Ar kompiuteriai gali mąstyti, mokytis ir spręsti problemas kaip žmonės? Šiame tinklaraščio įraše išaiškinsime, kaip veikia kompiuteriai, palygindami programų veikimą su tuo, kaip žmonės mokosi.
Kalbant apie egzaminų sezoną, yra daug dalykų, kuriuos reikia studijuoti, ir daug išteklių. Prieš pradėdami mokytis, iš knygų lentynų paimame krūvą medžiagos, kurią šiandien studijuosime, ir sukrauname ją ant savo stalo. Tada pradedame skaityti eilutę po eilutės, pradedant nuo pačios skubiausios temos. Vienu metu atsiverčiu kelias knygas, žvilgčioju iš vienos pusės į kitą ir, jei ko nors dar nesupratau, grįžtu prie lentynos, kad pasiimčiau paskutinės reikalingos medžiagos. Tai istorija, kurią visi išgyvena per egzaminus, bet iš tikrųjų tai yra metafora to, kas vyksta kompiuteryje. Kai spustelėjame programą aplanke, kad ją paleistume, ištraukiame ją iš knygų lentynos, sukrauname ant stalo ir leidžiame procesoriui skaityti eilutę po eilutės. Pažiūrėkime atidžiau, kuo programų veikimo būdas kompiuteryje yra panašus į mūsų studijų procesą.
Taip, kaip pirmiausia, norėdami pradėti studijuoti, yra knygų lentyna, taip pat pirmiausia žiūrime į kietąjį diską. Lygiai taip pat, kaip knygos su raidėmis yra rūšiuojamos į kategorijas knygų lentynoje, programos, sudarytos iš 0 ir 1, diske sugrupuojamos į panašias kategorijas. Kietojo disko struktūrą lengva suprasti, jei manote, kad ji yra cilindrinė struktūra su keliais sluoksniais, tokias, kokias dažnai matote kompaktinių diskų dėžėse. Lygiai taip pat, kaip sukdami kompaktinį diską rastumėte norimą kompaktinį diską, taip pat sukite diską, kad rastumėte programą. Kai naudojate išorinį standųjį diską, girdite kažko sukimosi garsą, o tai reiškia, kad diskas sukasi norint rasti programą. Radę programą, kurią norite paleisti, paimate ją ir daugybę susijusių programų ir perkeliate jas į atmintį. Kompiuteriui atmintis yra tai, kas žmogui stalas: laikina vieta, kur susidėti šiandienos studijų medžiagą.
Dabar turime sutvarkyti medžiagas ant stalo. Lygiai taip pat, kaip jums reikia efektyviai tvarkyti medžiagas, kad galėtumėte gerai mokytis, jūsų kompiuteris turi tvarkyti programas atmintyje. Pavyzdžiui, kartais programa nutrūksta, nes sako, kad atmintis yra pilna, bet jei pažvelgsite į atminties naudojimo istoriją, yra tuščių vietų, todėl yra daug vietos kitoms programoms paleisti. Ši situacija vadinama „suskaldymu“, o nuo to, kaip ją išsprendžiate, priklauso jūsų kompiuterio našumas. Panašiai ir studijuojant, jei netinkamai sutvarkote medžiagas, prireiks laiko surasti tai, ko jums reikia, o tai sumažins jūsų efektyvumą.
Be to, kaip ir įžangoje minėtame pavyzdyje, kompiuteriai kartais eina į standųjį diską, norėdami gauti programų kodus, kurie dar nebuvo importuoti į atmintį, ir tai vadinama swap in. Atstumas iki standžiojo disko yra labai didelis, todėl kuo daugiau kartų keičiate, tuo lėčiau jaučiasi jūsų kompiuteris. Kitas būdas pagerinti kompiuterio našumą – pradžioje iš kietojo disko importuoti visas susijusias programas, kurios bus vykdomos ateityje. Dabar, kai ant savo stalo atsinešėte visą šiandienos studijų medžiagą ir esate sutvarkytas, belieka pradėti mokytis. Kompiuterių pasaulyje CPU yra darbo arkliukas.
