Кафедра прикладной математики и информатики

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ,

МОЛОДЕЖИ И СПОРТА УКРАИНЫ

ЮЖНОУКРАИНСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ

ПЕДАГОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Имени К. Д. Ушинского

Кафедра прикладной математики и информатики

 

Л. С. Сметанина

Учебно-методическое пособие

к курсу

 

«ИНФОРМАТИКА»

 

 

Одесса

 

 

Содержание

 

 

	Информатика как наука
	Системы счисления
	Единицы измерения информации
	Информационные процессы
	Социальные аспекты информатики
	Поколения ЭВМ
	Аппаратная часть компьютера
	Логические основы построения ПК
	Программное обеспечение компьютера
	Хронология становления информатики
	Темы рефератов по истории информатики
	Контрольные вопросы к курсу

 

 

Информатика как наука

Формирование информатики как науки происходило в XX веке, в связи с активным развитием вычислительной техники.

Само понятие информатики возникло в 60-х гг. во Франции и обозначало область знаний, изучающую применение электронных вычислительных машин для автоматизации обработки информации. Слово " информатика" образовано путем слияния французских слов информация и автоматика. В англоязычных странах вместо " информатики" часто используют термин " computer science" (компьютерная наука).

Отсюда следует, что появление информатики неразрывно связано с существованием компьютерной техники. Хотя вычислительные машины существовали и до 70-80-х годов, их относительно массовое распространение пришлось именно на эти годы. Именно в это время заговорили и об информатике как о научной дисциплине.

Изначально компьютер был инструментом для автоматизации трудоемких вычислений. Однако постепенно эволюционировал в инструмент для работы фактически с любой информацией, а не только числовой. Получая исходную информацию в виде чисел, таблиц, изображений, текстов программное обеспечение вычислительных машин способно преобразовывать ее в другую информацию, а также сохранять и передавать в той или иной форме.

Наука информатика стала заниматься разработкой информационных моделей объектов реального мира, для которых вообще можно создать информационную модель. Т.к. материальный мир весьма разнообразен, то и объекты изучения информатики также очень разнообразны. В связи с этим информатика – очень разнородная наука, что затрудняет ее однозначное определение.

В свое время Е.П. Ершов определил информатику так: информатика - это находящаяся в процессе становления наука, изучающая законы и методы накопления, передачи и обработки информации с помощью ЭВМ, а также область человеческой деятельности, связанная с применением ЭВМ.

Можно предположить, что теоретическая информатика – это наука, возможно до сих пор, находящаяся в становлении и развитии.

Информатика тесно связана с математикой, т.к. опирается на ее достижения. Это объясняется тем, что объекты естественных и технических наук, а также социальные явления можно описать с помощью понятий математики – функций, систем уравнений, неравенств и др. При этом предмет изучения информатики – информация – общенаучное и социальное понятие.

 

Место информатики в системе наук

 

Рассмотрим место науки информатики в традиционно сложившейся системе наук (технических, естественных, гуманитарных и т.д.). В частности, это позволило бы найти место общеобразовательного курса информатики в ряду других учебных предметов.

Напомним, что по определению А. П. Ершова информатика- " фундаментальная естественная наука". Академик Б. Н. Наумов определял информатику " как естественную науку, изучающую общие свойства информации, процессы, методы и средства ее обработки (сбор, хранение, преобразование, перемещение, выдача)".

Уточним, что такое фундаментальная наука и что такое естественная наука. К фундаментальным принято относить те науки, основные понятия которых носят общенаучный характер, используются во многих других науках и видах деятельности. Нет, например, сомнений в фундаментальности столь разных наук как математика и философия. В этом же ряду и информатика, так как понятия " информация", " процессы обработки информации" несомненно имеют общенаучную значимость.

Естественные науки – физика, химия, биология и другие – имеют дело с объективными сущностями мира, существующими независимо от нашего сознания. Отнесение к ним информатики отражает единство законов обработки информации в системах самой разной природы – искусственных, биологических, общественных.

Однако, многие ученые подчеркивают, что информатика имеет характерные черты и других групп наук – технических и гуманитарных (или общественных).

