WEBVTT

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

00:01:04.100 --> 00:01:08.615
Чип, как этот, является цельным

00:01:08.615 --> 00:01:10.667
то есть здесь нет движущихся частей, механизмов, колес.

00:01:10.667 --> 00:01:13.538
В некоторой степени, это делает его очень надежным.

00:01:13.538 --> 00:01:14.931
И как я уже говорил, их можно сделать очень дешево.

00:01:14.931 --> 00:01:18.100
Поэтому это одна из движущих сил в компьютерной революции.

00:01:18.100 --> 00:01:22.033
Я хочу обратить внимание, что это элемент кремний (silicon), который похож на стекло.

00:01:22.033 --> 00:01:28.300
Не путайте с силиконом (silicone) - мягким, эластичным веществом.

00:01:28.300 --> 00:01:33.633
Одна из наиболее важных сил, направляющая кремниевое развитие, это закон Мура.

00:01:33.633 --> 00:01:37.600
Он был сформулирован Гордоном Муром. Это всего лишь наблюдение о том,

00:01:37.600 --> 00:01:43.120
какую тенденцию имеет производство чипов с транзисторами.

00:01:43.120 --> 00:01:47.633
Закон говорит, что каждые 18-24 месяца, примерно,

00:01:47.633 --> 00:01:52.867
число транзисторов, которые могут уместиться на одном из чипов, удваивается.

00:01:52.867 --> 00:02:00.906
Итак, с одной стороны это означает, что каждый год когда я делаю чип,

00:02:00.906 --> 00:02:04.733
после удвоения, я могу сделать в два раза больше транзисторов.

00:02:04.733 --> 00:02:06.167
В каком-то смысле... Он более мощный.

00:02:06.167 --> 00:02:12.795
Или вы можете принимать это как то, что транзисторы становятся дешевле и дешевле.

00:02:12.795 --> 00:02:15.233
Закон Мура не является законом природы, как законы гравитации.

00:02:15.233 --> 00:02:19.467
Это всего лишь наблюдение о том, как развивается производство транзисторов,

00:02:19.467 --> 00:02:24.776
но оно выполняется более двадцати лет, и продолжает находить свои подтверждения.

00:02:24.776 --> 00:02:32.767
Итак. Закон Мура объясняет, почему компьютеры становятся дешевле и появляются в холодильниках и микроволновках.

00:02:32.767 --> 00:02:37.872
Фактически это удваивает значимость закона Мура:

00:02:37.872 --> 00:02:46.742
то, что когда-то было компьютером, занимающим комнату и стоящим миллионы долларов, сейчас стало размером с кубик рафинада и стоит меньше доллара.

00:02:46.742 --> 00:02:49.018
Это эффект закона Мура, относящийся к удвоению.

00:02:49.018 --> 00:02:50.500
Одно удвоение не так значимо.

00:02:50.500 --> 00:02:55.334
Если их десять, то это умножение в тысячу раз.

00:02:55.334 --> 00:02:57.935
Так мы пришли от комнаты до кубика рафинада.

00:02:57.935 --> 00:02:59.800
В других словах, можете представить в своей жизни

00:02:59.800 --> 00:03:07.408
покупку... может быть шесть лет назад покупку за 50$ mp3 плеера,

00:03:07.408 --> 00:03:14.096
имеющего какую-то емкость. Может быть 1 Гб.

00:03:14.096 --> 00:03:17.967
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.

00:03:17.967 --> 00:03:22.367
А еще через несколько лет за 50$ их емкость уже 8 Гб.

00:03:22.367 --> 00:03:26.267
Что происходит - имеется чип в mp3 плеере который отвечает за объем данных.

00:03:26.267 --> 00:03:30.300
И по закону Мура, производители этого чипа,

00:03:30.300 --> 00:03:33.415
на котором помещается все больше транзисторов,

00:03:33.415 --> 00:03:36.733
за ту же цену могут предложить все больший объем.

00:03:36.733 --> 00:03:40.167
Это экспоненциальное качество закона Мура.

00:03:40.167 --> 00:03:44.100
Говоря о компьютерах, я хочу поговорить о главных частях, которые его составляют.