Trečiasis įrenginys, į kurį žiūrėsime, yra centrinis procesorius. Ne paslaptis, kad procesoriaus našumas turi didžiulę įtaką kompiuterio našumui. Nors žmogaus smegenų našumą lemia ne tai, kaip greitai galite skaityti, procesoriaus našumą lemia jo laikrodžio greitis, ty kiek duomenų jis gali nuskaityti per sekundę. 7 m. parduodamo procesoriaus „Intel i13700-2024“ taktinis dažnis yra 5.4 GHz, o tai reiškia, kad per sekundę jis gali nuskaityti 5.4 milijardo nulių arba vienetų. Kai kompiuteris skaito kodą eilutę po eilutės, tai vadinama „gaunimu“, tačiau užuot paėmęs vieną programą ir nuskaitęs kitą, jis skubos tvarka perjungia pirmyn ir atgal skirtingų programų kodus. Kartais, jei peršokimas iš programos į programą yra toks greitas, kad vartotojui atrodo, kad vienu metu veikia dvi programos, tai vadinama „daugiafunkcija“. Šis reiškinys panašus į tai, kaip geras mokinys gali vienu metu atidaryti kelias medžiagas ir vienu prisėdimu užbaigti dienos darbus.
Jūsų kompiuterio CPU, kaip ir jūsų smegenys, yra jūsų darbo krūvio centras. Svarbiausia šiame procese yra tai, kaip efektyviai CPU atlieka kelias užduotis. Pavyzdžiui, studijuodami kelis dalykus, norėdami būti veiksmingi, turite suskirstyti prioritetus svarbiausiems dalykams, lygiai taip pat, kaip jūsų kompiuteris turi teikti pirmenybę svarbiausioms užduotims, kad padidintumėte našumą. CPU kelių užduočių atlikimo galimybės yra būtinos norint vienu metu atlikti kelias užduotis, panašiai kaip tuo pačiu metu ruošiamės keliems dalykams ir sutelkiame dėmesį į kiekvieną iš jų. Centrinio procesoriaus gebėjimas greitai apdoroti kelias užduotis yra pagrindinis bendro kompiuterio našumo veiksnys.
Iki šiol matėme, kaip diske saugomos programos vykdymo procesas kompiuteryje yra panašus į studijas bibliotekoje. Apibendrinant galima pasakyti, kad programos vykdymas reiškia, kad kodas, kuris diske suskirstytas į nulių ir vienetų seką, perkeliamas į atmintį, kai mums jo reikia, ir eilutę po eilutės apdoroja procesorius. Be to, ką aptarėme šiame straipsnyje, kompiuterių veikimo būdas per beveik 100 metų istoriją pasikeitė, kad atspindėtų mūsų gyvenimo būdą pasaulyje, todėl kai kurios kompiuterių mokslo tradiciškai sudėtingos problemos dažnai buvo išspręstos taikant efektyvius metodus, kuriuos kasdieniame gyvenime laikome savaime suprantamu dalyku. Todėl, jei tokia kompiuterių vystymosi tendencija išliks, tikimasi, kad ateityje žmonių visuomenės problemas galėsime spręsti pasitelkę problemų sprendimo procesą kompiuteriuose.
Kompiuterių ir žmonių panašumai stebina. Mašinos, sukurtos imituoti žmogaus elgesį, dabar vėl tampa panašesnės į žmones. Kai suprantame, kad daugelis kompiuterių našumui didinti naudojamų metodų iš tikrųjų imituoja žmogaus elgesio modelius, turime pagalvoti, kaip galime maksimaliai padidinti žmogaus kūrybiškumą ir efektyvumą šiuolaikiniame pasaulyje, kuriame gyvena kompiuteriai. Tai ne tik technologinės pažangos klausimas, bet ir svarbus iššūkis ateičiai, kurioje žmonės ir mašinos sugyventų darniai.