Черты технической науки придают информатике ее аспекты, связанные с созданием и функционированием машинных систем обработки информации. Так, академик А. А. Дородницын определяет состав информатики как " три неразрывно и существенно связанные части: технические средства, программные и алгоритмические". Первоначальное наименовании школьного предмета " Основы информатики и вычислительной техники" в настоящее время изменено на " Информатика" (включающее в себя разделы, связанные с изучением технических, программных и алгоритмических средств). Науке информатике присущи и некоторые черты гуманитарной (общественной) науки, что обусловлено ее вкладом в развитие и совершенствование социальной сферы. Таким образом, информатика является комплексной, междисциплинарной отраслью научного знания.

Информатика в нынешнем понимании - это наука, которая определяет сферу человеческой деятельности, связанную с процессами хранения, передачи и преобразования информации с помощью компьютера.

В изучении информатики выделяют три направления:

1) информационное;

2) программное;

3) техническое;

Программное направление определяет круг вопросов, связанных с изучением различных программных сред и технологий программирования.

Техническое – определяет знание аппаратной части компьютера и компьютерных сетей, как основного инструмента обработки информации.

Информационное – посвящено структурированию информации, её анализу, моделированию процессов, объектов и систем в различных программных средах.

 

У древних людей, кроме каменного топора и шкуры вместо одежды, ничего не было, поэтому считать им было нечего. Постепенно они стали приручать скот, возделывать поля и собирать урожай; появилась торговля, и тут уж без счета никак не обойтись.

 

 

В древние времена, когда человек хотел показать, сколькими животными он владел, он клал в большой мешок столько камешков, сколько у него было животных. Чем больше животных, тем больше камешков. Отсюда и произошло слово «калькулятор», «калькулюс» на латинском означает «камень»!

Сначала считали на пальцах. Когда пальцы на одной руке кончались, переходили на другую, а если на двух руках не хватало, переходили на ноги. Поэтому, если в те времена кто-то хвалился, что у него «две руки и одна нога кур», это означало, что у него пятнадцать кур, а если это называлось «весь человек», то есть две руки и две ноги.

Но как запомнить, кто, кому, сколько должен, сколько народилось жеребят и сколько теперь в стаде лошадей, сколько мешков кукурузы собрано?

Первые написанные цифры, о которых мы имеем достоверные свидетельства, появились в Египте и Месопотамии около 5000 лет назад. Хотя эти две культуры находились очень далеко одна от другой, их числовые системы очень похожи, как будто представляют один метод: использование засечек на дереве или камне для записи прошедших дней.

Египетские жрецы писали на папирусе, изготовленном из стеблей определенных сортов тростника, а в Месопотамии — на мягкой глине. Конечно, конкретные формы их цифр были различны, но и в той, и в другой культуре использовали простые черточки для единиц и другие метки для десятков. Кроме того, в обеих системах писали желаемую цифру, повторяя черточки и метки необходимое число раз.

 

 

 

Древние египтяне на очень длинных и дорогих папирусах писали вместо цифр очень сложные, громоздкие знаки. Вот, например, как выглядело число 5656.

Древний народ майя вместо самих цифр рисовал страшные головы, как у пришельцев, и отличить одну голову – цифру от другой было очень сложно.

Спустя несколько столетий, в первом тысячелетии, древний народ майя придумал запись любых чисел, используя только три знака: точку, линию и овал. Точка имела значение единицы, линия – пять. Комбинация точек и линий служила для написания любого числа до девятнадцати. Овал под любым из этих чисел увеличивал его в двадцать раз.

 

Индейцы и народы Древней Азии при счете завязывали узелки на шнурках разной длины и цвета. У некоторых богатеев скапливалось по несколько метров этой веревочной «счетной книги», попробуй, вспомни через год, что означают четыре узелочка на красном шнурочке! Поэтому того, кто завязывал узелки, называли вспоминателем.

 

Цивилизация ацтеков пользовалась системой исчисления, состоящей только из четырёх знаков:

— точка или кружок для обозначения единицы (1);

— буква «h» для двадцати (20);

— перо для цифры 400 (20х20);

— мешок, наполненный зерном, для 8000 (20х20х20).