00:03:44.100 --> 00:03:53.400
Вот маленькая схема компьютера - я хочу поговорить о процессоре, "мозге" компьютера,

00:03:53.400 --> 00:03:57.656
и ОЗУ (RAM), память, некий временный блокнот для записей,

00:03:57.656 --> 00:04:01.046
и наконец, диск или флэшка для постоянной структуры.

00:04:01.046 --> 00:04:02.333
Мы поговорим о каждой из частей.

00:04:02.333 --> 00:04:09.127
Наверное, наиболее важной частью компьютера является процессор,

00:04:09.127 --> 00:04:12.467
неизбежно описываемый как "мозги" компьютера. Он занимается вычислениями.

00:04:12.467 --> 00:04:19.767
Процессор может делать некоторые очень простые операции,

00:04:19.767 --> 00:04:27.533
и когда говорят, что компьютер делает 2 миллиарда операций в секунду,

00:04:27.533 --> 00:04:29.900
на самом речь идет о процессоре: процессор делает 2 миллиарда операций в секунду.

00:04:29.900 --> 00:04:32.765
Это обычная цифра для 2012.

00:04:32.765 --> 00:04:38.767
Говоря, что это мозг, мы должны вспомнить кнопку "run" в предыдущих упражнениях,

00:04:38.767 --> 00:04:42.610
когда у вас был код, и что-то его выполняло.

00:04:42.610 --> 00:04:45.600
Действительно, это процессор, который его выполнял.

00:04:45.600 --> 00:04:51.833
До того, как я расскажу о ОЗУ и дисках, и т.д., я вкратце поясню о байтах.

00:04:51.833 --> 00:04:57.900
Байт - это обычная единица измерения информации.

00:04:57.900 --> 00:05:02.951
Один байт содержит примерно одну букву, которую вы можете напечатать,

00:05:02.951 --> 00:05:07.688
T или X, и т.п. Это помещается в один байт.

00:05:07.688 --> 00:05:14.700
Позже я поговорю о ОЗУ и дисках, и т.п. Они имеют всевозможные размеры. Как много информации они содержат?

00:05:14.700 --> 00:05:20.333
Это измеряется в байтах. Позже, я остановлюсь подробнее на различных объемах, которые могут быть.

00:05:20.333 --> 00:05:24.067
Пока что, скажу, что один мегабайт - это обычный размер. В нем около миллиона байтов.

00:05:24.067 --> 00:05:28.367
А один гигабайт - около миллиарда байтов.

00:05:28.367 --> 00:05:32.500
Итак, держа это в уме, перейдем ко второй части технологий...

00:05:32.500 --> 00:05:38.167
RAM - Random Access Memory - или просто память.

00:05:38.167 --> 00:05:44.654
RAM - временное хранилище, используемое процессором,

00:05:44.654 --> 00:05:47.800
чтобы хранить данные и код, который он использует в данный момент в процессе вычислений.

00:05:47.800 --> 00:05:55.233
В коде, когда мы говорили что-то вроде 'new SimpleImage ("flowers.jpg")'

00:05:55.233 --> 00:06:02.333
я говорил "итак, это загружает данные в компьютер" - на самом деле, происходила загрузка данных в ОЗУ,

00:06:02.333 --> 00:06:06.016
и когда они были в ОЗУ, процессор мог производить над ними операции.

00:06:06.016 --> 00:06:09.833
Когда вы пишете код, например, 'pixel.setRed(0)' - это

00:06:09.833 --> 00:06:14.767
происходило в ОЗУ, данные обрабатывались, вызывая изменения.

00:06:14.767 --> 00:06:18.300
Этот вид активных действий происходит в ОЗУ.

00:06:18.300 --> 00:06:24.824
Главное - ОЗУ не является постоянной.

00:06:24.824 --> 00:06:27.000
Это значит, что когда питание отключено, она пуста.

00:06:27.000 --> 00:06:31.744
Она работает как быстрое, временное хранилище, и не является долговременным.

00:06:31.744 --> 00:06:36.067
Я думаю, вы имеете представление об этом. Представьте, что вы работаете

00:06:36.067 --> 00:06:42.500
над каким-либо документом в текстовом редакторе, и вдруг ваш компьютер выключается -

00:06:42.500 --> 00:06:44.700
может быть это сбой, или отключилось электричество, и т.п.

00:06:44.700 --> 00:06:50.667
И у вас есть осознание того, что то, что вы только что... последние байты того, что вы печатали... Их не восстановить.

