0:00:04.284,0:00:08.893
Если сравнить компьютер и пианино, то термин software относится к коду, который исполняется на нем, как музыка.

0:00:08.893,0:00:13.026
А hardware - это физическая составляющая устройства.

0:00:13.026,0:00:15.167
Поэтому, в этом разделе я хочу поговорить о hardware, физической составляющей компьютера.

0:00:15.167,0:00:22.200
Наверное, одно из наиболее значимых изобретений двадцатого века - это транзистор.

0:00:22.200,0:00:27.467
Это маленькая электронная деталь, которая может быть использована в различных видах устройств.

0:00:27.467,0:00:32.367
Сейчас наиболее привычная форма транзистора - это то, что называют "чип".

0:00:32.367,0:00:36.967
Вот картинка чипа, которая взята из Викимедии.

0:00:40.147,0:00:44.234
Чип сделан из маленького, размером с ноготь, кусочка кремния.

0:00:44.234,0:00:46.667
Различные электронные компоненты могут быть выгравированы на кремнии,

0:00:46.667,0:00:50.267
таким образом, изготовление компонентов получается очень, очень дешевым.

0:00:50.267,0:00:58.816
Итак, наиболее простой компонент здесь - это транзисторы. Можно делать различные вещи из транзисторов.

0:00:58.816,0:01:04.100
То, о чем я хочу поговорить позже: процессоры, память, и так далее; все они состоят из чипов, которые выглядят так.

0:01:04.100,0:01:08.615
Чип, как этот, является цельным

0:01:08.615,0:01:10.667
то есть здесь нет движущихся частей, механизмов, колес.

0:01:10.667,0:01:13.538
В некоторой степени, это делает его очень надежным.

0:01:13.538,0:01:14.931
И как я уже говорил, их можно сделать очень дешево.

0:01:14.931,0:01:18.100
Поэтому это одна из движущих сил в компьютерной революции.

0:01:18.100,0:01:22.033
Я хочу обратить внимание, что это элемент кремний (silicon), который похож на стекло.

0:01:22.033,0:01:28.300
Не путайте с силиконом (silicone) - мягким, эластичным веществом.

0:01:28.300,0:01:33.633
Одна из наиболее важных сил, направляющая кремниевое развитие, это закон Мура.

0:01:33.633,0:01:37.600
Он был сформулирован Гордоном Муром. Это всего лишь наблюдение о том,

0:01:37.600,0:01:43.120
какую тенденцию имеет производство чипов с транзисторами.

0:01:43.120,0:01:47.633
Закон говорит, что каждые 18-24 месяца, примерно,

0:01:47.633,0:01:52.867
число транзисторов, которые могут уместиться на одном из чипов, удваивается.

0:01:52.867,0:02:00.906
Итак, с одной стороны это означает, что каждый год когда я делаю чип,

0:02:00.906,0:02:04.733
после удвоения, я могу сделать в два раза больше транзисторов.

0:02:04.733,0:02:06.167
В каком-то смысле... Он более мощный.

0:02:06.167,0:02:12.795
Или вы можете принимать это как то, что транзисторы становятся дешевле и дешевле.

0:02:12.795,0:02:15.233
Закон Мура не является законом природы, как законы гравитации.

0:02:15.233,0:02:19.467
Это всего лишь наблюдение о том, как развивается производство транзисторов,

0:02:19.467,0:02:24.776
но оно выполняется более двадцати лет, и продолжает находить свои подтверждения.

0:02:24.776,0:02:32.767
Итак. Закон Мура объясняет, почему компьютеры становятся дешевле и появляются в холодильниках и микроволновках.

0:02:32.767,0:02:37.872
Фактически это удваивает значимость закона Мура:

0:02:37.872,0:02:46.742
то, что когда-то было компьютером, занимающим комнату и стоящим миллионы долларов, сейчас стало размером с кубик рафинада и стоит меньше доллара.

0:02:46.742,0:02:49.018
Это эффект закона Мура, относящийся к удвоению.

0:02:49.018,0:02:50.500
Одно удвоение не так значимо.

0:02:50.500,0:02:55.334
Если их десять, то это умножение в тысячу раз.

0:02:55.334,0:02:57.935
Так мы пришли от комнаты до кубика рафинада.