Из-за использования малого числа знаков для написания цифры приходилось повторять много раз один и тот же знак, образуя длинный ряд символов. В документах ацтекских чиновников встречаются счета, в которых указываются результаты описи и подсчетов податей, получаемых ацтеками от покоренных городов. В этих документах можно увидеть длинные ряды знаков, похожие на настоящие иероглифы.

 

 

Прохождение китайской системы счисления более древнее и определяется между 1 500 и 1200 годами до нашей эры. Предки китайцев записывали свои вычисления на черепашьих панцирях и костях животных.

Много лет спустя в другом регионе Китая появилась новая система исчисления. Потребности торговли, управления и науки потребовали развития нового способа написания цифр – палочками. Цифры от единицы до пяти они обозначали количеством палочек в зависимости от номера. Так, две палочки соответствовали номеру 2. Чтобы указать цифры от шести до девяти, одна горизонтальная палочка помещалась в верхней части цифры.

 

 

Было очень неудобно хранить хрупкие и тяжелые глиняные таблички, веревки с узелками, рулоны папируса. И это продолжалось до тех пор, пока древние индийцы не изобрели для каждой цифры свой знак. Вот как они выглядели.

 

Однако Индия была оторвана от других стран, – на пути лежали тысячи километров расстояния и высокие горы. Арабы были первыми «чужими», которые заимствовали цифры у индийцев и привезли их в Европу. Чуть позже арабы упростили эти значки, они стали выглядеть вот так.

 

Они похожи на многие наши цифры. Слово «цифра» тоже досталось нам от арабов по наследству. Арабы нуль, или «пусто», называли «сифра». С тех пор и появилось слово «цифра». Правда, сейчас цифрами называются все десять значков для записи чисел, которыми мы пользуемся: 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9.

От пальцевого счета пошли пятеричная система счисления (одна рука), десятеричная (две руки), двадцатеричная (пальцы рук и ног). В древние времена не существовало единой для всех стран системы счета. Некоторые системы исчисления брали за основу 12, другие – 60, третьи – 20, 2, 5, 8.

Шестидесятеричная система исчисления, которую ввели римляне, была распространена по всей Европе вплоть до XVI века. До сих пор римские цифры используют в часах и для оглавления книг.

Древние римляне использовали систему исчисления, для отображения цифр в виде букв. Они использовали в своей системе исчисления следующие буквы: I. V. L. C. D. M. Каждая буква имела различное значение, каждая цифра соответствовала номеру положения буквы.

 

 

Предки русского народа – славяне - для обозначения чисел также употребляли буквы. Над буквами, употребляемыми для обозначения чисел, ставились специальные знаки – титла. Чтобы отделить такие буквы – числа от текста, спереди и сзади ставились точки.

Этот способ обозначения цифр называется цифирью. Он был заимствован славянами от средневековых греков – византийцев. Поэтому цифры обозначались только теми буквами, для которых есть соответствия в греческом алфавите.

 

 

Для обозначения больших чисел славяне придумали свой оригинальный способ.

Такой способ обозначения чисел по сравнению с принятой в Европе десятичной системой был очень неудобен. Поэтому Петр I ввел в России привычные для нас десять цифр, отменив буквенную цифирь.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Информационные процессы

 

Рассмотрим основные процессы, связанные с информацией.

1. Поиск информации.

Поиск информации представляет собой процесс выявления в некотором множестве данных всех тех, которые посвящены указанной теме (предмету), удовлетворяют заранее определенному условию поиска (запросу) или содержат необходимые (соответствующие информационной потребности) факты, сведения.

Термин " информационный поиск" был впервые введён Кельвином Муром в 1948 в его докторской диссертации, опубликован и употребляется в литературе с 1950.

Сначала системы автоматизированного ИП, или информационно-поисковые системы (ИПС), использовались лишь для управления информационным взрывом в научной литературе. Многие университеты и публичные библиотеки стали использовать ИПС для обеспечения доступа к книгам, журналам и другим документам. Широкое распространение ИПС получили с появлением сети Интернет. Большой популярностью стали пользоваться поисковые системы. Например.

2. Сбор информации.

С давних времен существуют различные устройства, помогающие собирать информацию. Это и весы, и термометр, и амперметр и все устройства, позволяющие получать информацию о состоянии различных проессов.