00:06:50.667 --> 00:06:59.283
Они были просто в ОЗУ. А та версия, которая у вас есть - это сохраненная версия.

00:06:59.283 --> 00:07:00.233
Итак, в текстовом редакторе, когда вы нажимаете "сохранить", что на самом деле происходит -

00:07:00.233 --> 00:07:05.506
вы берете версию в ОЗУ - временную версию - и записываете на диск.

00:07:05.506 --> 00:07:09.667
(бормочет) мы поговорим об этом через секунду.

00:07:09.667 --> 00:07:14.300
Это дает вам представление о том, что является постоянным - как диск, а что нет - как ОЗУ.

00:07:14.300 --> 00:07:19.577
Это приводит нас к третьей части hardware - постоянному хранилищу.

00:07:19.577 --> 00:07:22.300
Главное в постоянном хранилище:

00:07:22.300 --> 00:07:27.843
Это большое пространство байтов, но когда вы отключаете питание, данные остаются.

00:07:27.843 --> 00:07:34.484
На протяжении длительного времени постоянное хранение данных в компьютере осуществлялось на жестком диске.

00:07:34.484 --> 00:07:40.800
В жестком диске находится вращающийся диск. И есть маленькая головка, которая пишет магнитные узоры на диск,

00:07:40.800 --> 00:07:44.467
делает это чтобы записать 0 и 1-цы, и запоминает данные.

00:07:44.467 --> 00:07:48.767
И когда вы, если у вас есть компьютер, и вы слышите высокий "воющий" звук,

00:07:48.767 --> 00:07:54.800
то возможно это жесткий диск, вращающийся в своем корпусе.

00:07:54.800 --> 00:07:59.500
Недавно появились такие достижения, как флэш-накопители.

00:07:59.500 --> 00:08:04.200
Флэш-накопитель также хранит нули и единицы постоянно, но он является транзисторным.

00:08:04.200 --> 00:08:11.868
Он использует чип - т.н. флэш-чип - в нем нет движущихся частей, он очень маленький и надежный.

00:08:11.868 --> 00:08:14.667
Флэш-чипы используются в маленьких ЮСБ-флэшках

00:08:14.667 --> 00:08:19.667
или SD-каточках, которые можно вставлять в фотоаппарат и т.п.

00:08:19.667 --> 00:08:26.636
Ранее, в среднем на байт, флэш был намного дороже, чем жесткий диск, поэтому жесткие диски использовались повсеместно.

00:08:26.636 --> 00:08:28.633
Соблюдая правило Мура,

00:08:28.633 --> 00:08:30.491
флэш-чипы становились дешевле и дешевле.

00:08:30.491 --> 00:08:34.531
Быть может, жесткие диски уйдут из повседневного использования.

00:08:34.531 --> 00:08:38.600
Как если мы не будем в них нуждаться: мы будем использовать эти чипы. Увидим...

00:08:38.600 --> 00:08:41.833
Итак, у вас есть жесткий диск или флэш-чип,

00:08:41.833 --> 00:08:49.500
которые являются большим пространством байтов для постоянного хранения. Само по себе это еще не готово к использованию.

00:08:49.500 --> 00:08:54.825
Что обычно происходит: жесткий диск или флэш диск организован в то, что называют файловой системой.

00:08:54.825 --> 00:08:59.400
Файловая система - способ упорядочивания большого количества байтов,

00:08:59.400 --> 00:09:04.700
предоставляю нам знакомую структуру файлов и папок.

00:09:04.700 --> 00:09:07.178
Каждая из которых имеет имя, и вы можете их перемещать и заполнять.

00:09:07.178 --> 00:09:16.791
Файл - это способ занять пространство, например, 100 000 байтов, и дать ему имя.

00:09:16.791 --> 00:09:20.667
Говоря "смотри, это flowers.jpg". И flowers.jpg - это имя, относящееся к этим 100 000 байтам.

00:09:20.667 --> 00:09:23.033
Пользователь может их копировать, перемещать и т.д.

00:09:23.033 --> 00:09:28.900
Файловая система упрощает для вас просмотр данных, которые у вас есть,

00:09:28.900 --> 00:09:31.800
перемещение и упорядочивание их.