0:02:57.935,0:02:59.800
В других словах, можете представить в своей жизни

0:02:59.800,0:03:07.408
покупку... может быть шесть лет назад покупку за 50$ mp3 плеера,

0:03:07.408,0:03:14.096
имеющего какую-то емкость. Может быть 1 Гб.

0:03:14.096,0:03:17.967
И теперь, спустя несколько лет, за те же 50$, говоря об этом mp3 плеере, он мог бы иметь 2 или может даже 4 Гб емкости.

0:03:17.967,0:03:22.367
А еще через несколько лет за 50$ их емкость уже 8 Гб.

0:03:22.367,0:03:26.267
Что происходит - имеется чип в mp3 плеере который отвечает за объем данных.

0:03:26.267,0:03:30.300
И по закону Мура, производители этого чипа,

0:03:30.300,0:03:33.415
на котором помещается все больше транзисторов,

0:03:33.415,0:03:36.733
за ту же цену могут предложить все больший объем.

0:03:36.733,0:03:40.167
Это экспоненциальное качество закона Мура.

0:03:40.167,0:03:44.100
Говоря о компьютерах, я хочу поговорить о главных частях, которые его составляют.

0:03:44.100,0:03:53.400
Вот маленькая схема компьютера - я хочу поговорить о процессоре, "мозге" компьютера,

0:03:53.400,0:03:57.656
и ОЗУ (RAM), память, некий временный блокнот для записей,

0:03:57.656,0:04:01.046
и наконец, диск или флэшка для постоянной структуры.

0:04:01.046,0:04:02.333
Мы поговорим о каждой из частей.

0:04:02.333,0:04:09.127
Наверное, наиболее важной частью компьютера является процессор,

0:04:09.127,0:04:12.467
неизбежно описываемый как "мозги" компьютера. Он занимается вычислениями.

0:04:12.467,0:04:19.767
Процессор может делать некоторые очень простые операции,

0:04:19.767,0:04:27.533
и когда говорят, что компьютер делает 2 миллиарда операций в секунду,

0:04:27.533,0:04:29.900
на самом речь идет о процессоре: процессор делает 2 миллиарда операций в секунду.

0:04:29.900,0:04:32.765
Это обычная цифра для 2012.

0:04:32.765,0:04:38.767
Говоря, что это мозг, мы должны вспомнить кнопку "run" в предыдущих упражнениях,

0:04:38.767,0:04:42.610
когда у вас был код, и что-то его выполняло.

0:04:42.610,0:04:45.600
Действительно, это процессор, который его выполнял.

0:04:45.600,0:04:51.833
До того, как я расскажу о ОЗУ и дисках, и т.д., я вкратце поясню о байтах.

0:04:51.833,0:04:57.900
Байт - это обычная единица измерения информации.

0:04:57.900,0:05:02.951
Один байт содержит примерно одну букву, которую вы можете напечатать,

0:05:02.951,0:05:07.688
T или X, и т.п. Это помещается в один байт.

0:05:07.688,0:05:14.700
Позже я поговорю о ОЗУ и дисках, и т.п. Они имеют всевозможные размеры. Как много информации они содержат?

0:05:14.700,0:05:20.333
Это измеряется в байтах. Позже, я остановлюсь подробнее на различных объемах, которые могут быть.

0:05:20.333,0:05:24.067
Пока что, скажу, что один мегабайт - это обычный размер. В нем около миллиона байтов.

0:05:24.067,0:05:28.367
А один гигабайт - около миллиарда байтов.

0:05:28.367,0:05:32.500
Итак, держа это в уме, перейдем ко второй части технологий...

0:05:32.500,0:05:38.167
RAM - Random Access Memory - или просто память.

0:05:38.167,0:05:44.654
RAM - временное хранилище, используемое процессором,

0:05:44.654,0:05:47.800
чтобы хранить данные и код, который он использует в данный момент в процессе вычислений.

0:05:47.800,0:05:55.233
В коде, когда мы говорили что-то вроде 'new SimpleImage ("flowers.jpg")'

0:05:55.233,0:06:02.333
я говорил "итак, это загружает данные в компьютер" - на самом деле, происходила загрузка данных в ОЗУ,

0:06:02.333,0:06:06.016
и когда они были в ОЗУ, процессор мог производить над ними операции.