Одним из старейших приборов по сбору информации является Стоунхэндж - " висячие камни", появление которых причисляют ко 2 в до н.э. Лишь в 1963 г. современные ученные разгадали какую же информацию собирало это сооружение. Оно, с помощью 56 лунок, указывает крайние положения Солнца и помогает предсказывать лунные и солнечные затмения.

Стоунхендж (англ. Stonehenge, букв. " каменный хендж" ) — внесённое в список Всемирного наследия каменное мегалитическое сооружение (кромлех) на Солсберийской равнине в графстве Уилтшир (Англия). Находится примерно в 130 км к юго-западу от Лондона, примерно в 3, 2 км к западу от Эймсбери и в 13 км к северу от Солсбери.

Один из самых знаменитых археологических памятников в мире, Стоунхендж состоит из земляных сооружений, окружающих кольцевые и подковообразные конструкции из больших менгиров. Он находится в центре самого плотного комплекса памятников неолита и бронзового века в Англии.

 

 

3. Обработка информации.

Мы различаем два вида обработки информации – осознанная и неосознанная. К первой можно отнести ребенка, однажды дотронувшегося до горячего чайника. Ко второй – решение задачи (зная правила и условие, ученик обрабатывает информацию и поучает ответ).

Обработка информации состоит в получении одних " информационных объектов" из других " информационных объектов" путем выполнения некоторых алгоритмов и является одной из основных операций, осуществляемых над информацией, и главным средством увеличения ее объема и разнообразия.

На самом верхнем уровне можно выделить числовую и нечисловую обработку. В указанные виды обработки вкладывается различная трактовка содержания понятия " данные". При числовой обработке используются такие объекты, как переменные, векторы, матрицы, многомерные массивы, константы и т.д. При нечисловой обработке объектами могут быть файлы, записи, поля, иерархии, сети, отношения и т.д. Другое отличие заключается в том, что при числовой обработке содержание данных не имеет большого значения, в то время как при нечисловой обработке нас интересуют непосредственные сведения об объектах, а не их совокупность в целом.

С точки зрения реализации на основе современных достижений вычислительной техники выделяют следующие виды обработки информации:

- последовательная обработка, применяемая в традиционной фоннеймановской архитектуре ЭВМ, располагающей одним процессором;

- параллельная обработка, применяемая при наличии нескольких процессоров в ЭВМ;

- конвейерная обработка, связанная с использованием в архитектуре ЭВМ одних и тех же ресурсов для решения разных задач, Причем если эти задачи тождественны, то это последовательный конвейер, если задачи одинаковые - векторный конвейер.

4. Хранение информации.

С давних времен человек пытался сохранить различную информацию. Это привело к различных систем записи и отображения информации. В древности это были зарубки на скалах, узелковая письменность, берестяная грамота, папирус, бумага и т. д. С появлением типографий – носителем информации стали книги. А затем с развитием фото, кино и телевидения появились и другие носители.

Для хранения, накопления и передачи информации используются носители информации различной природы: молекулы ДНК - генетическая информация, бумага, магнитная лента, фото и кинопленки, микросхема памяти, магнитные и лазерные диски и т. д.

5. Защита информации.

Информация является одним из наиболее ценных ресурсов, поэтому обеспечение защиты информации является одной из важнейших и приоритетных задач.

Безопасность информационной системы – это свойство, заключающее в способности системы обеспечить ее нормальное функционирование, то есть обеспечить целостность и секретность информации. Для обеспечения целостности и конфиденциальности информации необходимо обеспечить защиту информации от случайного уничтожения или несанкционированного доступа к ней. Под целостностью понимается невозможность несанкционированного или случайного уничтожения, а также модификации информации. Под конфиденциальностью информации - невозможность утечки и несанкционированного завладения хранящейся, передаваемой или принимаемой информации.

Лишь 10% всей денежной массы существует в бумажном эквиваленте, все остальное – как информация на различных счетах.

К средствам защиты информации ИС от действий субъектов относятся:

1. средства защита информации от несанкционированного доступа;

2. защита информации в компьютерных сетях;

3. криптографическая защита информации;

4. электронная цифровая подпись;

5. защита информации от компьютерных вирусов.

Средства защита информации от несанкционированного доступа

Получение доступа к ресурсам информационной системы предусматривает выполнение трех процедур: идентификация, аутентификация и авторизация.

Идентификация – присвоение пользователю (объекту или субъекту ресурсов) уникальных имен и кодов (идентификаторов).

Аутентификация – установление подлинности пользователя, представившего идентификатор или проверка того, что лицо или устройство, сообщившее идентификатор является действительно тем, за кого оно себя выдает. Наиболее распространенным способом аутентификации является присвоение пользователю пароля и хранение его в компьютере.

Авторизация – проверка полномочий или проверка права пользователя на доступ к конкретным ресурсам и выполнение определенных операций над ними. Авторизация проводится с целью разграничения прав доступа к сетевым и компьютерным ресурсам.

Защита информации в компьютерных сетях

Локальные сети предприятий очень часто подключаются к сети Интернет. Для защиты локальных сетей компаний, как правило, применяются межсетевые экраны – брандмауэры (firewalls). Экран (firewall) - это средство разграничения доступа, которое позволяет разделить сеть на две части (граница проходит между локальной сетью и сетью Интернет) и сформировать набор правил, определяющих условия прохождения пакетов из одной части в другую. Экраны могут быть реализованы как аппаратными средствами, так и программными.

Криптографическая защита информации

Для обеспечения секретности информации применяется ее шифрование или криптография. Для шифрования используется алгоритм или устройство, которое реализует определенный алгоритм. Управление шифрованием осуществляется с помощью изменяющегося кода ключа.

Извлечь зашифрованную информацию можно только с помощью ключа. Криптография – это очень эффективный метод, который повышает безопасность передачи данных в компьютерных сетях и при обмене информацией между удаленными компьютерами.

Электронная цифровая подпись

Для исключения возможности модификации исходного сообщения или подмены этого сообщения другим необходимо передавать сообщение вместе с электронной подписью. Электронная цифровая подпись – это последовательность символов, полученная в результате криптографического преобразования исходного сообщения с использованием закрытого ключа и позволяющая определять целостность сообщения и принадлежность его автору при помощи открытого ключа.

Другими словами сообщение, зашифрованное с помощью закрытого ключа, называется электронной цифровой подписью. Отправитель передает незашифрованное сообщение в исходном виде вместе с цифровой подписью. Получатель с помощью открытого ключа расшифровывает набор символов сообщения из цифровой подписи и сравнивает их с набором символов незашифрованного сообщения. При полном совпадении символов можно утверждать, что полученное сообщение не модифицировано и принадлежит его автору.

Защита информации от компьютерных вирусов

Компьютерный вирус – это небольшая вредоносная программа, которая самостоятельно может создавать свои копии и внедрять их в программы (исполняемые файлы), документы, загрузочные сектора носителей данных и распространяться по каналам связи. Защита от компьютерных вирусов – это установка и постоянное обновление антивирусных программ.

В древности так же применяли различные способы защиты информации. Одним из таких способов было использование шифров.

 

 

 

6. Передача информации.

Это физический процесс, посредством которого осуществляется перемещение информации в пространстве. Данный процесс характеризуется наличием следующих компонентов: источник информации, приёмник информации, носитель информации, среда передачи.

 

 

В Петербурге 19 в. одним из способов передачи информации о пожаре были пожарные башни (каланча) с флажками различного цвета, которые сообщали в какой части города пожар. Ночью - фонари разного цвета.

 

 

Однако, может получиться, что источник информации передает ее в удобной лишь для него форме, а приемник не может воспринимать информацию в такой форме. В таких случаях ставят в цепочку промежуточные устройства кодирования и декодирования информации.

Всеми вопросами кодирования и декодировки занимается наука криптография.

 

 

 

 

 

 

 

Т. о. мы разобрали процессы, связанные со сбором, хранением, поиском, обработкой, кодированием и передачей информации их называют информационными процессами.

Для обмена информацией люди вступают в контакты, общаясь друг с другом (коммуникация), что является основой информационных процессов.

Информационный процесс, в результате которого создается информационный продукт, называется информационной технологией.