00:09:31.800 --> 00:09:34.810
Итак, это наше бысрое введение.

00:09:34.810 --> 00:09:36.900
Что я хочу вам сейчас показать, это картинки реального hardware.

00:09:36.900 --> 00:09:37.400
Это - материнская плата.

00:09:37.400 --> 00:09:41.100
Это - компьютер, Shuttle, я купил его, кажется, в 2008, и сломал.

00:09:41.100 --> 00:09:47.800
Так он стал моим демо-компьютером.

00:09:47.800 --> 00:09:52.318
Он был дешевым, около 200$ в целом.

00:09:52.318 --> 00:09:56.358
Это материнская плата и все подключенные электронные компоненты.

00:09:56.358 --> 00:09:58.467
Прямо по центру - наверное, самый важный компонент. Это процессор.

00:09:58.467 --> 00:10:04.996
Давайте приблизим.

00:10:04.996 --> 00:10:10.733
Если приблизить и посмотреть на процессор, этот металлический контейнер содержит внутри чип процессора.

00:10:10.733 --> 00:10:16.200
Я собираюсь перевернуть его. Так можно увидеть все эти золотые подушечки.

00:10:16.200 --> 00:10:20.633
Процессор - самый сложный чип здесь, и у него очень большое число связей,

00:10:20.633 --> 00:10:22.933
электрических связей с материнской платой.

00:10:22.933 --> 00:10:28.727
Теперь я снова покажу мою картинку из Викимедии, и теперь вы можете оценить

00:10:28.727 --> 00:10:34.000
здесь есть множество проводочков вокруг. Они соединяют копмлекс подушечек

00:10:34.000 --> 00:10:36.761
- золотых подушечек, которые мы видели -

00:10:36.761 --> 00:10:41.033
И внутри коробочки они соедияются с крошечными точками чипа

00:10:41.033 --> 00:10:43.200
чтобы получить электричество для транзисторов с этой стороны.

00:10:43.200 --> 00:10:49.667
Еще одна вещь, которую я хочу отметить, это вот эта медная штука. Под ней - второй чип.

00:10:49.667 --> 00:10:55.533
Он называется теплоотвод. Чип может нагреваться от электричества, которое идет сквозь него,

00:10:55.533 --> 00:10:59.470
поэтому нужно рассеивать это тепло.

00:10:59.470 --> 00:11:01.281
Это сделано из меди: медь хорошо проводит тепло,

00:11:01.281 --> 00:11:06.715
И просто будучи прикрепленным здесь, оно позволяет чипу быть достаточно холодным для работы.

00:11:06.715 --> 00:11:12.167
Здесь был еще один теплоотвод на процессоре, но я его снял. Только так я мог показать вам его отдельно.

00:11:12.167 --> 00:11:20.967
Итак, вот в этом компьютере процессор. Давайте посмотрим на ОЗУ.

00:11:20.967 --> 00:11:24.700
Если посмотрите на компьютер с этой стороны, вот это здесь - это ОЗУ.

00:11:24.700 --> 00:11:31.100
Это отдельная маленькая карта. На этой картинке я его убрал.

00:11:31.100 --> 00:11:33.533
Эта карта для этого слота, это ОЗУ.

00:11:33.533 --> 00:11:38.712
Здесь 512 Мб оперативной памяти.

00:11:38.712 --> 00:11:41.533
Ей несколько лет. Сейчас вы может быть и не сможете купить ОЗУ такого маленького объема.

00:11:41.533 --> 00:11:47.767
Здесь вы видите два чипа, и здесь ещё два под наклейками.

00:11:47.767 --> 00:11:55.300
Итак, она сделана с 4 чипами. Возможно, по закону Мура, когда эти карты делали несколькими годами ранее,

00:11:55.300 --> 00:11:56.967
на них было восемь чипов.

00:11:56.967 --> 00:12:00.567
А теперь, по закону Мура, можно поместить больше на каждый чип, сэкономив деньги.

00:12:00.567 --> 00:12:05.693
Если таких же 512 мегабайтных карт можно использовать меньше чипов - значит, это дешевле.

00:12:05.693 --> 00:12:10.900
Итак, что мы имеем... Процессор и оперативная память. Значит, последнее что нам нужно - это постоянная память.

00:12:10.900 --> 00:12:14.833
В этом компьютере постоянная память здесь. Это жесткий диск.