0:06:06.016,0:06:09.833
Когда вы пишете код, например, 'pixel.setRed(0)' - это

0:06:09.833,0:06:14.767
происходило в ОЗУ, данные обрабатывались, вызывая изменения.

0:06:14.767,0:06:18.300
Этот вид активных действий происходит в ОЗУ.

0:06:18.300,0:06:24.824
Главное - ОЗУ не является постоянной.

0:06:24.824,0:06:27.000
Это значит, что когда питание отключено, она пуста.

0:06:27.000,0:06:31.744
Она работает как быстрое, временное хранилище, и не является долговременным.

0:06:31.744,0:06:36.067
Я думаю, вы имеете представление об этом. Представьте, что вы работаете

0:06:36.067,0:06:42.500
над каким-либо документом в текстовом редакторе, и вдруг ваш компьютер выключается -

0:06:42.500,0:06:44.700
может быть это сбой, или отключилось электричество, и т.п.

0:06:44.700,0:06:50.667
И у вас есть осознание того, что то, что вы только что... последние байты того, что вы печатали... Их не восстановить.

0:06:50.667,0:06:59.283
Они были просто в ОЗУ. А та версия, которая у вас есть - это сохраненная версия.

0:06:59.283,0:07:00.233
Итак, в текстовом редакторе, когда вы нажимаете "сохранить", что на самом деле происходит -

0:07:00.233,0:07:05.506
вы берете версию в ОЗУ - временную версию - и записываете на диск.

0:07:05.506,0:07:09.667
(бормочет) мы поговорим об этом через секунду.

0:07:09.667,0:07:14.300
Это дает вам представление о том, что является постоянным - как диск, а что нет - как ОЗУ.

0:07:14.300,0:07:19.577
Это приводит нас к третьей части hardware - постоянному хранилищу.

0:07:19.577,0:07:22.300
Главное в постоянном хранилище:

0:07:22.300,0:07:27.843
Это большое пространство байтов, но когда вы отключаете питание, данные остаются.

0:07:27.843,0:07:34.484
На протяжении длительного времени постоянное хранение данных в компьютере осуществлялось на жестком диске.

0:07:34.484,0:07:40.800
В жестком диске находится вращающийся диск. И есть маленькая головка, которая пишет магнитные узоры на диск,

0:07:40.800,0:07:44.467
делает это чтобы записать 0 и 1-цы, и запоминает данные.

0:07:44.467,0:07:48.767
И когда вы, если у вас есть компьютер, и вы слышите высокий "воющий" звук,

0:07:48.767,0:07:54.800
то возможно это жесткий диск, вращающийся в своем корпусе.

0:07:54.800,0:07:59.500
Недавно появились такие достижения, как флэш-накопители.

0:07:59.500,0:08:04.200
Флэш-накопитель также хранит нули и единицы постоянно, но он является транзисторным.

0:08:04.200,0:08:11.868
Он использует чип - т.н. флэш-чип - в нем нет движущихся частей, он очень маленький и надежный.

0:08:11.868,0:08:14.667
Флэш-чипы используются в маленьких ЮСБ-флэшках

0:08:14.667,0:08:19.667
или SD-каточках, которые можно вставлять в фотоаппарат и т.п.

0:08:19.667,0:08:26.636
Ранее, в среднем на байт, флэш был намного дороже, чем жесткий диск, поэтому жесткие диски использовались повсеместно.

0:08:26.636,0:08:28.633
Соблюдая правило Мура,

0:08:28.633,0:08:30.491
флэш-чипы становились дешевле и дешевле.

0:08:30.491,0:08:34.531
Быть может, жесткие диски уйдут из повседневного использования.

0:08:34.531,0:08:38.600
Как если мы не будем в них нуждаться: мы будем использовать эти чипы. Увидим...

0:08:38.600,0:08:41.833
Итак, у вас есть жесткий диск или флэш-чип,

0:08:41.833,0:08:49.500
которые являются большим пространством байтов для постоянного хранения. Само по себе это еще не готово к использованию.

0:08:49.500,0:08:54.825
Что обычно происходит: жесткий диск или флэш диск организован в то, что называют файловой системой.

0:08:54.825,0:08:59.400
Файловая система - способ упорядочивания большого количества байтов,

0:08:59.400,0:09:04.700
предоставляю нам знакомую структуру файлов и папок.

0:09:04.700,0:09:07.178
Каждая из которых имеет имя, и вы можете их перемещать и заполнять.

0:09:07.178,0:09:16.791
Файл - это способ занять пространство, например, 100 000 байтов, и дать ему имя.

0:09:16.791,0:09:20.667
Говоря "смотри, это flowers.jpg". И flowers.jpg - это имя, относящееся к этим 100 000 байтам.

0:09:20.667,0:09:23.033
Пользователь может их копировать, перемещать и т.д.

0:09:23.033,0:09:28.900
Файловая система упрощает для вас просмотр данных, которые у вас есть,

0:09:28.900,0:09:31.800
перемещение и упорядочивание их.

0:09:31.800,0:09:34.810
Итак, это наше бысрое введение.

0:09:34.810,0:09:36.900
Что я хочу вам сейчас показать, это картинки реального hardware.

0:09:36.900,0:09:37.400
Это - материнская плата.

0:09:37.400,0:09:41.100
Это - компьютер, Shuttle, я купил его, кажется, в 2008, и сломал.

0:09:41.100,0:09:47.800
Так он стал моим демо-компьютером.

0:09:47.800,0:09:52.318
Он был дешевым, около 200$ в целом.

0:09:52.318,0:09:56.358
Это материнская плата и все подключенные электронные компоненты.

0:09:56.358,0:09:58.467
Прямо по центру - наверное, самый важный компонент. Это процессор.

0:09:58.467,0:10:04.996
Давайте приблизим.

0:10:04.996,0:10:10.733
Если приблизить и посмотреть на процессор, этот металлический контейнер содержит внутри чип процессора.

0:10:10.733,0:10:16.200
Я собираюсь перевернуть его. Так можно увидеть все эти золотые подушечки.

0:10:16.200,0:10:20.633
Процессор - самый сложный чип здесь, и у него очень большое число связей,

0:10:20.633,0:10:22.933
электрических связей с материнской платой.

0:10:22.933,0:10:28.727
Теперь я снова покажу мою картинку из Викимедии, и теперь вы можете оценить

0:10:28.727,0:10:34.000
здесь есть множество проводочков вокруг. Они соединяют копмлекс подушечек

0:10:34.000,0:10:36.761
- золотых подушечек, которые мы видели -

0:10:36.761,0:10:41.033
И внутри коробочки они соедияются с крошечными точками чипа

0:10:41.033,0:10:43.200
чтобы получить электричество для транзисторов с этой стороны.

0:10:43.200,0:10:49.667
Еще одна вещь, которую я хочу отметить, это вот эта медная штука. Под ней - второй чип.

0:10:49.667,0:10:55.533
Он называется теплоотвод. Чип может нагреваться от электричества, которое идет сквозь него,

0:10:55.533,0:10:59.470
поэтому нужно рассеивать это тепло.

0:10:59.470,0:11:01.281
Это сделано из меди: медь хорошо проводит тепло,

0:11:01.281,0:11:06.715
И просто будучи прикрепленным здесь, оно позволяет чипу быть достаточно холодным для работы.

0:11:06.715,0:11:12.167
Здесь был еще один теплоотвод на процессоре, но я его снял. Только так я мог показать вам его отдельно.

0:11:12.167,0:11:20.967
Итак, вот в этом компьютере процессор. Давайте посмотрим на ОЗУ.

0:11:20.967,0:11:24.700
Если посмотрите на компьютер с этой стороны, вот это здесь - это ОЗУ.

0:11:24.700,0:11:31.100
Это отдельная маленькая карта. На этой картинке я его убрал.

0:11:31.100,0:11:33.533
Эта карта для этого слота, это ОЗУ.

0:11:33.533,0:11:38.712
Здесь 512 Мб оперативной памяти.

0:11:38.712,0:11:41.533
Ей несколько лет. Сейчас вы может быть и не сможете купить ОЗУ такого маленького объема.

0:11:41.533,0:11:47.767
Здесь вы видите два чипа, и здесь ещё два под наклейками.

0:11:47.767,0:11:55.300
Итак, она сделана с 4 чипами. Возможно, по закону Мура, когда эти карты делали несколькими годами ранее,

0:11:55.300,0:11:56.967
на них было восемь чипов.

0:11:56.967,0:12:00.567
А теперь, по закону Мура, можно поместить больше на каждый чип, сэкономив деньги.

0:12:00.567,0:12:05.693
Если таких же 512 мегабайтных карт можно использовать меньше чипов - значит, это дешевле.

0:12:05.693,0:12:10.900
Итак, что мы имеем... Процессор и оперативная память. Значит, последнее что нам нужно - это постоянная память.

0:12:10.900,0:12:14.833
В этом компьютере постоянная память здесь. Это жесткий диск.

0:12:14.833,0:12:19.000
Это 3,5 дюймовый жесткий диск - обычный размер для настольного компьютера.

0:12:19.000,0:12:23.619
Вот здесь находится вращающийся магнитный диск.

0:12:23.619,0:12:31.700
А это соединяется с материнской платой SATA кабелем, стандартной вещицей.

0:12:31.700,0:12:35.508
Итак, вот эти три составляющие компьютера.

0:12:35.508,0:12:36.767
Это был компьютер за 200$, и он мог делать всё, что вы хотите от компьютера.

0:12:36.767,0:12:43.900
Недавно появилась альтернатива жесткому диску.

0:12:43.900,0:12:49.904
Это USB флэш-накопитель, также называемый флешкой.

0:12:49.904,0:12:54.367
Как вы знаете, она крошечная. Я разобрал её.

0:12:54.367,0:12:59.471
Посмотрите - внутри неё флэш чип.

0:12:59.471,0:13:04.600
Чип, который просто хранит постоянные данные, маленькие нолики и единички, маленькие группы электронов.

0:13:04.600,0:13:08.852
Эта штука соперничает с жестким диском.

0:13:08.852,0:13:15.800
Эта 1 гигабайтный чип, который хранит 1 миллиард байт.

0:13:15.800,0:13:22.644
Позже мы посмотрим, сколько байтов там может быть. Итак, это была флешка.

0:13:22.644,0:13:27.520
Это SD карта, которая похожа, просто аналогична флэшке.

0:13:27.520,0:13:31.003
Это на самом деле та же технология, просто разная форма.

0:13:31.003,0:13:33.300
Её вы вставляете в фотоаппарат.

0:13:33.300,0:13:37.830
И как последний пример, посмотрим на этот большой компьютер.

0:13:37.830,0:13:43.133
Один из эффектов закона Мура - вы получаете маленькие дешевые компьютеры которые могут подойти для разных целей.

0:13:43.133,0:13:48.465
Маленький компьютер на чипе известен как микроконтроллер.

0:13:48.465,0:13:49.933
Идея в том, что вместо всех этих отдельных чипов,

0:13:49.933,0:13:56.963
можно разместить процессор, оперативную и постоянную память на одном чипе.

0:13:56.963,0:14:03.883
Это не будет очень мощным, но будет дешевым. Закон Мура сделал это возможным.

0:14:03.883,0:14:07.970
Микроконтроллер, фактически, компьютер ценой меньше доллара,

0:14:07.970,0:14:12.033
и всего на одном чипе. Это компьютеры - или микроконтроллеры,

0:14:12.033,0:14:13.821
которые могут быть в холодильнике,

0:14:13.821,0:14:18.133
или разбросаны по автомобилю, выполняя различные компьютерные функции.

0:14:18.133,0:14:27.167
Следующий пример микроконтроллера - Arduino borad.

0:14:27.167,0:14:33.167
Это бесплатная плата с открытым исходным кодом, для творческих людей, любителей или просто любопытных.

0:14:33.167,0:14:37.267
Вот чип. Это микроконтроллер.

0:14:37.267,0:14:40.867
Имеется немного ОЗУ, небольшой процессор и память.

0:14:40.867,0:14:45.300
Все это на плате с некоторыми чипами поддержки.

0:14:45.300,0:14:50.000
Это USB чип, у него есть несколько power chips чтобы всё это работало.

0:14:50.000,0:14:54.167
Эту версию продают где-то за 20$.

0:14:54.167,0:14:56.333
Идея в том, что это маленький компьютер,

0:14:56.333,0:14:59.633
он может считывать датчики или переключатели, или контролировать свет, и т.п.

0:14:59.633,0:15:05.323
Забавно поиграться и сделать какой-нибудь проект.

0:15:05.323,0:15:06.000
Если вы умеете работать руками и любите проводки,

0:15:06.000,9:59:59.000
вот вид компьютера, с которым можно поэксперементировать.