домашнего кинотеатра, игровые, портативные компьютеры (ноутбуки, планшетные, карманные и др.). Для современных универсальных ПК (настольные ПК, которые используют для работы в офисе, домах пользователей и др.) характерно сочетание высокой производительности и расширенного набора ПО (для работы с текстами, электронными таблицами, для обработки графических изображений, базы данных, бухгалтерские, обучающие, игровые программы и др.). Конфигурация универсального ПК позволяет осуществлять подключение его к сети Интернет, а также к локальной компьютерной сети офиса. Рабочие станции первоначально являлись особым классом ПК, предназначенным для решения технических, научных и прикладных задач (например, системы автоматизированного проектирования, трёхмерное моделирование, анимация, обработка видеопотока), требовавших высокой вычислительной мощности и специализированного оборудования (графических ускорителей, многоканальных звуковых плат, математических ускорителей, интерфейсов ввода-вывода видеопотока и др.). В начале 21 в. эти задачи часто успешно решаются посредством универсальных ПК, имеющих соответствующую конфигурацию. ПК для домашнего кинотеатра (англ. Home theater PC – HTPC) предназначен исключительно для записи и воспроизведения цифровой аудио-, видеоинформации. К таким ПК предъявляются специфические требования по уровню шума, энергопотребления, размерам и эстетической привлекательности системного блока, набору интерфейсов и др. Современные игровые ПК оснащаются мощными игровыми трёхмерными ускорителями (аналогичные ускорители нередко применяют в составе рабочих станций в режиме ускорения математических вычислений).