00:12:14.833 --> 00:12:19.000
Это 3,5 дюймовый жесткий диск - обычный размер для настольного компьютера.

00:12:19.000 --> 00:12:23.619
Вот здесь находится вращающийся магнитный диск.

00:12:23.619 --> 00:12:31.700
А это соединяется с материнской платой SATA кабелем, стандартной вещицей.

00:12:31.700 --> 00:12:35.508
Итак, вот эти три составляющие компьютера.

00:12:35.508 --> 00:12:36.767
Это был компьютер за 200$, и он мог делать всё, что вы хотите от компьютера.

00:12:36.767 --> 00:12:43.900
Недавно появилась альтернатива жесткому диску.

00:12:43.900 --> 00:12:49.904
Это USB флэш-накопитель, также называемый флешкой.

00:12:49.904 --> 00:12:54.367
Как вы знаете, она крошечная. Я разобрал её.

00:12:54.367 --> 00:12:59.471
Посмотрите - внутри неё флэш чип.

00:12:59.471 --> 00:13:04.600
Чип, который просто хранит постоянные данные, маленькие нолики и единички, маленькие группы электронов.

00:13:04.600 --> 00:13:08.852
Эта штука соперничает с жестким диском.

00:13:08.852 --> 00:13:15.800
Эта 1 гигабайтный чип, который хранит 1 миллиард байт.

00:13:15.800 --> 00:13:22.644
Позже мы посмотрим, сколько байтов там может быть. Итак, это была флешка.

00:13:22.644 --> 00:13:27.520
Это SD карта, которая похожа, просто аналогична флэшке.

00:13:27.520 --> 00:13:31.003
Это на самом деле та же технология, просто разная форма.

00:13:31.003 --> 00:13:33.300
Её вы вставляете в фотоаппарат.

00:13:33.300 --> 00:13:37.830
И как последний пример, посмотрим на этот большой компьютер.

00:13:37.830 --> 00:13:43.133
Один из эффектов закона Мура - вы получаете маленькие дешевые компьютеры которые могут подойти для разных целей.

00:13:43.133 --> 00:13:48.465
Маленький компьютер на чипе известен как микроконтроллер.

00:13:48.465 --> 00:13:49.933
Идея в том, что вместо всех этих отдельных чипов,

00:13:49.933 --> 00:13:56.963
можно разместить процессор, оперативную и постоянную память на одном чипе.

00:13:56.963 --> 00:14:03.883
Это не будет очень мощным, но будет дешевым. Закон Мура сделал это возможным.

00:14:03.883 --> 00:14:07.970
Микроконтроллер, фактически, компьютер ценой меньше доллара,

00:14:07.970 --> 00:14:12.033
и всего на одном чипе. Это компьютеры - или микроконтроллеры,

00:14:12.033 --> 00:14:13.821
которые могут быть в холодильнике,

00:14:13.821 --> 00:14:18.133
или разбросаны по автомобилю, выполняя различные компьютерные функции.

00:14:18.133 --> 00:14:27.167
Следующий пример микроконтроллера - Arduino borad.

00:14:27.167 --> 00:14:33.167
Это бесплатная плата с открытым исходным кодом, для творческих людей, любителей или просто любопытных.

00:14:33.167 --> 00:14:37.267
Вот чип. Это микроконтроллер.

00:14:37.267 --> 00:14:40.867
Имеется немного ОЗУ, небольшой процессор и память.

00:14:40.867 --> 00:14:45.300
Все это на плате с некоторыми чипами поддержки.

00:14:45.300 --> 00:14:50.000
Это USB чип, у него есть несколько power chips чтобы всё это работало.

00:14:50.000 --> 00:14:54.167
Эту версию продают где-то за 20$.

00:14:54.167 --> 00:14:56.333
Идея в том, что это маленький компьютер,

00:14:56.333 --> 00:14:59.633
он может считывать датчики или переключатели, или контролировать свет, и т.п.

00:14:59.633 --> 00:15:05.323
Забавно поиграться и сделать какой-нибудь проект.

00:15:05.323 --> 00:15:06.000
Если вы умеете работать руками и любите проводки,

00:15:06.000 --> 99:59:59.999
вот вид компьютера, с которым можно поэксперементировать.