В истории выделяют несколько этапов развития информационных технологий. Признак деления – виды инструментария технологии.

1-й этап (до второй половины XIX в.) – " ручная" информационная технология, инструментарий которой составляли: перо, чернильница, книга. Коммуникации осуществлялись ручным способом путем переправки через почту писем, пакетов, депеш. Основная цель технологии – представление информации в нужной форме.

2-й этап (с конца XIX в.) – " механическая" технология, инструментарий которой составляли: пишущая машинка, телефон, диктофон, оснащенная более совершенными средствами доставки почта. Основная цель технологии – представление информации в нужной форме более удобными средствами.

3-й этап (40-60-е гг. ХХ в.) – " электрическая" технология, инструментарий которой составляли: большие ЭВМ и соответствующее программное обеспечение, электрические пишущие машинки, ксероксы, портативные диктофоны.

Изменяется цель технологии. Акцент в информационной технологии начинает перемещаться с формы представления информации на формирование ее содержания.

4-й этап (с начала 7-х гг.) – " электронная" технология, основным инструментарием которой становятся большие ЭВМ и создаваемые на их базе автоматизированные системы управления (АСУ) и информационно-поисковые системы (ИПС), оснащенные широким спектром базовых и специализированных программных комплексов. Центр тяжести технологии еще более смещается на формирование содержательной стороны информации для управленческой среды различных сфер общественной жизни, особенно на организацию аналитической работы. Множество объективных и субъективных факторов не позволили решить стоящие перед новой концепцией информационной технологии поставленные задачи. Однако был приобретен опыт формирования содержательной стороны управленческой информации и подготовлена профессиональная, психологическая и социальная база для перехода на новый этап развития технологии.

5-й этап (с середины 80-х гг.) – " компьютерная" (" новая" ) технология основным инструментарием которой является персональный компьютер с широким спектром стандартных программных продуктов разного назначения. НА этом этапе происходит процесс персонализации АСУ, который проявляется в создании систем поддержки принятия решений определенными специалистами. Подобные системы имеют встроенные элементы анализа и интеллекта для разных уровней управления, реализуются на персональном компьютере и используют телекоммуникации. В связи с переходом на микропроцессорную базу существенным изменениям подвергаются и технические средства бытового, культурного и прочего назначений. Начинают широко использоваться в различных областях глобальные и локальные компьютерные сети.

 

Поколения ЭВМ

Под поколением ЭВМ понимают все типы и модели электронно-вычислительных машин, разработанные различными конструкторскими коллективами, но построенные на одних и тех же научных и технических принципах. Смена поколений обусловливалась появлением новых элементов, изготовленных с применением принципиально иных технологий.

Первое поколение электронно-вычислительных машин связано с появлением электровакуумных ламп в 1946г в США.

Представители:

 

ENIAC – 1946 г. Electronic Numerical Integrator and Calculator.

Автор – Эккерт и Маучли

Реле и ламп около 20 000

Скорость выполнения операций – 300 операций умножения в сек или 5000 операций сложения в секунду.

Потребляемая энергия – 150 кВт

Программирование осуществлялось путем коммутации отдельных блоков машины с помощью специальных кабелей. Подготовка к работе занимала несколько дней, работа занимала несколько минут.

 

ЭДВАК – машина, производящая автоматизированные вычисления с помощью электронного автомата, работающего по заданной программе.

В этой машине произошло разделение на:

· Арифметическое устройство

· Запоминающее устройство

· Устройство управления

· Входное и выходное устройство.

К 1950 гг. работа над этим устройством прекращено

 

ЭДСАК – 1949г. разработанная Кембриджским университетом с участием Тьюринга. Это была первая действующая ЭВМ с хранимой программой.

 

Первая отечественная ЭВМ была создана в 1951г. под руководством академика Лебедева. Называлась МЭСМ (малая электронная счетная машина). Затем в эксплуатацию ввели БЭСМ-2 (большую электронную счетную машину). Самой мощной ЭВМ 50-ых гг. в Европе была советская электронно-вычислительная машина М-20 с быстродействием 20 тыс. оп/с и объемом оперативной памяти 4 000 машинных слов.

Краткая характеристика ЭВМ первого поколения (1946–сер.50-ых):

ü Элементарная база всех машин – вакуумная лампа

ü Габариты – огромные залы

ü Быстродействие – 10 – 20 тыс. операций в сек.

ü Сложная эксплуатация с опасностью перегрева.

ü Программирование машин производилось в машинных кодах и было достаточно трудоемко.

 

Пятое поколение.

 

В данный момент не существует компьютеров пятого поколения, но существуют проекты по их созданию. Так в 1981г. Япония предложила проект, по которому планировалось к 1991г. выпустить компьютер пятого поколения, который бы предполагал существенно новые возможности, а именно:

ü Общение на естественном языке

ü Наличие искусственного интеллекта

В России разработан брейнпьютер (брейн-мозг) в 2001г. – это компьютер, построенный на принципе работы человеческого мозга. Возглавлял группу создателей акад. Вольцев.

Модель была построена на принципе работы клеток головного мозга – нейтронов.

Таким образом в перспективе выделяют два направления развития компьютерной техники нейтронный и квантовый.

Устройство компьютера

 

На прошлой лекции мы разобрали все процессы, связанные с информацией. Но не всех их может осуществить человек. Для упрощения своей работы он создает машины. Так, простейшая машина для обработки математической информации - калькулятор.

Но для информации, представленной в другой форме, это устройство не подходит.

На данной лекции мы рассмотрим устройство персонального компьютера. Техническую его сторону.

Начнем с функций, которые выполняет ПК. Ввод - Преобразование - Хранение - Вывод.

Разберем технические устройства, отвечающие за исполнение данных функций.

Каким бы ни был внешний вид и комплектация компьютера, важнейшая характеристика, которая будет интересовать вас в первую очередь - это производительность.

Производительность компьютера - это характеристика, показывающая скорость выполнения компьютером операций обработки информации.

Техническую часть ПК принято называть аппаратным обеспечением (hardware-аппаратные средства)

Независимо от типа компьютера, аппаратное обеспечение всегда может быть представлено в виде базовой и периферийной частей.

К базовым устройствам относят:

Системный блок(сосредоточены основные устройства, позволяющие осуществлять все перечисленные функции ПК)

Устройства ввода

Устройства вывода

Рассмотрим подробнее какие же устройства должны и какие могут входить в состав системного блока.

Бывают desktop, tower, booksize.

Все основные компоненты системного блока располагаются на самой большой микросхеме – материнской плате.

Именно на ней и располагается основное устройство – мозг компьютера – микропроцессор.

Т. к. любая входящая информация представляется в форме 0 и 1, то и все операции по ее обработке сводятся к математическим.

Процессор так же отвечает и за управление всеми устройствами компьютера.

Представляет собой микросхему, выполненную на небольшой кремниевой пластинке – кристалле(2 кв.см. поэтому - микропроцессор).

Микропроцессор – сверхбольшая интегральная схема. Большие не размеры, а кол-во заключенных в ней элементов. Чем больше компонентов, тем производительность. Размер минимального элемента микропроцессора в 100 раз меньше человеческого волоса.

Любой процессор характеризуется тактовой частотой и разрядностью.

Такт – промежуток времени (в микросек.) в который выполняется 1 элементарная операция (+, -) до млрд. опер. сек.

Тактовая частота – число тактов работы процессора в сек.

Ед. измерения – 1МГц. – мегагерц – миллион тактов в сек.

Разрядность – размер минимальной порции информации, над которойпроцессор выполняет различные операции по обработке.

Эта порция носит название – машинное слово – последовательность двоичных разрядов(бит).

В зависимости от вида процессора машинное слово может быть длинной 8, 16, 32, 64.бита. Нынешние 32 битные процессоры. Уже есть 64 разрядные, но под них не подогнаны остальные устройства.

Обычно есть сопроцессор, который выполняет математические операции. Чтобы не перегружать сам процессор, т.к. запись в двоичной системе чисел, с десятичными знаками, а так же действия над ними достаточно объемны и сложны.

 

Устройства памяти

 

Память компьютера – это совокупность устройств, предназначенных для хранения информации.

Осуществляемые процессы - считывание и запись.

 

Память

123456Следующая ⇒

Поделиться: