Понятия информации в современной науке и технике

Лекция 1.1. Основные понятия

Информационная сфера

Основной целью информатизации является создание оптимальных условий для удовлетворения информационных потребностей и прав на информацию. Для этого необходимо развитие различных способов организации и использования информации, информационных ресурсов, потоков, сетей и систем, т.е. создание информационной среды.

Информационная сфера (среда) – сфера деятельности субъектов, связанная с созданием, преобразованием и потреблением информации.

С учетом содержания информатизации и информационной сферы можно считать, что их основой является формирование и использование информационных ресурсов, а также создание информационных систем, реализующих многообразие информационных технологий, обеспечивающих различные информационные услуги по использованию информационного ресурса. В результате формируется рынок информационных товаров и услуг.

Деятельность (методы деятельности) субъектов и результаты этой деятельности являются основными элементами информационной сферы. При этом следует учитывать обоюдный процесс влияния как информационной среды на общество, личность и государство, так обратное их влияние на формирование своей информационной среды.

Информационный ресурс

Информация по своему содержанию – не материальный, а идеальный феномен. Сегодня информация уже мыслится как важнейшая субстанция, или среда, которая питает исследователей, разработчиков, управляющие органы и которая ими же создается и непрерывно обновляется. Являясь фактором (ресурсом) интенсивного социально-экономического развития, она обладает рядом свойств: соответствием решаемым задачам, достоверностью, своевременностью, новизной, полнотой, возобновляемостью, воспроизводимостью, фундаментальностью, актуальностью, значимостью, возможностью многократного использования, ценностью, устойчивостью к старению, влиянием на организацию использования других видов ресурса, наличием механизма самовоспроизводства, нерасходуемостью, уникальностью и т.д. Однако эти особенности информации реализуются лишь с помощью материальных информационных средств, техники и технологий – всей индустрии информатики, поскольку информация имеет специфическое, присущее только ей свойство невозможности существования без информационного носителя.

Таким образом, информационный ресурс должен рассматриваться с учетом его двойственного характера – материальности и идеальности.

Вообще под ресурсом понимаются запасы, источники чего-нибудь.

В индустриальном обществе известно несколько основных видов ресурсов, ставших классическими экономическими категориями:

- материальные ресурсы – совокупность предметов труда, предназначенных для использования в процессе производства общественного продукта, например: сырье, материалы, топливо, энергия, полуфабрикаты, детали и т.д.;

- природные ресурсы – объекты, процессы, условия природы, используемые обществом для удовлетворения материальных и духовных потребностей людей;

- трудовые ресурсы – люди, обладающие общеобразовательными и профессиональными знаниями для работы в обществе;

- финансовые ресурсы – денежные средства, находящиеся в распоряжении государственной или коммерческой структуры;

- энергетические ресурсы – носители энергии, такие как уголь, нефть, нефтепродукты, газ, гидроэнергия, электроэнергия и т.д.

Для информационного общества значимым является информационный ресурс, который не рассматривался ранее как экономическая категория.

Информационные ресурсы – отдельные документы и отдельные массивы документов, документы и массивы документов в информационных системах (библиотеки, архивы, фонды, банки данных, другие информационные системы).

Дополнением содержания информационного ресурса является определение документированной информации (документа).

Документированная информация – зафиксированная на материальном носителе путем документирования информация с реквизитами, позволяющими определить такую информацию или в установленных законодательством Российской Федерации случаях ее материальный носитель. Здесь документ представляет материальный объект с зафиксированными на нем сведениями в виде текста, звукозаписи или изображения, предназначенный для передачи во времени и пространстве в целях хранения и общественного использования. Такие сведения могут называться данными.

Документыи их массивы фиксируют на материальном носителе информацию и знания, созданные для общественного использования и распространения. Такие информационные ресурсы общества, как знания, отчуждены от их создателей и материализованы в виде документов, баз данных, баз знаний, алгоритмов, компьютерных программ, а также произведений искусства, литературы, науки и т.д.

Известно, что термин «информационный ресурс» за рубежом впервые был введен в 1963 г., а в отечественной практике используется с конца 1960-х гг., хотя в то время это не дало ничего нового ни для развития теории, ни для практики. Одна из причин такого положения состояла в недостаточной разработанности методологии и механизмов измерения этого вида ресурса. Следует отметить, что проблема количественной оценки информационных ресурсов до сих пор не получила адекватного решения, хотя подобные попытки предпринимались неоднократно. В настоящее время существуют два подхода в трактовке рассматриваемого понятия.

1. Информационные ресурсысоставляют только информационные фонды документов (архивы, библиотеки, базы данных, депозитарии). При этом активными информационными ресурсами называют ту часть национальных информационных ресурсов, которую составляет информация, доступная для автоматизированного поиска, хранения и обработки. Вместе с тем все большее распространение в последние годы получает расширенный подход к определению данного понятия.

2. Информационные ресурсы (согласно расширенному подходу) включают не только информационные фонды документов, но и иные компоненты, например, технические средства (ЭВМ, средства связи, терминалы, средства передачи и обработки данных и т.д.); источники информации (документы, сообщения); людей (пользователи, обслуживающий персонал); данные, зафиксированные на любых носителях, и навыки работы с ними; средства обработки информации, в том числе интеллектуальные возможности человека; программное обеспечение; информационные технологии и др.

Таким образом, информационный ресурс следует рассматривать как комплексную динамическую систему, включающую в себя целый ряд взаимоувязанных компонентов: информационную базу, материально-техническую базу, кадровую составляющую, средства коммуникации, средства обработки информации, финансовые средства.

Ресурсы могут быть классифицированы по ряду признаков:

- по тематике хранящейся информации (правовая, общественно-политическая, научная, финансово-экономическая, экологическая, медицинская и др.);

- форме собственности (государственная, федеральная, субъекта Федерации, муниципальная, общественных организаций, акционерная, частная);

- доступности информации (открытая, закрытая (конфиденциальная);

- принадлежности к виду информационной системы (библиотечная, архивная, научно-техническая и т.п.);

- источнику информации (официальная, неофициальная, публикации в СМИ, статистическая отчетность, результаты социологических исследований и т.п.);

- назначению и характеру использования информации (массовая, региональная, ведомственная и т.п.);

- форме представления информации (текстовая, цифровая, графическая, мультимедийная);

- виду носителя информации (бумажный, электронный).

Лекция 1.2. аппаратное обеспечение

Информационных технологий

История развития вычислительной техники

Основные предпосылки создания ЭВМ в XX веке

Поколения ЭВМ

После безуспешных работ Георгия Атанасова по созданию электронной машины в 1942 г. выходит книга известного ученого Норберта Винера «Основы кибернетики или теории управления всеми организмами». Основываясь на материале этой книги и на знаниях системной техники, Джон фон Нейман, Чарльз Айстин и другие американские ученые, знакомые с работами Атанасова, приступили к разработке ЭВМ (на базе электронных ламп).

Первая ЭВМ была создана в 1946 году в США в Пенсильванском университете под руководством Дж. Маучли и Дж. Эккерта. Называлась эта машина ENIAC - electronic integrator and calculator (ЭНИАК - аббревиатура от полного названия «электронный интегратор и вычислитель»). Применялась она лишь для расчетов ядерных реакций в военных целях.

От момента создания данной машины и идет эра ЭВМ. И, хотя производительность ее работы составляла мизерную по современным представлениям величину - 5 000 операций в секунду, она была новым принципиальным шагом в развитии вычислительной техники той поры и революционно превосходила все другие виды вычислителей.

Первая в Европе ЭВМ была создана в СССР в 1951 году под руководством академика С.А. Лебедева в АН УССР в Киеве. Называлась она Малая Электронная Счетная Машина - МЭСМ.

Позже в 1952 г. в одном из немецких научных учреждений была обнаружена засекреченная вычислительная машина подобного направления, созданная Карлом Шуреком еще в 1944 г. Но право на изобретение уже было за американцами.

Дальнейшая история развития ЭВМ подобной архитектуры представлена в виде, так называемых поколений. Подробнее о понятии и особенностях архитектурного построения таких машин («фон-неймановской» архитектуры) поговорим ниже

Поколение ЭВМ - совокупность существенных особенностей и характеристик, используемых при построении конструкторско-технологической и логической базы машины. Основа разделения ЭВМ на поколения, прежде всего, выражается в элементной базе.

Элементная база -совокупность технических устройств, из которых собрана вся машина. Она определяет все характеристики ЭВМ.

Чтобы вести изложение отличий ЭВМ по поколениям развития, приведем эти характеристики и рассмотрим, как их следует понимать.

Характеристики ЭВМ

Быстродействие - способность ЭВМ выполнять некоторое количество арифметических и логических операций в единицу времени (как правило, в секунду). Данную характеристику не следует путать с тактовой частотой работы процессора. Дело в том, что выполнение конкретной операции складывается из определенной совокупности элементарных действий, каждое из которых осуществляется за один такт.

Эта характеристика измеряется в MIPS (миллионах команд, выполняемых в секунду) и MFLOPS (миллионах операций над числами с плавающей запятой, выполняемых в секунду).

Объем внутренней и внешней памяти - количество информации, которое может быть доступно для быстрой обработки на ЭВМ или может быть сохранено на продолжительный период. Эти объемы считаются, как было отмечено выше, в байтах, килобайтах и других единицах измерения информации.

Точность вычислений - способность процессора (сопроцессора) ЭВМ выполнять арифметические операции с определенной точностью после запятой (допустим, порядка 300 знаков после запятой).

Габаритные размеры - величина внешних размеров как отдельных модулей или составных частей машины, так и всего комплекса в целом.

Энергопотребление - электрическая мощность, потребляемая от источника питания, как отдельными модулями, так и всей ЭВМ.

Стоимость - цена отдельных модулей, всего комплекса ЭВМ, расходных материалов.

Дизайн - внешний вид, форма, окраска, удобство эксплуатации и др.

Возможность выполнения определенных задач. Эта характеристика определяет тактические или, можно сказать, обобщающие возможности ЭВМ. Они реализуются на базе технических характеристик, рассмотренных выше

Основные характеристики производительности ЭВМ подчиняются эмпирическому закону, сформулированному сотрудником корпорации Intel - Г. Муром. В соответствии с ним тактовая частота процессоров (как основной фактор быстродействия) удваивается каждые полгода.

1-е поколение ЭВМ (с 1946 г. до середины 50-х годов ХХ в.).

Элементная база ЭВМ этого поколения - электронные лампы.

К первому поколению ЭВМ, кроме отмеченных выше, относятся созданные советскими учеными и инженерами ламповые вычислительные машины БЭСМ-2, Стрела, М-2, М-3, Минск-1, Урал-1, Урал-2, М-20. Они были, в основном, ориентированны на решение научно-технических задач.

Что же представляли собой машины первого поколения? Характеристики ЭНИАКа: вес - 30 тонн, занимаемая площадь - 150 м.кв., 40 панелей управления, 18 000 электронных ламп, 1 500 реле, производительность - 5 000 операций в секунду.

Одна из первых вычислительных машин - ТРИДАГ - занимала площадь целого здания.

Эксплуатация ЭВМ первого поколения дала ряд заметных результатов и тем самым определяла необходимость дальнейших научных исследований и практических внедрений в области развития этого нового для человечества класса техники.

Такие исследования и внедрения проводились во многих странах и через некоторое время темпы развития новой отрасли вышли в число одних из ведущих в мире. Так, для сравнения, можно прогнозировать создание нового самолета в авиационной промышленности (где темпы развития также высоки), но в условном пересчете на темпы роста индустрии электронно-вычислительной техники и микроэлектроники. В качестве сравнительных характеристик возьмем скорость, энергопотребление, стоимость. Самолет, который бы мог быть создан при таких условиях, должен быть способным облететь земной шар всего за несколько часов, истратив при этом около 20 кг топлива, а стоил бы всего 500 долларов.

На данном образном примере мы показали, что действительно, начиная с первого поколения, человечество вкладывало огромные ресурсы в становление и развитие электронно-вычислительной техники. Основу такого движения вперед составляли работы по изменению элементной базы ЭВМ и последовательного улучшения всех ее технических характеристик.

Одной из значительных вех на этом пути было изобретение в 1948 году нового электронного прибора - транзистора.

В 1955 г. начинается выпуск транзисторных бортовых ЭВМ для военной авиации. Так было начато 2-е поколение компьютеров.

2-е поколение ЭВМ (с середины 50-х годов до середины 60-х годов ХХ в.).

Элементная база - транзисторы.

Применение транзисторов в этом поколении позволило существенно повысить надежность, снизить энергопотребление, уменьшить размеры ЭВМ.

В целом изменение элементной базы позволило создать ЭВМ, обладающие большими логическими возможностями и более высокой производительностью. Наряду с машинами для научных расчетов, появились ЭВМ для решения планово-экономических задач (задач обработки данных) и управления производственными процессами.

В нашей стране были созданы полупроводниковые ЭВМ различного назначения: малые ЭВМ серии Наири и МИР, средние ЭВМ для научных расчетов и обработки данных со скоростью работы 5-30 тыс. операций в секунду - Минск-2, Минск-22, Минск-32, Урал-14, Раздан-2, Раздан-3, БЭСМ-4, М-220 и управляющие вычислительные машины Днепр, ВНИИЭМ-3 и др.

В рамках второго поколения академики С.А. Лебедев и В.А. Мельников создали сверхбыстродействующую ЭВМ БЭСМ-6 с производительностью 1 000 000 операций в секунду. Именно данной машине принадлежит мировой рекорд преодоления такой производительности.

Таким образом, уже в рамках второго поколения видно существенное расширение сферы использования вычислительной техники по сравнению с первоначальным узкоспециализированным военным применением. Эта тенденция прослеживается и дальше.

Кроме того, во всем мире продолжали развиваться тенденции к повышению надежности, быстродействия, снижению стоимости аппаратуры и улучшению других характеристик.

Качественное развитие указанных тенденций могло быть лишь при изменении элементной базы ЭВМ.

В 1958 г. разработана и создана интегральная схема - новый вид электронных приборов. В ней на одном кусочке полупроводника собрана целая электронная схема.

Важен проект фирмы IBM во второй половине 60-х годов ХХ в. по созданию новых классов ЭВМ на базе интегральных схем (ИС). Фактически был создан совершенно новый промышленный комплекс, по сравнению с которым вся предшествующая вычислительная техника могла бы показаться робким экспериментом. Но это и потребовало серьезных затрат в сумме около 5 млрд. долл. - 500 млн. на исследования и более 4 млрд. на развитие производства. Даже на знаменитый Манхэттенский проект, завершившийся взрывами первых атомных бомб, ушло средств в 2, 5 раза меньше.

3-е поколение ЭВМ (с середины 60-х до середины 70-х гг. ХХ в.).

Элементная база - интегральные схемы малой степени интеграции, где на миниатюрном кремниевом кристалле, размером примерно 1 см на 1 см, размещалось до 100 активных элементов. Отсюда и название - чип - от английского слова «кусочек», «обломок».

Первая ЭВМ на интегральных схемах была изготовлена уже в 1961 году. Она содержала 587 схем малой интеграции. А в следующем 1962 г. была выпущена первая серийная ЭВМ 3-го поколения. В полной мере развитие этого поколения относится к выше отмеченному проекту - разработке машин IBM-360.

Наша страна совместно со странами - членами СЭВ - в начале 70-х годов разработали и организовали серийное производство Единой Системы ЭВМ (ЕС ЭВМ) и Системы Малых ЭВМ (СМ ЭВМ) - машин третьего поколения на интегральных схемах.

В 1971 г. был создан первый микропроцессорный комплект 4004 - семейство из пяти дополняющих друг друга кристаллов. Главный чип имел размеры 3, 8 на 2, 8 мм и содержал 2 250 транзисторов. Первый микропроцессор был 4-разрядным, изготовлен на p-канальных МОП транзисторах и имел быстродействие порядка 50 000 операций в секунду. Уже к концу 70-хх гг. быстродействие микропроцессоров превысило миллион операций в секунду, степень интеграции - 200 000 транзисторов, разрядность достигла 32, что стало достаточным для решения подавляющего большинства задач даже в перспективе. Таким образом, основа для создания ЭВМ 4-го поколения была заложена.

4-е поколение ЭВМ (с середины 70-х годов ХХ в. по настоящее время).

Элементная база - интегральные схемы БИС - большой (от 100 до 1 000 активных элементов на один чип) и СБИС - сверхбольшой (свыше 1 000 активных элементов на один чип) степени интеграции. В первую очередь на этих элементах строят память ЭВМ.

В ЭВМ четвертого поколения достигается дальнейшее упрощение контактов человека с ЭВМ. Использование БИС и СБИС позволяет аппаратными средствами реализовывать некоторые функции программ операционных систем (аппаратная реализация трансляторов с алгоритмических языков высокого уровня и др.), что способствует увеличению производительности.

Характерным для крупных ЭВМ четвертого поколения является наличие нескольких процессоров, ориентированных на выполнение определенных операций, процедур или на решение некоторых классов задач. Создаются многопроцессорные вычислительные системы с быстродействием в несколько десятков или сотен миллионов операций в секунду. Кроме того, разрабатываются и многопроцессорные управляющие комплексы повышенной надежности с автоматическим изменением структуры (автоматической реконфигурацией).

Революцией в развитии вычислительной техники явилось создание и выпуск персональных компьютеров. Появлению их способствовали такие условия. Фирмы-разработчики ЭВМ поглощали не более 15% вала микропроцессоров, поставляемых фирмами-технологами. И тогда последние развернули широкую кампанию, стремясь пробудить самодеятельность населения. Попытка удалась настолько, что мир захлестнула новая волна радиолюбительства (точнее компьютеролюбительства). Работая в любых доступных условиях, люди конструировали персональные машины, предназначенные для индивидуального пользователя.

Двоим любителям сопутствовала невероятная удача. Персональная машина «Apple» (яблочко), созданная в 1976 г. Стивеном Джобсом и Стивом Возняком, 20-летними техниками фирмы электрических игрушек, оказалась очень удачной. Уже в 1977 г. ее тираж превысил миллион; к 1984 г. объем продажи фирмы «Apple» достиг 1 млрд. долларов - уровня, до которого нынешний сверхгигант вычислительной техники IBM шел 50 лет! Впрочем, с начала 80-х гг. и IBM и другие мощные фирмы вступили в борьбу за рынок персональных машин. И они достигли больших результатов: условное время сборки одной ЭВМ на линиях сократилось до нескольких секунд, увеличивались емкость памяти, пространственное и цветовое разрешение дисплеев.

В нашей стране в рамках 4-го поколения выпущены разнообразные машины: продолжение серий ЕС ЭВМ и СМ ЭВМ, причем с рядом персональных ЭВМ, например, ЕС 1840, 1841, 1842, Искра 1030.

За рубежом - это компьютеры на базе процессора Intel 286, 386, 486, а затем ряда моделей Pentium.

В рамках 4-го поколения развились также хорошо известные всему миру средства вычислительной техники - микрокалькуляторы.

Е поколение ЭВМ

В значительной степени формированию пятого поколения способствовали публикации сведений о проекте ЭВМ пятого поколения, разрабатываемом ведущими японскими фирмами и научными организациями, поставившими перед собой цель захвата в 90-х годах ХХ в. мирового лидерства в области вычислительной техники на основе обладания высочайшими технологиями в производстве микропроцессоров. Поэтому этот проект часто называли «японским вызовом».

Согласно проекту ЭВМ и вычислительные системы пятого поколения помимо более высокой производительности и надежности при более низкой стоимости должны обладать следующими качественно новыми свойствами. Это: 1) возможность взаимодействия с ЭВМ при помощи естественного языка, человеческой речи и графических изображений; 2) способность системы обучаться, производить ассоциативную обработку информации, делать логические рассуждения, вести «разумную» беседу с человеком в форме вопросов и ответов; 3) способность системы «понимать» содержимое базы данных, которая при этом превращается в «базу знаний» и использовать эти «знания» при решении задач.

Предполагалось, что в ЭВМ пятого поколения быстродействие машин и емкость основной (оперативной) памяти составят соответственно 2 млн. операций в секунду и 0, 5 - 5 Мбайт для персональных компьютеров и 1-100 млрд. операций в секунду и 8-160 Мбайт для сверхпроизводительных ЭВМ. Ожидалось, что в машинах пятого поколения будут использоваться СБИС, содержащие до 1-10 млн. транзисторов на одном чипе.

Однако современная оценка состояния этих прогнозов является неоднозначной. Ряд поставленных целей из-за конструктивных особенностей машин «фон-неймановской» архитектуры не были достигнуты. В то же время основные характеристики (например, быстродействие, объем оперативной памяти и др.) были перекрыты и, нередко, очень значительно. Так, объемы оперативной памяти в 128, 256, 512, 1024 Мбайт и выше в современных персональных ЭВМ стали уже практической необходимостью. Общая проблема данного поколения, как оказалось, скрыта не в достижении некоторых технических характеристик ЭВМ, а в необходимости замены основной идеи работы - программного принципа и связанной с ним «фон-неймановской» архитектуры. О некоторых попытках создания ЭВМ новых архитектур расскажем дальше.

В заключении отметим: несмотря на то, что пятое поколение ЭВМ так и осталось еще не полностью реализованным, ведутся научные и практические исследования по разработке и созданию следующих поколений. Идеи этих поколений состоят не только в принципиальной замене архитектурного построения, но и в применении иногда фантастических вариантов физической реализации ЭВМ, как, например, предлагается при создании биокомпьютеров, т.е. управление живыми организмами с помощью средств и методов компьютерной техники.

 

3. Классификация и области применения современных ЭВМ,

их использование в юриспруденции

Классификационными признаками для разделения ЭВМ может выступать множество характеристик и их различных сочетаний. Например, быстродействие ЭВМ, объемы хранимой оперативной и архивной памяти, габаритные размеры, стоимость и т.д.

Поэтому в качестве комбинированного классификационного признака можно взять возможность или предназначение ЭВМ выполнять определенные классы информационных задач.

Согласно такому классификационному признаку, современные ЭВМ можно условно подразделить на следующие классы (более подробно о причинах условности смотри в конце данного параграфа).

1. СУПЕРЭВМ. Они являются самыми мощными компьютерами, предназначенными для решения уникальных задач, требующих предельных характеристик (в первую очередь быстродействия).

ТИПОВЫЕ ЗАДАЧИ: - Автоматизация управления в сверхбольших системах (государственное управление, космические исследования, оборона и т.п.).

- Моделирование процессов глобального характера.

ПРИМЕРЫ: - картографирование Земли и других планет при их съемке или радиолокационном обследовании из космоса;

- составление непрерывно меняющихся метеорологических карт и предсказание погоды;

- системы ПВО типа СОИ и другие стратегические оборонные задачи;

- моделирование процессов типа «ядерная зима», последствий Чернобыльской катастрофы;

- поиск оптимальных решений в задачах социально-правового и экономического планирования.

Данный класс машин является самым предельным по размерам, быстродействию, стоимости. Обрабатывает огромное количество информации и представляет результаты в виде динамических таблиц и графиков, имитирующих реальность.

Быстродействие их еще в конце XX в. было свыше 1 000 млрд. операций/сек. А при решении некоторых задач была достигнута огромная производительность - 35 000 млрд. операций/сек. Современные проектные разработки направлены на создание ЭВМ с еще большим быстродействием - порядка сотни тысяч млрд. оп/сек. Основа для создания таких ЭВМ заключена, например, в возможностях нанотехнологии.

По своей внутренней архитектуре и многим показателям суперЭВМ представляют как бы сеть в одной машине. СуперЭВМ обычно содержат множество параллельных процессоров, и в оптимальных условиях производительность машины пропорциональна их числу.

В последнее время начинают происходить изменения и в областях применения суперЭВМ. Их круг типовых задач, отмеченный выше, расширяется в разнообразные сферы деятельности. Например, в США одна из фирм применяет суперЭВМ для проектирования формы металлической баночки под пиво, а в Англии в Скотланд-Ярде суперЭВМ стала применяться (конец 80-х г. XX в.) в задачах дактилоскопической идентификации в работе полиции.

В деятельности правоохранительных органов нашей страны аналогичных применений суперЭВМ пока нет, хотя информационные задачи для такого класса компьютеров, несомненно, имеются.

2. БОЛЬШИЕ ЭВМ. Они предназначены для задач, где вводится и запоминается очень большое количество исходных данных, а обработка ведется по сложным алгоритмам.

ТИПОВЫЕ ЗАДАЧИ: - Автоматизация управления отраслями, предприятиями, объединениями, корпорациями (АСУ).

- Автоматизированные банки данных.

- Решение научно-технических задач.

- Автоматизация проектирования.

ПРИМЕРЫ:

- применение банков данных различного назначения в деятельности правоохранительных органов. Эта область применения больших ЭВМ является, видимо, одной из самых распространенных и известных в мировой практике. В информатике даже существует научно обоснованная точка зрения, которая предлагает определять степень информатизации общества в конкретно взятой стране по количественным характеристикам применяемых баз и банков данных. Среди перечня видов баз и банков данных заметное место занимают те, которые применяются для задач юридической деятельности, начиная от эталонных банков законодательства и специализированных банков правоохранительных органов страны в целом и заканчивая региональными, соответствующими административно-территориальному делению государства;

- другие примеры эксплуатации этого класса ЭВМ соответствуют приведенным типовым задачам.

3. СРЕДНИЕ ЭВМ (ОБЩЕГО НАЗНАЧЕНИЯ). Для задач, где обрабатывается очень большое количество исходных данных, но алгоритмы обработки состоят из сравнительно небольшого числа логических и арифметических операций. Результаты обработки в большом количестве печатаются в отредактированной форме в виде таблиц, ведомостей и т.д.

ТИПОВЫЕ ЗАДАЧИ:

- Инженерные расчеты.

- Обработка планово-экономических, учетных, статистических данных.

ПРИМЕРЫ: в юриспруденции данные ЭВМ, как и в большинстве других областей человеческой деятельности, применяются именно для решения планово-экономических задач, а также специфических статистических задач в области уголовно-правовой статистики.

4. МАЛЫЕ (МИНИ) ЭВМ. Отражают идею так называемых «малых» применений вычислительных машин в задачах, где по довольно простым алгоритмам обрабатываются небольшие объемы данных.

Для этих применений, например, ЭВМ общего назначения слишком велики и дороги. Кроме того, для применения ЭВМ данного класса могут быть и довольно специфические условия. В этих условиях компьютер должен работать и применительно к ним приходится создавать специализированные устройства для сбора или восприятия первоначальных данных, а также их предоставления пользователю в каком-то специфическом виде (на практических занятиях мы рассмотрим, что существо данных проблем относится к так называемым периферийным устройствам ЭВМ).

ТИПОВЫЕ ЗАДАЧИ:

- Автоматизация управления технологическими процессами (АСУ ТП).

- Автоматизация контроля и измерений.

- Автоматизация научных исследований, испытаний сложных объектов.

ПРИМЕРЫ: эти машины применяются для реализации таких задач, как автоматизированное управление дорожным движением посредством светофорного регулирования, автоматизированная охрана объектов государственной и гражданской принадлежности.

5. МИКРОЭВМ (в том числе ПЕРСОНАЛЬНЫЕ). МикроЭВМ - это компьютер индивидуального применения, позволяющий удовлетворить различные информационные потребности пользователя.

ТИПОВЫЕ ЗАДАЧИ:

- Автоматизированные рабочие места (АРМ).

- Управление в сетях передачи данных.

- Первичная обработка информации в местах ее возникновения (интеллектуальные терминалы).

- Автоматизация задач обучения, бытовых, досуга.

ПРИМЕРЫ: в юриспруденции данный класс вычислительной техники находит одно из широких применений. Он позволяет, как реализовывать информационные задачи пользователей любого уровня в иерархической системе государства, так и выполнять отдельные задачи, которые ранее были присущи лишь вышестоящим классам компьютеров. Например, на персональных ЭВМ можно организовать довольно солидные банки данных, вести обработку планово-экономической и статистической информации большого объема, реализовывать выше обозначенные задачи применения малых ЭВМ и т.д. Такое положение в современный период стало характерным в силу качественного, революционного изменения возможностей персональных ЭВМ на базе передовых технологий микроэлектроники, программного обеспечения и ряда других организационных и физических факторов.

6. МИКРОПРОЦЕССОРЫ. Микропроцессор - это интегральная схема (как правило, большая или сверхбольшая), предназначенная для выполнения определенного набора функций.

ТИПОВЫЕ ЗАДАЧИ:

- Встроенные устройства контроля и управления приборами, машинами и т.д.

- Блоки и устройства вычислительной техники.

ПРИМЕРЫ: о многообразии применения микропроцессоров в мировой практике говорят данные, указывающие на то, что только направлений их использования для различных сфер деятельности человека насчитывается более 200 000.

Естественно, указанная общая ориентация массового применения микропроцессоров отражается и на деятельности правоохранительных органов. Микропроцессоры используются здесь во всех электронных и иных устройствах, как специализированного профессионального назначения, так и технических устройств и систем общего применения, адаптируемых для реальных практических потребностей.

ХАРАКТЕРИСТИКИ ПО КЛАССАМ. Из сказанного видно, что в настоящее время в развитии средств вычислительной техники наблюдаются очень серьезные, качественные изменения. Современный рост эффективности и быстродействия вычислительной техники на единицу стоимости и веса идет по экспоненте с периодом удвоения приблизительно за два года.

В частности, миниатюризация элементной базы позволяет резко изменить габаритные размеры ЭВМ, ее энергопотребление и другие взаимосвязанные характеристики. Вместе с тем, ЭВМ, выполненные в более миниатюрном исполнении, нередко, обладают возможностями, в несколько порядков превосходящими этот же класс машин более раннего изготовления. А как отмечалось, создание и активная разработка супермикроминиатюрных или нанотехнологий уже сейчас позволяет реально предполагать создание принципиально новых видов ЭВМ, которая будет терафлопным суперкомпьютером (с быстродействие в тысячу миллиардов операций с плавающей запятой в секунду), а величиной не больше спичечной головки.

Кроме того, резкое влияние на характеристики оказывает отмеченная выше тенденция доведения ее до параметров суперЭВМ с резким увеличением коммутационных возможностей.

В силу сказанного, не представляется реальным провести какое-либо четко разграниченное сравнение характеристик рассмотренных классов ЭВМ. Мы ограничились здесь лишь рассмотрением общих возможностей. Приведенные сведения базируются на ретроспективном анализе характерных применений компьютеров различных классов. Тем не менее, даже такое условное рассмотрение дает возможность представить существующий общий обзор задач, которые выполняются с помощью компьютерной техники.

Элементная база

В ЭВМ непосредственную обработку информации, представляемой в виде двоичных электрических сигналов, осуществляют электронные элементы и узлы.

Число разновидностей электронных элементов ЭВМ относительно невелико, несмотря на их большое количество в машине. По своему назначению они могут быть классифицированы на логические, запоминающие и вспомогательные.

Логические элементы предназначены для реализации основных логических функций И, ИЛИ, НЕ и их сочетаний, например, И - НЕ, ИЛИ - НЕ и др.

Запоминающие элементы выполняют функцию памяти. В них под действием входных сигналов устанавливается соответствующее состояние 0 или 1, которое сохраняется неизменным до прихода последующего управляющего сигнала.

Вспомогательные элементы служат для формирования и генерирования сигналов, их усиления и преобразования по амплитуде, мощности и длительности.

В свою очередь элементы ЭВМ являются основой для построения типовых узлов, с помощью которых и реализуются необходимые операции над кодами. К числу типовых узлов ЭВМ относятся регистры, дешифраторы, счетчики и сумматоры.

Регистры предназначены для временного хранения и преобразования двоичной информации (например, для сдвига числа при выполнении операции умножения и деления).

Счетчик служит для подсчета числа сигналов (импульсов), поступающих на его вход, и фиксации этого числа в виде кода с последующим запоминанием.

Дешифратором называется логическая схема, служащая для преобразования поступающего кода числа в управляющий сигнал, формируемый на одном из его выходов. Таким образом, например, производится выбор необходимых ячеек запоминающего устройства.

В сумматоре происходит суммирование чисел путем поразрядного их сложения. Этим способом осуществляется также умножение, деление и вычитание.

12345678910Следующая ⇒

Поделиться: